高精度锂离子电池电压采集系统设计

针对锂离子电池组单体电池电压采集精度问题,设计了优化的串联电压采集系统。该系统首先通过光耦电路将电池动态加载到母线上,然后利用74HC595移位控制寄存器采集单体电池电压,再经信号转换、隔离电路处理,最后由S TM32F103ZET6 AD模块处理。与一般的电压采集系统相比,设计的电压采集系统硬件电路更为简化,软件操作简单,所测电压误差均值、方差更小,单体电压测量精度在4 mV以内。系统稳定性更好,采集精度更高,有广泛的工程适用价值。     

电动车辆动力电池组电压采集电路设计

为保证电动车的正常和安全行驶,电池管理系统必须实时监测电动车电池的电压数据,为了避免电池电压的不均衡性带来的局部电池过充/过放引起的安全问题,要求检测系统必须对电池单体电压进行精确测量.设计了基于压控恒流源法的电池组电池单体电压采集电路,该电路以运算放大器为核心,将被检测的电压信号转换成电流形式,提高了电池单体检测模块的抗干扰性和工作稳定性,并且该检测电路在某电驱动车辆上得到了成功的应用,电压采集精度在0.5%以内.     

带均衡功能的电压采集模块设计和实现

由于单体锂电池之间存在不一致性而影响其使用性能,因此在电池管理系统中须设置均衡模块。基于Freescale单片机设计并实现了20路带均衡功能的动力锂电池电压采集模块。该电压采集模块采用高速光耦进行单路选通;单体电池的电压经差分滤波电路、A/D转换电路以及单片机处理后用CAN总线发送给电池管理系统的主控模块。经实验验证该采集模块的性能稳定,充电完成后的电池一致性提高。     

铝空气电池组的电压采集设计

由于铝空气电池的单体电压较低,铝空气电池组通常采用单体电池串联结构,以达到所需的电压和功率。为了保证电池组的正常工作,在串联电池组的监控系统中,电池单体电压的采集是整个系统正常工作的基础。针对36节串联单体的铝空气电池组,设计了基于LPC1752的电压采集模块。在传统多路电压采集电路的基础上,提出了多路隔离电源供电、隔离采集、以及隔离传输相结合的方法,有效解决了采集电路中共模输入电压过高的问题,为电池组串联工作时的单体电压采集提供了一种新的经济性较好的解决方案。     

电动汽车分布式电池充放电管理的研究

根据电池组在电动汽车上的使用要求,设计出基于RS485总线的分布式电池管理装置,其由若干测试模块和一台监测和显示模块组成。每节电池配备一台测试模块,测试单元内置自带模数转换的单片机,解决了电池单体电压和温度的实时精确采集问题,采用分段插值法预测单体电池的剩余电量,为分析电池状况提供依据。在电池充电时实施PWM分流法,监测和显示模块分析各节电池状况,通过测试模块内部的PWM分流电路,实现单节电池的均衡充电,克服电池间的不一致性。     

一种单体电压"镜像"采集电路设计

提出了一种适合于卫星电源系统应用的电池单体电压采集电路,其能够支持任意节电池串联.核心电路为电压映射电路,此电路利用变压器将每节单体电压映射到统一的电平,去除了原始单体电压带有的高共模特性,从而方便用多路选择器和模数转换器直接对多个单体的电压进行采集.并且该电路拓扑具有模块化的特点,只需要根据电池串联节数增减电压映射电路的数量即可.经仿真和实验验证,此电路对电池单体电压的采集误差小于3 mV,能够满足绝大多数电池管理系统的需求.     

高精度动力电池组电压采集单元的设计

通过完善现有的串联电池组单体电压测量电路,开发了一种动力电池组电压采集单元,解决了电池管理系统中电压采集模块硬件电路复杂,成本高和测量精度低的问题.开发的采集单元采用光电继电器切换巡检的方式,后级精密电阻分压,高精度片外AD转换,转换结果经单片机处理后通过485数据总线发送给电池管理系统主控单元.电池组放电试验结果表明...     

