电动汽车用锂离子动力电池电感主动均衡系统
3电感主动均衡电路的仿真及优化
对图1所示的设计电路图进行仿真．仿真工具采用LINEAR公司提供的模拟软件LTspiceIV．参照图1电感主动均衡电路，利用LTspiceIV设计如图5所示的电感主动均衡仿真电路图，图中，D。。为续流二极管，V，，V。分别模拟相邻电池电压，L，为均衡电感，R。为并联电阻，M。为控制均衡MOSFET，R-为MOSFET栅极放电电阻，D∽Rz用于使电容C。。端电压迅速回零，C。。用于驱动信号隔直，V：为MOSFET驱动信号．尽管仿真中仅设计了一路均衡电路，但由于其他几路工作情况相同，因此．在通过仿真确定一路的参数后，其他几路参数可类似地分析计算．仿真时用3．2V恒压源V，，U代替真实的单体电池，用电压源Ⅵ输出脉冲信号代替脉宽调制(PWM)的控制，输出o～5V方波．
由于MOS管门极(G端)和源极(S端)之间寄生电容的存在，在MOS管开启时，先给寄生电容充电，电容的电压缓慢上升，故MOS管的开启速度变缓；当MOS管关断时，寄生电容放电，但电容电压下降缓慢，故MOS管的关断速度亦变缓，这样使得MOS管开关延时大大增加．而MOS管开关延时期间会有均衡电流流过，这增加了MOS管的功率损耗，不仅影响均衡电路的效率，且使MOS管发热，影响其使用寿命．为了解决这一问题，在MOS管G端与S端间并联一个放电电阻R。．从解决MOS管开关延时的角度来说，该电阻越小放电越快，MOS管关断越迅速．但如果电阻过小，电容C，端的电荷通过R，迅速放掉，使得控制电压迅速下降，MOS管导通不完全，同样导致MOS管功率损耗增加．通过仿真，权衡R。取10kQ时能比较好地解决上述2种情况．
二极管D，。的作用是使电容C，。两端的电压迅速回零，保证控制信号的幅值在o～5V之间变化．当没有电阻R。和二极管D。。时，MOS管G端的控制波形如图6所示，控制信号曲线有负电压出现，而且幅值越来越小．究其原因，电容C，两端的电压不能突变，如当C，左边的电压下降至2．5V，此时C。右边电压由5．0V下降至0V，由于电容两端电容不能突变，电容左边电压也下降5．0V，这时C，。左边电压降至一2．5V．而有电阻R。和二极管C。。时，一旦出现负电压D。。导通，D。。和R：提供一个放电的通道，负电压通过R。放电，电压迅速归零，否则如果电压不能迅速回零，将会出现MOs管开启电压不够的情况．