基于电感的串联电池组新型主动均衡拓扑及控制策略

均衡技术对提高串联电池组充放电的可靠性、延长电池寿命等具有重要的意义。针对现有电感均衡电路存在能量仅能在相邻电池单体之间转移、应用场合有限以及电路中元器件数目较多等问题,提出了一种基于电感的串联电池组新型主动均衡拓扑,并研究了相应的均衡控制策略。通过对电感的选择性充放电,实现电池单体和电池组之间的能量转移,避免了能量仅在相邻电池单体之间转移而导致均衡时间过长的缺点,具有电路结构简单、易于控制等优点。通过对所提均衡电路拓扑及其开关模态的分析,以及对均衡策略的详细介绍,给出了均衡系统的整体设计方案。仿真和实验结果表明,所提出的均衡方案具有良好的均衡效果。     

基于储能电感对称分布的动态均衡充电的研究

针对串联动力蓄电池在充电过程中各单体电池存在的不一致性,提出了一种基于储能电感对称分布的均衡充电电路。详细分析了均衡电路的工作原理及均衡工作过程,并根据蓄电池充电态动态模型建立的端电压与电池荷电状态之间关系,解决了均衡电路开关器件脉冲占空比计算问题,使各单体电池荷电状态在充电过程中实现均衡。实验表明,该方法能快速实现电池间能量的动态转移,有效弥补电池组的不一致性,充分发挥动力电池的性能。     

一种电池并联均衡电路

针对电池组并联后存在的不一致问题,提出了一种新型电池并联均衡电路。该电路通过能量交互电容实现并联电池组之间的电流均衡,与常规均衡电路相比,效率更高,控制更加灵活。对新型并联均衡电路拓扑结构进行了介绍,针对电池工作在不同工作模式,对其工作原理以及开关时序进行详细分析,并建立了电池组电流与占空比之间的映射关系,为均衡电路实时控制提供了理论依据。最后搭建实验平台,通过实验验证了所提等效电路的有效性。     

动力电池均衡充电控制策略研究

针对动力电池组在使用过程中,由于单体电池的性能差异会在充放电过程中不断增大,最终导致电池组性能急剧下降和循环寿命缩短的问题,分析动力电池组均衡充电控制系统的电路模型,研究电池组快速充电的方法,提出一种能够消除单体电池性能差异对动力电池组循环寿命影响的均衡充电控制策略.该控制策略根据电池组中单体电池的不同状态,通过均衡电路微调单体电池的充电电流,从而实现电池组的快速均衡充电.在72V/120AH铅酸蓄电池组上进行对比充电测试,实验结果证明了该控制策略的有效性.     

基于模糊控制的锂离子电池组两级均衡方法

针对锂电池组在充放电过程中出现能量不一致的问题，本文提出了两级均衡拓扑，分为组内和组外。电池组内采用基于电感的环式结构均衡电路，实现了在相邻单体电池及首尾电池之间的能量双向环式转移新型主动均衡。电池组外采用基于单电感的集中式均衡拓扑，可以实现组间任意电池组之间的均衡。在均衡控制策略方面，以电池荷电状态为均衡变量，设计了模糊逻辑控制算法动态调整均衡电流，以减少均衡时间和提升均衡效率。使用MATLAB/Simulink软件进行模型搭建并仿真，实验结果表明，本文提出的能量传递拓扑比传统Buck-Boost电路在相邻单体间能量传递的拓扑要减少了24.46%的均衡时间。此外，与模糊逻辑控制算法相比，使用模糊逻辑控制算法在静置和充放电条件下，均衡后单体电池的标准差下降了约11%。验证了该均衡方案的可行性。     

基于隔离型半桥变换器的退役电池组均衡方法

在梯次电池储能应用中,梯次电池间存在的较大不一致性使得电池组在充放电过程中更容易出现过充和过放现象,限制了电池组整体的可用容量甚至造成安全隐患。针对该问题,本文提出了一种基于隔离型双半桥DC-DC变换器的有源均衡电路。该均衡电路由N+5个开关(N为电池数目)构成的开关阵列和隔离型双半桥DC-DC变换器构成,保证了电路的灵活性。在主电路工作原理分析的基础上,进一步提出了一种基于SOC的分状态均衡控制策略,在电池组充电、放电和静置三种不同状态下,采用对应的均衡策略实现电池组能量平衡。最后对5节串联锂离子电池进行了均衡实验,实验结果表明相比不使用均衡器的电池组,该方法在静置、充电、放电状态下分别提升了12%,9.9%,17.5%的可用容量,证明了该方法的可行性及有效性。     

