基于ARM的串联电池组均衡系统设计

为解决串联电池组在循环充放电过程中不一致性逐渐加剧造成的整个电池组的性能下降和寿命缩短的问题,提出了以STM32系列ARM为核心的串联电池组全程动态均衡系统。该系统具有独立的补电均衡和耗散均衡控制模块,实现了电池在充放电全过程中的动态均衡,提高了均衡效率,缩短了均衡时间,同时解决了目前常用均衡方案发热量大,能量消耗大的问题。     

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。     

一种基于推挽变换器的模块化电池均衡电路

在串联充放电过程中,动力电池组容易出现电池过充和过放现象,这会缩短电池组寿命并导致安全隐患,电池均衡电路能够消除电池差异对电池成组使用的影响,是提升动力电池组性能的重要手段。提出一种基于推挽变换器的模块化电池均衡电路,该均衡电路由多个推挽变换器均衡模块单元构成,只需同步控制每一个均衡模块的开关器件,便能实现能量从高电压电池到低电压电池的直接传输,缩短了能量传输路径。同时,通过采用交流耦合方式在各单体电池之间进行能量传递,消除了均衡模块间的交叉影响,增加了电路的可扩展性。对提出的均衡电路进行详细分析,并与现有的均衡电路进行性能对比,最后通过实验测试验证了理论分析的正确性。     

应用于储能单元的串联电池模块主动均衡研究

串联电池组广泛应用于电动汽车和储能电站等多个领域。在长时间使用后,电池单体由于制造工艺和使用环境的差异容易出现电量的不均衡,影响电池组整体容量和功率性能的发挥。为此,针对储能单元电池模块提出了一种双向主动均衡系统,该系统包含串联电池模块、开关阵列、主动均衡DC/DC变换器、电池信息采集单元等。对均衡主电路基本工作原理及控制过程进行了分析,利用16节电池串联构成的电池模块在构建的均衡实验平台上进行了双向电量均衡实验验证,均衡结果表明,初始最大SOC差异40%的电池组经过均衡后SOC最大相差1.1%,证明了均衡系统的有效性。     

动力电池组均衡控制系统的研究进展

电池组充放电时的不均衡,导致了电池组充放电效能的下降和循环寿命的缩短,均衡管理模块已成为电池管理系统的关键组成部分。介绍了现有的动力电池组不均衡现象产生原因和情况分类,重点介绍能量耗散型和非能量耗散型均衡系统,在分析现有典型动力电池组均衡系统现状的基础上,提出了混合动力汽车动力电池组均衡控制系统的研究发展方向。     

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。     

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。     

基于X3100的锂离子电池组管理系统

本文设计的锂离子电池组管理系统中采用MC9S12C32为控制核心,X3100检测电压、电流,实现充电均衡和保护功能;DS18B20检测电池温;电容均衡模块实现放电均衡.该系统能够实时监控电池组状态;实现单体电池的过压、欠压、过流、温度保护;实现电池的充放电电量均衡;确保电池组安全工作,并延长电池组寿命.     

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。     

大电流均衡电路的研究与设计

电池组是由多个电池单体串联组成的,电池单芯的不一致性会导致电池组整体性能下降,需要对电池组进行均衡控制。此处分析了不同均衡控制方法的优缺点,针对大电流充放电条件下的均衡要求,设计了一种电池大电流均衡电路,并提出了基于此电路的快速高效均衡控制策略。测试结果表明,所设计的电路可实现大电流的均衡,且控制灵活、损耗低,能够有效地改善电池组电压不一致问题。     

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.     

矿用动力锂电池组均衡管理策略及系统研究

针对传统电池组均衡管理策略存在的不足,提出了一种基于容量检测和能量转移的锂电池组高效均衡管理方案。该系统以单体电池容量利用率作为电池一致性评价指标,采用能量双向转移均衡方案实现电池组充放电过程的高效动态均衡。实验结果表明,该系统具有容量利用率高、均衡效率高、可靠性强等优点,具有广阔的应用前景。     

电动车用VRLA蓄电池组均衡电路设计与实验研究

电动车用阀控铅酸蓄电池组的使用寿命远低于单体电池的寿命,主要原因是中国目前电动车基本采用被动式充电均衡方式,过充电或过放电所致.本文在分析了各类电池均衡方法,遵循通用、低成本、模块化的原则,在大量实验的基础上,形成了主动式充放电均衡电路的设计方案,并通过实验室对多组48V-12Ah的阀控铅酸蓄电池组的比较试验,收到良好的预期效果.     

