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用于电池无源电芯平衡的尺寸电阻器

此示例说明了如何为锂离子电池包实现无源电芯平衡。电池模组中电池电芯之间的差异会导致电池电芯的荷电状态 (SOC) 和电压失衡。在此例中,当电池包处于空闲状态且电池电芯 SOC 差值大于预定义值时,平衡算法启动。被动平衡分流电阻器的选型基于功率损耗和平衡时间的考虑。

构建电池包

要构建此示例中使用的电池包,请按照 构建带电芯平衡电路的电池包模型 示例中的步骤操作,并在工作目录中生成 batt_PackWithCellBalancingLib SLX 文件。该 SLX 文件包含用于电芯平衡应用的电池包模型。该电池包由两个模组组件组成。每个模组组件都包括两个模组。每个电池模组有 16 个电芯。打开 batt_PackWithCellBalancingLib SLX 文件,将 Pack 子系统拖放到模型中,并将其连接到 Passive Cell Balancing 模块。Passive Cell Balancing 模块使用电芯 SOC 作为平衡参数。

batt_PackWithCellBalancing_pic.png

定义参数

初始化电池参数。

run("batt_PackWithCellBalancing_param");

在此示例中,平衡阈值等于 SOC 的 0.1%。

threshold_balancing_SOC = 1e-3;

对于 ModuleAssembly1 对象中的两个模组,定义所有 16 个初始电芯 SOC。

ModuleAssembly1.Module1.socCell =...
    [0.69;0.69;0.69;0.69;...
    0.715;0.715;0.715;0.715;...
    0.7;0.7;0.7;0.7;...
    0.7;0.7;0.7;0.7];
ModuleAssembly1.Module2.socCell =...
    ModuleAssembly1.Module1.socCell;

对 ModuleAssembly2 对象中的两个模组执行相同的操作。

ModuleAssembly2.Module1.socCell =...
    [0.69;0.69;0.69;0.69;...
     0.715;0.715;0.715;0.715;...
     0.7;0.7;0.7;0.7;...
     0.7;0.7;0.7;0.7];
ModuleAssembly2.Module2.socCell =...
    ModuleAssembly2.Module1.socCell;

指定要评估的分流电阻器选项。

balancingResistor_options = [2 3 4 5 6]; % all Resistances in Ohm

运行仿真

balancingResistor_options 变量中指定的所有平衡电阻器选项进行模型仿真。在 MATLAB® 命令行窗口中,运行 batt_PackWithCellBalancingSimulate 文件。

run('batt_PackWithCellBalancingSimulate')

该文件对所有平衡电阻器选项进行仿真,并将输出结果存储在 batt_PackWithCellBalancingResults MAT 文件中。

分析结果

加载 batt_PackWithCellBalancingResults MAT 文件,在 MATLAB 命令行窗口中输入:

run("batt_PackWithCellBalancingPlot")

Figure contains an axes object. The axes object with title Balancing Time in Hours, xlabel Resistor Rating (Ohms), ylabel Time (hours) contains an object of type line.

Figure contains an axes object. The axes object with title Power Loss in Watts, xlabel Resistor Rating (Ohms), ylabel Power Loss (W) contains an object of type line.

第一个图显示了每个电阻器额定值的平衡时间,单位为小时。对于 4 欧姆的电池包电阻器,电池 SOC 在大约 2.5 小时后达到平衡。

第二个图显示了每个电阻器额定值的功率损耗(以瓦特为单位)。一个 4 欧姆的电阻器会产生大约 25 瓦的功率损耗。

4 欧姆电阻器是最终硬件设计的良好折中方案。

另请参阅

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