一种开关管复用的电感型串联锂电池均衡电路

现有电感型电池均衡电路存在控制复杂、二极管导通损耗大的问题，提出一种开关管复用的电感型串联锂电池组均衡电路，均衡电路中分别只有一个电池选通开关与每个电池端口相连。研究均衡回路中二极管数目对均衡速度和均衡效率的影响，对均衡过程进行建模分析，得出每个模态回路中最佳的二极管数目。根据理论分析结论和电路拓扑特征，均衡电路采取奇偶交错均衡策略和开关管复用为二极管的开关导通策略，使用较少的开关实现能量在任意两节编号奇偶不同的单体电池间传输的同时，减少均衡回路中的二极管数目，提高了均衡速度和均衡效率。最后搭建四节电池的均衡实验平台，并就开关导通方式的不同进行两组实验，结果表明所提电池组均衡电路和开关导通策略可有效地实现对串联锂电池组的均衡，且提升了均衡速度和效率。     

一种单电容集中式均衡电路

传统Buck-Boost型电池均衡电路存在能量传输路径长和均衡速度慢等缺点,而其改进型电路也存在电路复杂、均衡速度不一致的问题。提出一种单电容集中式均衡电路,该电路利用电容器作为虚拟电池临时存储能量,而后周期性地将存储的能量反馈回整组电池,实现对电池组的均衡,解决了传统Buck-Boost均衡电路均衡速度不一致的问题。在研究了该均衡电路的工作模式和控制策略的基础上,设计了4个电池的均衡实验电路对工作原理和控制策略进行验证,并进行对比实验。实验结果表明,该均衡电路具有均衡速度快、各电池单体均衡速度一致、能量损耗小的优点。     

锂离子电池组充电均衡电路及其均衡策略研究

为解决电池组充电不均衡问题,研究了电感对称式均衡电路,根据锂离子电池充电端电压变化特性,制定了分阶段组合式的均衡控制策略,并在此基础上制作了锂离子电池组充电均衡控制系统,成功地将电池组充电结束后端电压差距控制在30 m V之内,消除了电池组充电不均衡现象。     

基于双向反激变换器的电池均衡电路研究

针对锂离子电池长期串联使用出现的不一致问题,提出了一种基于双向反激变换器的新型低成本均衡电路.均衡电路以荷电状态为均衡判据,包含采样判定电路、电池选通电路、双向反激变换器三部分.介绍了电路的工作原理和低成本实现方式,针对含有6节单体电池的串联电池组制作了均衡电路样机,实验结果表明,该均衡电路可以有效均衡串联锂离子电池组...     

基于双向反激变换器的电池组主动均衡系统

应用于轨道交通、航空航天等领域内的电池组电压等级较高,针对电池组内电池模组间的均衡问题,此处提出了基于双向反激变换器的电池组主动均衡系统,其具有电气隔离、结构简单、成本较低等特点.同时,均衡系统由多个均衡单元组成,可以实现各均衡单元的独立控制,增加了均衡控制策略的灵活性.对组成均衡系统的各个部分及均衡控制策略进行了分析,针对变压器中漏感能量与部分激磁能量的吸收,介绍了RCD吸收电路的工作过程,并从功率角度出发,分析了吸收电路参数对开关管应力及损耗功率间的关系.通过仿真和实验结果验证了所研究的均衡系统及其控制策略的可行性,实现了各均衡单元的电流控制及各电池模组间的均衡控制.     

锂离子电池组在线均衡系统设计

分析锂离子电池组不一致性产生的原因,阐述了电池组均衡的意义。在分析现有均衡电路拓扑结构的基础上,提出一种3 A电流充电均衡电路,完成了电池组在线均衡系统硬件电路设计。以电池组容量利用最大化为均衡目标,提出了电池组在线均衡控制策略。最后搭建电池组均衡测试平台实验验证了在线均衡系统及控制策略的可行性和可靠性。     

串联电池组电感电容储能主动均衡方法

提出一种基于电感电容储能的串联电池组主动均衡方法，利用一个电感实现高电量单体的放电均衡，一个电感电容串联电路实现低电量单体的充电均衡，均衡能量可以在任意单体和电池组间转移。首先阐述新型均衡方法的拓扑结构、均衡原理及参数设计过程，建立与拓扑结构相适应的控制策略；通过搭建仿真模型，与同样基于电感电容储能的均衡方法进行对比分析，验证新型均衡方法均衡速度及均衡效率的特点，并分析新型均衡方法拓扑结构较为显著的成本优势；最后以四单体构成的串联电池组为例，通过搭建实验平台验证了电池组充电过程、放电过程及动态过程新型均衡方法的有效性。     

基于四管双向变换器的退役电池组有源快速均衡方法

该文提出一种用于梯次利用电池组的高效快速的有源均衡电路及其控制策略。首先,通过四管双向变换器,将退役电池组中不平衡电池能量传递至由超级电容构成的能量中转单元,然后,再由变换器将超级电容中的能量分配至电池组中能量较低的电池单元,实现串联电池组的平衡。四管双向变换器的4个主开关管工作在同步整流的工作模式,在实现能量双向流动的同时,保证变换器本身具有较高的能量转换效率;采用K-Means聚类均衡算法对退役电池组中不相邻的单体电池优先进行均衡,然后再对电池组内部“电池簇”进行均衡,实现梯次利用电池组的高效快速均衡。为验证所提均衡方法的有效性,在MATLAB/Simulink软件中进行软件仿真,并搭建实验平台对6节串联梯次电池进行均衡实验。实验结果表明,与传统的电池均衡方法相比,该方法具有更短的均衡时间以及更高的均衡效率。     

