基于LC谐振变换器串联锂电池组控制策略研究

现今LC谐振变换器中锂电池电压均衡控制策略主要有两种，分别是直接单对单均衡(DC2C)和直接多对多均衡(MC2MC)，且DC2C控制简单但均衡时间长，MC2MC控制复杂但均衡时间短，所以针对LC谐振变换器的拓扑结构中串联锂离子电池在不同均衡方式下的均衡速度不一致问题，文中提出一种改进型控制策略；该控制策略结合DC2C和MC2MC这两种均衡策略的优点，使用先单后多的控制策略实现电池电压均衡，并且采用图论法分析了在改进型控制策略下的拓扑结构运行模态。文中在MATLAB/Simulink电力仿真平台上搭建了仿真模型，仿真结果表明拓扑在改进型控制策略下的均衡时间为0.191s，较DC2C的均衡时间0.335 s提升了75.4%，较MC2MC的0.22 s提升了19%，改进型控制策略在电路结构中的运行不仅合理有效，且拥有均衡速度更快，均衡时间更短的优点。

锂离子电池由于其高能量比、高能量密度和低自放电率而广泛应用于新能源汽车、航空航天等领域。

但是上述应用领域都需要比较高的电压，而锂离子电池单体电压较低，所有为了满足这些应用的续航要求，锂离子电池必须串联连接来减小体积、增加电压。然而，由于制造差异、各电池单体温度分布不均以及自放电率差异等现象，这些现象导致电池单体之间充放电不均衡。如不加以控制致使电池长期处在不均衡的状态下，电池极易发生过充和过放现象而减少锂电池使用寿命，降低锂电池有效荷电容量，严重时会导致锂离子电池爆炸引发安全事故[1]。

为了克服上述的不足，串联锂离子电池组需要配备均衡电路来保证锂电池在电路运行时的安全。锂电池均衡器大体分为被动均衡和主动均衡[2]。被动均衡也叫耗散均衡，主要采用开关控制电阻来消耗锂电池多余的能量，将能量以热能形式散发以此实现能量转移[3]，这种方法易于实现且成本低廉，同时可以防止电池的过充电，但是会导致均衡器过热，出现散热问题。主动均衡也叫非耗散均衡，采用电容或电感等储能元件将能量从强能量电池传输到弱能量电池， 实现能量的转移[4]， 也是当前研究热点。

而LC谐振变换器具有结构简单，传输路径少等特点，应用广泛，但均衡策略不同会导致均衡速度也不同，LC谐振变换器均衡策略大致分为五种：相邻电池到电池(AC2C) [5]、直接电池到电池(DC2C) [6]、电池组到电池(P2C) [7]、电池到电池组(C2P) [8] [9]以及多电池到多电池(MC2MC) [10]。

但是随着电池数量的增多， 上述的均衡策略导致均衡时间、均衡路径不断增加，能量损耗变大，文献[10]提出的MC2MC 均衡方法