锂离子电池均衡控制

《节能与新能源汽车关键技术研究丛书》聚焦国家节能减排和发展战略性新兴产业的需求，瞄准国际前沿科技，服务汽车产业转型升级和国家经济建设。丛书由清华大学欧阳明高院士担任主编；作者由包含国家杰青、国家特聘专家在内的国内外一流学者亲自领衔执笔，他们是国内外新能源汽车研究领域最高水平的代表，具有较高的权威性。著作内容为作者承担国家重点研究项目成果的结晶，原创性强、学术水平高、体现自主知识产权。具有较高的学术价值、出版价值和产业应用价值。

锂离子电池是市场上使用最广泛的电池。其主要用途包括动力电池和储能电池。在实际应用中，通常会串联足够多的电池以满足高电压需求，但电池组中的每个电池都不同，这会影响整个电池组的性能和寿命。如今，为了避免电池组中的不一致性，将采用电池均衡方法。电池均衡通常有两种方法，包括保持电池之间的充电状态一致和使电池之间的电压相等。同时，均衡控制策略还包括主动小区均衡和被动小区均衡。与消耗能量的被动均衡策略相比，主动电池均衡方法在电池之间传递能量，效率更高，均衡时间更短。此外，由于主动细胞平衡策略的优势，它们吸引了大量的研究和商业兴趣。因此，主动均衡控制策略的设计对锂离子电池组的安全和健康具有重要意义。现在，根据拓扑结构，所设计的均衡控制算法可以分为三类：1）单元间均衡，2）基于模块的单元均衡和3）基于电池组的充电均衡。

陈剑，浙江大学机械工程学院教授、博导，国家级人才（青年），中国自动化学会控制理论专委会委员、TCCT新能源控制学组主任、车辆控制与智能化专委会委员、智慧教育专委会委员等。研究方向包括计算机视觉、机器人感知与控制，智能驾驶，氢电混合动力、燃料电池控制，非线性控制等。在机器人视觉伺服控制、非线性控制以及燃料电池系统建模与控制等领域取得了一些研究成果，合作发表了140余篇SCI/EI论文。

1 Introduction 1

1.1 Applications of Lithium-Ion Batteries 1

1.1.1 The Crucial Role of Batteries 1

1.1.2 Comparisons of Different Batteries 4

1.2 Battery Inconsistency Phenomenon 5

1.3 Crucial Role of Cell Equalization 6

1.3.1 Voltage-Based Equalization 7

1.3.2 SOC-Based Equalization 7

References 10

2 Overview of Cell Equalization Systems 13

2.1 Classification and Comparisons of Cell Equalization Systems 13

2.1.1 Passive Cell Equalization Systems 13

2.1.2 Active Cell Equalization Systems 15

2.1.3 Comparisons of Cell Equalization Systems 16

2.2 Commercial Equalizers 17

2.2.1 Bidirectional Buck-Boost Converters 17

2.2.2 Bidirectional Modified Cuuk Converters 19

2.3 Overview of Equalization Algorithms 21

2.3.1 Cell-to-Cell Equalization Algorithms 21

2.3.2 Cell-to-Pack-to-Cell Equalization Algorithms 23

2.3.3 Charging Equalization Algorithms 24

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