A novel dual-inductor based charge equalizer for traction battery cells of electric vehicles

The battery packs in EV (electric vehicle) applications are generally composed of lots of battery cells connected in a series or parallel way. Differences in battery cells may shorten the lifetime of the battery pack, and even worse, lead to fire or explosion. Cell balancing or charge equalization is an effective way to relief the problems caused by cell imbalance. A novel dual-inductor based charge equalizer is proposed with a detailed investigation by theoretical analysis, simulations and experiments. A balancing strategy based on periodical cell OCV (open circuit voltage) measurements is also developed to facilitate the implementation of the proposed equalizer. The charge equalizer is capable of transferring excess energy from an arbitrary battery cell to the battery module through a discharge bus realized with a switch array. With the assistance of a flying capacitor, the requirement on control synchronization of frequency switches can be lowered. The proposed charge equalizer is easy to be implemented in a BMS (battery management system), and the experimental results show an acceptable efficiency of 86% in the balancing of a battery module composed of 6 series-connected LiMnO₂ based cells.     

电动汽车锂离子电池组均衡管理系统设计

介绍了一种电动汽车锂离子电池组均衡管理系统及控制方法。均衡拓扑为双向DC/DC集中式有源无损均衡,利用超级电容器组构成外部能量过渡装置,通过控制双向DC/DC对电池组中的单体电池进行低充高放的均衡。系统以电压、电量均衡为目标,利用电池的充、放电曲线估算使不均衡单体回到组内平均水平所需的时间,通过逐次逼近的方法进行均衡。实验结果说明了系统的有效性和可靠性。该均衡管理系统的均衡效果良好,有利于延长电池组的使用寿命。     

纯电动汽车动力锂电池均衡充电的研究

针对电动汽车动力电池组中单体电池的不均衡将减少电池使用寿命和电动车单次充电行驶距离的问题,设计了均衡充电装置。通过对16节串联电池组的大量充放电试验得到电池电压之间的分散性曲线,并分析了均衡充电的必要性。根据锂电池充电特性,对电池不均衡度进行了数学建模,并提出单体电池SOC(State of charge)相对浓度和伪均衡的概念。均衡充电主电路采用反激变换器完成高频变压器的设计,同时通过软件实现均衡装置的自启动和结束,并采用两点标定法来提高A/D采样精度。最后采用Saber仿真软件和实验对设计进行了验证。结果表明:实现了恒流和恒压控制,并将电池分散性降低了61.86%。     

便携式锂电池组单体电压在线主动均衡系统

针对锂电池组充放电过程中的单体均衡问题,基于实时单体参量高精度检测与快速反馈调节原理,设计并实现了一种便携式锂电池组单体电压在线主动均衡系统。该系统在蓄电池组使用过程中的实时采集电压、电流、温度等电池参量,通过蓄电池组总电压给单体充电的方式,实现了蓄电池组各个单体过充、欠充、过放、过温条件下单体问的均衡,系统整体尺寸为160＊60＊105mm,配备于蓄电池组进行在线均衡调节。实验结果表明,该系统能够实现9只单体的实时主动均衡,尖峰电流均衡响应时间在300s左右实现各个单体之间的电压不平衡度低于5％,达到蓄电池组现场应用中实时主动均衡进而保证安全供能的目标。     

基于开关矩阵拓扑的蓄电池组均衡控制策略

提出一种应用于直流不间断供电系统蓄电池组单体电池均衡的桥式开关矩阵拓扑,利用LC均衡器进行能量的存储和转移,实现了能量从电池组中荷电状态(SOC)最高的单体电池向最低的单体电池转移,给出了参数设计方法,在避免迂回均衡带来蓄电池充放电次数增多的同时,延长了蓄电池的寿命,提高了均衡和能量转移效率。在Matlab-Simulink环境下搭建了均衡系统模型并进行了仿真,结果验证了所提出均衡策略的有效性和可行性。     

电池组均衡技术研究现状

电池组均衡技术是电池管理系统关键技术之一,可根据电池组状态信息对电池组进行实时均衡管理,避免不一致性的扩大,提高电池组容量利用率,能在一定程度上减缓电池组老化速度。本文深入分析了国内外的电池组均衡方法,按照均衡电路、控制策略以及系统结构3个方面,比较了各种均衡方法的优缺点及其适用场合,列举了不同方法的研究情况,给出了串联电池组均衡技术研究亟待解决的问题与发展方向展望。