Моделирование активной балансировки ячеек аккумуляторных батарей электромобилей на основе индуктивности

Моделирование активной балансировки ячеек аккумуляторных батарей электромобилей на основе индуктивности = Inductance-based active cell balancing modeling for electric vehicle battery / Куок. Чьеу. Нгуен [и др.] // Автотракторостроение и автомобильный транспорт : сборник научных трудов : в 2 томах / Белорусский национальный технический университет, Автотракторный факультет ; редкол.: С. В. Скирковский (отв. ред.), А. С. Поварехо, В. П. Бойков [и др.]. – Минск : БНТУ, 2025. – Т. 1. – С. 41-50.

Abstract

Дисбаланс по напряжению, емкости и уровню заряда между ячейками тяговых аккумуляторных батарей электромобилей возникает со временем из-за производственных погрешностей изготовления, изменений в окружающей среде и неравномерных условий эксплуатации. Такой дисбаланс приводит к снижению эффективности использования энергии, уменьшению общей производительности системы и повышению рисков в части пожаробезопасности. С целью повышения эксплуатационной эффективности аккумуляторных систем электромобилей в данной работе представлена система активной балансировки ячеек на основе индуктивности, реализованная с использованием методов математического моделирования. Разработан и апробирован в среде MATLAB/Simulink многоуровневый алгоритм активной балансировки, состоящий из трех этапов. Результаты моделирования показывают, что предложенный метод снижает отклонение напряжений между ячейками более чем на 95 % по сравнению с исходным дисбалансом, обеспечивая более равномерное распределение напряжения по всей батарее. Предложенная система представляет собой перспективную архитектуру управления, пригодную для интеграции в системы управления тяговыми аккумуляторными батареями электромобилей следующего поколения.

Abstract in another language

EV traction battery cells' imbalance in voltage, capacity, and state of charge commonly arises over time due to manufacturing inconsistencies, environmental variations and non-uniform usage. This imbalance leads to reduced energy utilization, decreased system efficiency and increased safety risks. To improve the operational performance of EV battery systems, this paper presents an inductor-based active cell balancing system using simulation techniques. A three-stage multi-layer balancing algorithm is developed and implemented using MATLAB/Simulink. Simulation results show that the proposed method significantly reduces the voltage deviation between cells by more than 95% compared to the initial imbalance, achieving better voltage uniformity across the pack. The proposed system provides a feasible control architecture that can be integrated into the EVs' battery management systems of the next generation.