مدار متعادل ساز خودكار و سريع براي باتري هاي ليتيم-يون سري شده مبتني بر مبدل تركيبي فوروارد-فلاي بك

Automatic and fast balancing circuit for Series-Connected lithium-ion batteries based on forward-flyback hybrid converter

عوامل بسياري بر روي كارايي سامانه هاي مبتني بر باتري ليتيم-يون (هم چون ماهواره ها و خودروهاي الكتريكي) تاثيرگذار هستند. از مهم ترين آن ها نامتعادل شدن سلول هاي باتري بر اثر شارژ و دشارژ متوالي، دماي محيط باتري و فرآيند ساخت باتري ها است. با نامتعادل شدن سلول هاي بسته باتري ليتيم-يون ظرفيت بسته باتري و عمر مفيد آن ها كاهش مي يابد و حتي در مواردي سبب نابودي و انفجار بسته باتري مي شود. تا كنون روش هاي مختلفي براي متعادل سازي سلول هاي باتري ليتيم-يون پيشنهادشده است. در اين مقاله پيكربندي جديدي براي مدار متعادل ساز باتري هاي ليتيم-يون ارايه شده است. مدار پيشنهادشده داراي فرآيند متعادل سازي خودكار بوده و نحوه انتقال انرژي در آن به صورت بسته به سلول در هر دو دوره كليدزني اتفاق مي افتد. در نتيجه سرعت متعادل سازي آن نيز نسبت به طرح هاي مشابه افزايش قابل توجهي پيداكرده است. مدار پيشنهادي براي توان 42 وات در نرم افزار Orcad Capture شبيه سازي شده كه داراي راندمان 81% و زمان متعادل سازي 1.5 ميلي ثانيه (با توجه شرايط مدل شده بسته باتري در شبيه سازي) در شرايط اختلاف ولتاژ 0.5 ولت بين سلول ضعيف و قوي است و نتايج حاصل شده نشان دهنده عمل كرد مناسب مدار پيشنهاد ي است.

Many factors affect the performance of lithium-ion battery-based systems (such as satellites and electric vehicles). One of the most important ones is the imbalance of battery cells due to continuous charging and discharging, the temperature of the battery environment and the process of making batteries. With the imbalance of the lithium-ion battery pack cells, their battery capacity and useful life are reduced, and in some cases, it even causes the battery pack to explode and explode. So far, various methods have been proposed to balance lithium-ion battery cells. This paper presents a new configuration for the lithium-ion battery balancing circuit. The proposed circuit has an automatic balancing process and the energy transfer in it occurs depending on the cell in both switching cycles. As a result, its balancing speed has increased significantly compared to similar designs. The proposed circuit for 42 watts in the simulated Orcad Capture software, which has an efficiency of 81% and an equalization time of 1.5 milliseconds (according to the modeled conditions of the battery pack in the simulation) at a voltage difference of 0.5 volts between weak and strong cells, and the results The result indicates the proper operation of the proposed circuit.