基于同芯多绕组的均衡技术

为了避免动力锂电池由于受各种因素影响而产生自身参数不一致性带来的弊端,采用均衡技术将单体工作状态差异程度控制在可接受的范围内是保证串联电池组能够安全可靠工作的有效途径。构建了一种基于同芯多绕组的均衡拓扑,对该拓扑进行工作原理分析并建立分析了两种不同工作模式下的等效电路模型,搭建了实验平台进行均衡实验,结果表明该均衡拓扑在两种不同工作模式下都能实现单体间直接均衡,验证了该均衡拓扑的均衡功能。     

HEV锂离子串联电池组混合均衡策略研究

针对HEV中电池组的不一致性这一影响电池组性能、降低电池组寿命的问题,研究了多绕组变压器磁性均衡模型以及多原边绕组DC-DC均衡模型的电路和工作原理,为了得到较好的均衡效果,提出了一种2级均衡系统,第1级均衡模块采用多绕组变压器磁性均衡电路,第2级均衡模块采用多原边绕组变压器均衡电路.实验结果表明2级均衡系统有效减小了HEV中锂离子电池组充放电的不均衡性,适用于HEV混合动力汽车.     

基于单体电池动态供电方法的均衡电路

为较好地同时兼顾元器件使用数目、均衡转换效率、均衡速度以及可以较为方便地对电池组内任意单体电池进行均衡的需求,提出一种均衡电路。通过控制与每节单体电池以及附加电源相对应的继电器的动作状态,使需要被均衡的单体电池不对外放电,而同组中的其他单体电池处于正常工作状态,达到对电池组进行均衡的目的。详细阐述了均衡电路的工作原理,分析了均衡电路两种工作模式及工作特点,并采用此均衡电路对串联的7节具有不同初始荷电状态(state of charge,SOC)的18650电池进行了均衡实验。实验结果表明,所提出的均衡电路,能够较好地对单体电池进行均衡,使电池组达到设定的均衡状态,证实了该电路的可行性。     

基于反激式变换器的锂电池组主动均衡电路

串联锂电池组大多采用相邻电池单体间能量转移的方式进行均衡,均衡效率低、时间长.为提高锂电池组的均衡效率,提出一种基于反激式变换器主动均衡电路拓扑.该电路拓扑包含4个均衡模块,利用耦合电感作为储能元件将能量从电量高的电池单体转移至其余电池单体.该拓扑结构简单,便于控制,且各模块可同时均衡,有效提高均衡效率、缩短均衡时间.在MATLAB/Simulink中仿真,与传统多电感均衡电路和基于双层Buck-Boost均衡电路进行对比.结果表明:所提出均衡电路效率高且能达到较高精度,有效提高均衡速度,缩短均衡时间.     

动力锂电池的混合均衡控制与能量管理

针对动力锂电池的电压不平衡问题,分析了单体锂电池的充放电特性以及电池组串联的不一致性,在现有锂电池组均衡拓扑的基础上,提出了一种将变压器均衡电路和专用芯片BQ78PL116控制的电感均衡电路相结合的混合主动均衡策略,设计了变压器均衡电路,开发了主控系统软件模块以及主控与专用芯片通信程序等,构成一个具有电池基本信息监控LCD显示、电池保护以及不一致均衡等功能的电池管理系统。通过在静止、放电以及充电状态下由变压器均衡和电感均衡构成的混合主动均衡法与纯电感均衡法的比对实验,证明了混合主动均衡法在均衡调节速度与均衡效率方面的优势。     

基于Fly-back变压器模块化均衡方法

文章针对锂离子串联电池组提出均衡方法,基于多绕组反激式(Fly-back)变压器的正向和反向变换分别实现单体与单体、模块与模块之间的能量流动.变压器的正向电路结合通用滤波器能显著降低均衡后单体电池间电压差,减小变压器线圈匝数不均匀带来的系统误差;Fly-back变压器可通过反向电路实现去磁,且无需额外去磁电路.使用一对...     

主被动均衡电池管理系统设计

为了克服新能源汽车电池组在使用过程中内部单体电池充放电速率不一致问题,提出了一种基于现场可编程门阵列(field-programmable gate array,FPGA)的主被动均衡相结合的电池管理系统。该设计通过LTC6811电池采集芯片,将电压、电流、温度等数据传到FPGA进行容量估算。主控微控制单元(microcontroller unit,MCU)通过设置单体间荷电状态(state of charge,SOC)差值阈值,控制均衡电路中的回路开关的通断,使单体电池在不同容量差值时,进行不同的均衡策略。同时运用MATLAB/Simulink仿真软件搭建出核心主被动均衡电路模型,对电路的均衡方案进行仿真分析。仿真结果表明:通过采用主被动相结合的均衡策略,电池在充放电过程中均衡速度较单一均衡方式有明显的提升。可见通过主被动均衡结合的方式,能有效地提升电池均衡速度,改善电池使用效率。     

应用于动力电池组的积木式结构均衡控制方案

探讨了单体失衡现象对动力电池组性能的不良影响,分析了常见的均衡策略及其相应的电路结构,提出了积木式结构动力电池组均衡控制方案,结合电池单体端电压与荷电状态之间的对应关系,通过监控单体端电压状态,并根据相邻单体的电压差异做出均衡控制策略的决策判断.针对耗散型均衡及非耗散型均衡两种方案设计了对应的均衡模块,来对磷酸铁锂电池组进行充电、放电两种模式的均衡实验.结果表明,文中方案可对任意节单体组成的动力电池组进行有效的均衡管理.     

