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改进反激式开关电源的电池双向均衡系统
2018-09-17 18:53:39·
3 系统仿真与实验测试
均衡系统的仿真平台需要实现电路与逻辑运算处理的动态仿真，因此，本文选取美国Math Works公司出品的MATLAB软件作为仿真模型建立的软件工具，以其中强大的Simulink组件作为仿真平台。在SimPowerSystem中参考图1的电路结构，搭建仿真模型，如图8所示。
图8 仿真模型
置仿真系统在1s的步长下运行10000s，输出六节串联电池的SOC随运行时间变化的曲线如图9所示，提取出均衡前后六节串连电池的SOC值如表1所示。
图9 搁置均衡下SOC变化曲线图
表1 均衡前后SOC值
从图9可以看出，6号电池的SOC值呈上升趋势，其余电池的SOC值处于下降趋势，即均衡过程中整个电池组在对6号电池进行充电。对比六节电池样本初始值的设置，6号电池初始容量最低，证明均衡过程中采用的是“补偿弱电池”的均衡方式，仿真结果与设计预期情况相同。
（1）同时，4号电池的SOC值在均衡过程中出现了小幅度下降，这种情况是由于Simulink系统中的电池模型的SOC估计值存在一定误差，且运行过程中电池的开路电压存在一定的波动，从而在一定程度上影响电池模型的SOC估计。
（2）从表1可以看出，均衡过程前，电池组中SOC极差值为21%；均衡过程后，电池组中SOC极差值约为7.3%，此时电池组中开路电压的极差值达到了0.01V。对比均衡过程前后的SOC极差值，减小了13.7%，证明均衡有效。
（3）根据表1中的数据，计算出均衡过程前后样本SOC值的方差分别为290、28.45518，可见电池组中SOC值的离散程度大大降低，电池组一致性得到改善，证明均衡有效。
4结论
本文以电动汽车用锂离子电池组为研究对象，完成了基于反激式DC/DC转换器的双向均衡系统设计，并进行了仿真分析，验证了系统的有效性。
均衡系统的仿真平台需要实现电路与逻辑运算处理的动态仿真，因此，本文选取美国Math Works公司出品的MATLAB软件作为仿真模型建立的软件工具，以其中强大的Simulink组件作为仿真平台。在SimPowerSystem中参考图1的电路结构，搭建仿真模型，如图8所示。
图8 仿真模型
置仿真系统在1s的步长下运行10000s，输出六节串联电池的SOC随运行时间变化的曲线如图9所示，提取出均衡前后六节串连电池的SOC值如表1所示。
图9 搁置均衡下SOC变化曲线图
表1 均衡前后SOC值
从图9可以看出，6号电池的SOC值呈上升趋势，其余电池的SOC值处于下降趋势，即均衡过程中整个电池组在对6号电池进行充电。对比六节电池样本初始值的设置，6号电池初始容量最低，证明均衡过程中采用的是“补偿弱电池”的均衡方式，仿真结果与设计预期情况相同。
（1）同时，4号电池的SOC值在均衡过程中出现了小幅度下降，这种情况是由于Simulink系统中的电池模型的SOC估计值存在一定误差，且运行过程中电池的开路电压存在一定的波动，从而在一定程度上影响电池模型的SOC估计。
（2）从表1可以看出，均衡过程前，电池组中SOC极差值为21%；均衡过程后，电池组中SOC极差值约为7.3%，此时电池组中开路电压的极差值达到了0.01V。对比均衡过程前后的SOC极差值，减小了13.7%，证明均衡有效。
（3）根据表1中的数据，计算出均衡过程前后样本SOC值的方差分别为290、28.45518，可见电池组中SOC值的离散程度大大降低，电池组一致性得到改善，证明均衡有效。
4结论
本文以电动汽车用锂离子电池组为研究对象，完成了基于反激式DC/DC转换器的双向均衡系统设计，并进行了仿真分析，验证了系统的有效性。
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