一种延长电动汽车蓄电池寿命的均衡充电控制策略

电动汽车用动力电池组都是由多个单体电池串联而成,由于单体电池的性能不可能完全一致,串联使用过程中,初期的细微差异在每次充放电的放大作用下,一段时间后单体电池间的性能差异就会逐渐增大,从而导致电池组性能急剧下降和循环寿命缩短。通过分析电池组提前失效的原因,针对耗散型均衡控制电路,深入研究电池组均衡充电控制的电路模型,并在此基础上提出一种既能够实现电池组快速充电,又能够消除单体电池不一致对电池组循环寿命影响的均衡充电控制策略。根据所提出的均衡充电控制策略,对72 V/120 AH铅酸蓄电池组进行对比测试,实验结果说明了该策略的有效性。     

串联锂离子电池组两级均衡方案研究

针对串联锂离子电池组在均衡过程中出现均衡时间长、能量损耗大的问题,设计了一种两级均衡拓扑,并针对该拓扑设计了一种基于电池荷电状态的变论域模糊逻辑控制策略。所提拓扑在电池组内采用改进型Buck-Boost电路,优化了均衡路径;电池组间采用集中式的单电感均衡电路,可以实现任意电池组间的均衡。所提策略在模糊逻辑控制的基础上引入伸缩因子对输入论域灵活调节,通过对均衡电流的精准调整进一步提高均衡速度和能量利用率。最后搭建均衡系统进行验证,结果表明,本文拓扑比分组Buck-Boost拓扑减少了约12.53%的均衡时间。在相同的静置和充放电条件下,与FLC算法相比,本文策略不仅减少了约20.98%的均衡时间,且提高了约7%的能量利用率。验证了本文均衡方案的可行性。     

基于容量差的电动汽车主动均衡控制策略研究

电动汽车车载动力锂电池组的不一致性问题会严重降低电池组的整体性能。本文针对传统的均衡控制策略均衡时间长、均衡效率低、控制复杂等问题提出了基于容量差的均衡控制策略,通过分析电池组不均衡特性,包括瞬态响应特性、静态不均衡特性和恒流不均衡特性,研究电池的容量和电压关系,对均衡容量进行了定量分析,在此基础上制定了基于容量差的均衡控制策略。分别在台架和实车上验证了均衡控制策略,实验结果表明,相比传统的电池组均衡控制策略,这种新的控制策略可以快速完成电池组中单体电池的容量均衡,实现了均衡的高效率。     

基于超级电容器的动力锂离子电池均衡电路

这里对电动汽车等使用的串联锂电池组存在的多次充放电后不均衡问题,提出一种基于超级电容器和模糊控制的能量转移型均衡电路。该均衡电路从串联电池组中电压高的电池汲取能量,并转移给电压低的电池,从而维护了电池组电压一致性,具有结构简单,控制方便,快速有效的优点。这里对电路工作原理进行分析,介绍了基于模糊逻辑的控制策略,最后用实验结果证明了该均衡电路优良的稳态和动态特性。     

磷酸铁锂电池均衡技术的研究

针对磷酸铁锂电池组各电池单体荷电状态(SOC)不均衡问题,本文在详细分析基于Buck-Boost变换器的电感双向均衡电路的基础上,提出了一种改进型电感双向均衡电路和均衡策略.此控制策略在未增加硬件成本的前提下,以基于扩展卡尔曼滤波法的电池SOC作为均衡变量,采用主动式段内、段间均衡方式,实现了各单体电池间均衡过程的平滑过渡.最后,通过仿真,进一步验证了该改进均衡电路有效性和可行性.     

锂离子电池组充放电均衡器及均衡策略

提出了一种基于Buck斩波电路和Boost-Buck斩波电路的锂离子电池组充放电均衡器。根据电池组的两种工作状态,采取两种不同的均衡策略:电池组处于充电状态时,电池组中荷电状态最高的强单体电池被均衡放电,强单体电池的充电电流减小,而同组中的其他单体电池不受影响;电池组处于放电或静置状态时,电池组中最弱的单体电池被均衡充电,而同组中的其他单体电池不受影响。均衡器具有均衡电路控制简单、易实现,被均衡的单体电池任意可选、均衡能量可双向传输、均衡电流易控等优点。详细阐述了两种均衡控制策略的工作原理,并采用此均衡器对串联的四个磷酸铁锂电池进行了充放电均衡实验,实验结果证明了此均衡器不仅改善了单体电池间不均衡程度,同时提高了电池组的充电容量和放电容量。