光伏发电锂电池储能均衡方法的研究

针对光伏发电锂电池储能系统存在的电池不一致性问题,给出了一种基于电感主动均衡控制模块的滞环均衡控制策略。该方法可以满足各单体电池间均衡的要求,同时可实现单体电池电压最高的电池的能量向电池组内其它电池输送,给出了具体的单体电池电压采集电路。实验结果表明,经均衡控制后,降低了电池容量的不一致性,达到了预期的均衡效果。     

基于CAN总线的锂离子电池组充电管理系统

锂电池串联用作设备电源时,各节电池单体的个体差异比较大,会导致电池放电特性不一致。通过对锂离子电池组充电特性研究,运用PID控制算法控制电池单体恒流恒压充电,各个模块通过CAN总线上传电压电流电量信息,实现电池单体监控,实现恒流、恒压充电、过流、过压及短路保护,该设计使得每个模块独立运行,完成充电后电池均衡性强,并明显提高了控制精度。     

锂离子电池串联模块充放电过程研究

研究了锂离子电池串联模块在充放电循环过程中各单体电压、内阻、容量和温升的变化情况及相互关系。测试结果表明:模块中各单体电池的差异性随着放电倍率增大和循环周次的增加而变大。相对过充过放的单体电池表面温升高于相对浅充浅放的单体电池,并且循环过后的可用容量前者显著低于后者。内阻的差异性直接导致各单体电池生热量的不同,加之模块中不同位置电池的散热状况存在差别,电池模块长期处于非均匀的温度场中,致使各单体电池容量与电压的离散程度加剧。     

军用航空应急起动电源设计与实现

目前,国内军用航空应急起动电源多采用镉镍蓄电池组作为储能单元,镉镍电池组存在能量密度较低、成本高、寿命低等缺陷。为了减小航空蓄电池体积、质量,提升航空应急起动电源性能,提出了一种基于钛酸锂电池模组的航空应急起动电源系统设计方案,组装了一套34 Ah的钛酸锂电池模组替换原有的航空镉镍电池组,并且通过实验对比了钛酸锂电池组与镉镍电池组在常温与低温下大倍率放电性能。针对钛酸锂电池模组,研发了一套电池管理系统,实现了15 kW钛酸锂电池组军用航空应急起动电源的样机设计。     

用于储能系统锂电池pack热设计的仿真计算与实验研究

以26650电池为研究对象,针对用于100 kW·h/480 V储能系统的锂电池pack进行模块化结构设计、数值模拟和试验研究。根据储能系统对电池子系统模块温度一致性、电压电流一致性、机械可靠性、装配工艺性以及模块标准化要求,运用CFD流体传热计算机数值仿真模拟和实验方法对电池模块、集流板以及电池机柜的关键参数进行分析研究。研究表明:合理的电池间隙不仅让冷却风与每个电池进行充分热交换,还能改善风冷通道、减少模块体积;增加斜板设计可以使模块内部各电池组冷却均匀,有效解决电池因热累积带来的温升过高问题;集流板优化设计可以改善电池单体外连接件电阻的一致性,从而改善充放电电流、电压的一致性。为电池模块的开发、大规模储能系统集成以及研制满足国际技术要求兆瓦级储能系统提供参考。     

基于Buck-Boost电路的能量转移型均衡方案

提出了一种基于Buck-Boost电路的新型均衡电路,实现了锂离子串联电池组充放电均衡。根据均衡能量流向,采取两种不同的均衡策略:电池组放电时,均衡能量由电池组向组内荷电状态(state of charge,SOC)较低的单体电池转移;电池组充电时,均衡能量由电池组中SOC较高的单体电池向电池组转移。以单体电池开路电压在线估计为基础,运用开路电压法估算SOC,选取SOC值在一定阈值范围之外的单体电池作为均衡对象,对6节串联的磷酸铁锂电池进行了充放电均衡实验。实验结果表明,该方案可以有效减小单体电池间的不一致性,提升电池组的整体性,同时提高了电池组充放电容量。     

电池组用荷电状态均衡充电模糊控制策略

研究了一种电动汽车用磷酸铁锂动力电池组分布式主动均衡充电系统。该系统给单体电池分别配备了反激变换器均衡充电子模块和电池管理子模块,通过嵌入自适应卡尔曼滤波算法到电池管理均衡控制单元,完成单体电池荷电状态的实时估计。利用模糊控制策略,调节各均衡充电子模块的输出电流;与平均法均衡控制策略相比,使用的模糊控制策略能明显缩短均衡时间,降低电池组之间的不一致性。为验证所研究的均衡充电控制策略,对48 V/140 Ah磷酸铁锂动力电池组展开了充电模式下的系统均衡实验,实验结果验证了控制策略的有效性。     