基于可重构电路的电池组充电均衡方法

为缓解锂离子电池组在恒流充电结束后因压降导致的电池组电压不一致问题，提出了一种改进型可重构均衡电路。在电池组充电过程中，改进型可重构均衡电路可等效为传统可重构电路，通过可重构电路控制各个电池充电状态，使电池组在充电过程中达到均衡；充电结束后并静置一段时间，通过改进型可重构电路中的Buck-Boost电路进行再均衡。改进型可重构电路能够在保证充电均衡的基础上对因压降现象而造成的电池组电压不一致进行再均衡。最后，通过搭建实物平台对该改进型可重构均衡电路进行验证，并与传统可重构电路进行比较，实验结果表明该均衡电路具有良好的性能。     

基于剩余容量估算的快速蓄电池均衡

针对现有蓄电池均衡方法工作时间长、只对电压均衡而不对容量均衡等缺点,采用基于Kalman滤波器与系统参数辨识集成的方法计算蓄电池剩余容量,并提出了一种新型蓄电池容量均衡结构。该容量均衡方法采用将串联蓄电池组单体分层的结构,使得每层的蓄电池单体不但能够在层内进行容量均衡,同时还可以与其他层之间均衡,因此均衡速度得到很大提高,均衡时间比传统方法缩短50%左右,而快速均衡电路的成本并没有增加。仿真和实验结果表明,该结构比传统结构均衡速度显著增加。     

基于MC9S12XS128和LTC6803-4的WSN节点光伏充电管理系统

针对太阳能的特点和锂电池的特性,设计基于MC9S12XS128和LTC6803-4的WSN节点光伏充电管理系统,设计锂电池组充放电、温度检测、电压采集和均衡控制等硬件电路,编写相应的底层软件,将电池电压、充放电电流、电池温度的采样值与实际值进行比较,验证采样值的准确性,同时分析均衡控制的效果.实验结果表明:设计的光伏充电管理系统运行安全、可靠,能为WSN节点提供稳定的能量来源.     

海洋探测机器人蓄电池状态监测系统设计与研究

针对海洋探测机器人锂离子蓄电池的安全性和可控性较差等问题,提出一种基于STM32单片机控制的充放电状态监测系统。对蓄电池状态监测系统的主控模块、单电池电压监测模块和均衡模块的硬件及相关电路进行了设计。系统采用主从式拓扑结构,通过硬件调试和优化,有效地减小了电路板的占空面积,提升了系统的散热性能。测试结果表明,电压、电流和温度等数据显示正确,单电池电压的最大检测偏差为0.96%,最大单电池电压超出电池组平均电压6 mV,均衡效果良好。     

Study on fuzzy control of dynamic equalization based on state prediction

A new method of using dynamic equalization technology to realize the maximum energy storage utilization was presented to overcome the influence of the disaccord among units of series super capacitor (SC) bank and ensure that the units could work safely. By considering in combination with the high specific power, low working voltage, wide voltage working range and nonlinear external characteristics, we present constant duty ratio pulse frequency modulation mode and fuzzy control method based on state prediction in the active equalization circuit and accomplish the software and hardware design for the equalization system. The simulation analysis and experiment results of constant current multi-cycle and variable current multi-cycle charge-discharge process verify the validity of the design.     

考虑温度的电池荷电状态估算和主被动均衡

电池的荷电状态(SOC)估算和电池均衡作为电池管理系统BMS的核心功能,对电池的一致性和使用寿命、安全等至关重要。在电池的工作期间,温度直接影响了电池的可用容量和放电特性,从而加剧了SOC的估算误差。因此,本文考虑了温度对电池的影响,对SOC估算方法进行了改进,并利用主被动均衡改善了单体一致性问题。首先,通过建立电池的热特性模型对电池的内部温度进行估计,将温度估计结果对扩展卡尔曼滤波(EKF)算法进行了改进,再使用该算法进行SOC估算。并分别在UDDS、DST、HPPC工况下验证了本文改进的算法对提高SOC估算精度的有效性。其次,以更高精度的SOC估算结果作为变量,本文提出了一种主被动均衡电路并合理设计了均衡策略。最后,在仿真验证下,本文改进的EKF算法显著提高了SOC的估算精度,并通过主被动均衡实现了DST工况下一组SOC极差为13%的六节单体电池之间的快速均衡。研究结果表明,本文改进的方法能有效降低温度带来的SOC估算误差,改善了电池单体间的不一致性问题。