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锂离子电池组快速能量均衡技术

本研究成果研究出一种先进的能量管理和能量动态平衡新技术、使电池组使用寿命（续航能力）成倍增长。由于锂离子电池具有单节电压低的特点，通常将多节电池串联，构成电池组使用。而由于制造工艺的原因，单体电池的特性总存在差异，在充（放）电过程中容易出现部分电池过充或过放的现象，严重影响电池的使用寿命，从而导致电池组使用寿命缩短几倍甚至十几倍。为了延长电池组的使用寿命，必须使所有的电池均保持在同样的电池荷电状态（SOC, State of Charge）□因此，需要建立锂离子电池组能量均衡系统，平衡电池组中各个单体电池的SOC,充分发挥各单体电池性能，提高电池组使用容量，延长其使用寿命。该项技术已有大量研究成果，包括有损均衡（被动均衡）和无损均衡（主动均衡）两种方式。有损均衡是能量耗散型方式，技术趋成熟，已经得到广泛应用（丰田普锐斯混动汽车）。但其能量全部损耗在电阻上，效率低。无损均衡通过电路对能量进行转移来实现能量均衡，效率高。但其结构复杂，控制难度大，目前还在研究过程中。主要问题是均衡速度慢、效率低。本研究成果提出了一种先进的电池组能量均衡技术一一总线式均衡技术，与其它均衡技术相比，具有电路简单、易于模块化、均衡速度快、效率高、电路成本不显著增加的特点。特别适用于大功率储能系统。市场及经济效益分析：该项技术可以应用于各个领域的储能系统，是智能电网、可再生能源接入、分布式发电、微电网以及电动汽车发展必不可少的支撑技术，不但可以有效地实现需求侧管理、消除昼夜峰谷差、平滑负荷，提高电力设备运行效率、降低供电成本，而且还可以调整频率和补偿负荷波动，提高电网运行稳定性。例如, 风力发电与光伏发电互补系统组成的局域网；偏远地区供电、工厂及办公楼供电; 通信系统中不间断电源和应急电能系统；大规模电力存储和负荷调峰系统；电动汽车的动力系统；国家重要部门的大型后备电源；军事领域中可移动大型供电设备等。因此，该项技术具有巨大的产业化效益。

重庆大学 2021-04-11