锂离子动力电池组智能检测系统设计与实现

针对目前电池组检测设备存在着精度低、能耗高和电池组内电池不能单独检测等问题,基于单片机技术开发出一套具有三级分布式结构的电池组智能检测系统.该系统可对锂离子动力电池组内单体电池的充放电性能进行检测,具有能耗低、精度高和操作简单等特点.经验证,该系统能够显著提高电池组检验生产的效率.     

电动汽车车载电池充电控制器

在未来电动汽车将会占主导地位,采用车载电池充电控制器比非车载充电控制器具有更多的优势。本文提出了充电控制器的硬件设计方案,采用CAN总线与电池组通信,RS485与开关电源模块通信,传感器对电路进行监测,功率管对电流电压进行调节。采用一定的软件算法实现对功率管控制。电池组模块与充电控制器之间的通信采用SAE J1939协议。通过实验测试,该系统能够正常的运转,达到了预期的效果。充电控制器不仅可以根据电池组的特性采用合适的充电方案实现智能充电,而且能够监控电池组进行实时的保护。     

动力电池管理系统数据采集模块设计

基于AT89C51CC03单片机和电池组监控芯片LTC6803设计了动力电池管理系统数据采集模块的硬件电路和软件实现,详细阐述了MCU模块和电压采集模块等7个主要模块,给出了电压和电流等信号的测量电路,以及RS232和CAN通信的电路原理图,实现了电压等信号的精确采集,电池组的参数信息通过CAN总线传送到整车控制器和电子控制单元。绘制了数据采集的主程序设计流程图,介绍了电压信号采集的软件实现,给出了温度测量子程序,并分析了数据采集模块的实际价值。     

动力电池分层均衡控制研究

提出一种分层均衡电路,用于解决锂离子电池在串联成组时,由于单体电池的不一致性,产生的部分电池过充和过放的问题。分层均衡电路以单体电池荷电状态(state of charge, SOC)值作为均衡变量,将电池组分为3个小组,组内进行基于Buck变换器的均衡;在各小组之间搭建Buck-Boost电路,进行组间均衡。组内均衡与组间均衡相结合,提高了均衡效率。在MATLAB/Simulink平台搭建的仿真结果表明,相对于基于Buck变换器和基于Buck-Boost变换器的均衡电路,分层均衡电路在静置、充电和放电3种工况下,均衡时间相比基于Buck的均衡电路分别降低了21%、18%和30%,相比基于Buck-Boost的均衡电路分别降低了17%、29%和15%。电池组的均衡实验表明,该电路提高了单体电池一致性,能将电池组SOC值极差控制在0.1%以内,解决部分电池过充和过放问题,同时提高了均衡效率。     

电动汽车动力电池均衡系统的设计和试验

针对成组前电池单体初始性能差异和使用过程中差异的放大等不良问题,考虑到主动均衡和被动均衡的优缺点,提出了一种电池单体之间采用主动均衡,电池包之间采用被动均衡的新均衡方案。系统以单体电池端电压和电池包端电压作为控制目标参数,根据电池单体的ε值和电池包的δ值与设定的阈值进行比较来控制场效应开关管和三极管的开闭,进而实现主动均衡和被动均衡。实验结果表明,均衡系统在充电、放电两种状态下都能够起到均衡效果,从而说明了均衡系统的有效性,达到了设计的目的。     

基于CAN总线的模块化独立光伏发电控制系统

为满足光伏发电系统中大容量蓄电池和蓄电池组对充电质量和可靠性的要求,设计了一种基于控制器局域网CAN总线的模块化光伏发电控制系统。该系统由管理模块和一系列充电模块组成,所有的模块通过CAN总线互连。充电模块的个数可根据蓄电池的容量增减,管理模块控制充电模块进行充电。在系统的充电控制策略中嵌入了PI调节算法,管理模块实时调整充电模块PWM充电占空比,降低了充电过程中电压跳变对蓄电池的冲击,有利于保护蓄电池。