如果忽略能量在线路中流动的损失和能量转换装置的效率损失,
则用于均衡的放电功
率等于充电功率。依据此原理建立的均衡能量平衡方程为:
在忽略电池充放电效率区别的前提下,
对于放电电流等于充电电流的单体电池, 放电
能量将等于充电能量,
其能量将保持动态平衡; 对放电电流小于充电电流的单体电池,
放电能量将小于充电能量,
能量将会不断增加, 放电电流越小, 能量增加的速度越快,
反之亦然。
在能量的流动过程中,
一方面, 通过整组电池的放电产生放电均衡的能量。在放电均
衡过程中,
尽管所有电池的放电电流相同, 但是剩余能量高的电池由于电动势高, 实际
放出的能量也多,
即该电池的放电能量所占的比例就越高, 反之亦然。
另一方面,
整组电池的放出能量又经过能量的转换, 通过独立的充电, 为能量低的
电池补充能量。在充电均衡的过程中,
剩余能量低的电池由于电动势低而使得充电电流大,
根据式( 2) ,该电池得到的充电能量就越大, 即该电池的充电能量所占的比例就越高,
反之亦然。
如果所有单体电池采用的充放电均衡的线路和参数完全相同,
则均衡能量的分配和流
动仅取决于单体电池的能量状态。剩余能量越少,
该电池充进的能量越多, 放出的能量越
少,反之亦然。既不会出现所有电池能量都下降的现象,
也不会出现所有电池能量都上升
的现象。一致性较好的电池,
剩余能量状态始终动态保持较好的一致性; 一致性差的电池
中,
剩余能量高的电池充电的能量小于放出的能量, 甚至充电的能量等于零, 结果是能
量快速放出,
从而趋近于一致性较好的电池; 剩余能量低的电池充电的能量大于放出的能
量,
结果是能量快速得到补充, 从而也趋近于一致性较好的电池。实际的均衡效果是放电
能量从能量高的电池流向能量低的电池,
宏观表现为电池组的能量在所有单体电池之间实
现了均衡分布和调整。该模型能够根据单体电池能量状态的高低差别,
实现电池组能量自
动的、比例的流动和分配,
能量均衡过程具有高度智能性。
2 智能均衡的控制策略
根据上述模型,
提出一种逆变分压动态充放电均衡控制策略, 原理见图 2。