可实现效率提升的一种水下无线充电系统研究*

为了提高水下航行器的充电便捷性,水下无线充电系统得到发展,但同时水下无线充电技术仍然存在充电传输效率较低、传输功率较低的问题。而充电传输效率和功率与补偿网络的选取和耦合器的形状、参数等相关,因此实现对补偿网络和耦合器的优化对于无线充电系统传输效率和功率的提升有重要意义。首先,对磁感应耦合式无线充电电路中补偿网络选用原边串联-副边并联补偿方式,对传输功率、效率进行理论推导和分析。其次,对耦合器的尺寸结构进行仿真建模,得到参数符合的耦合器。在此基础上,建立水下无线充电仿真系统进行仿真,得到仿真参数。最后,进行器件选取和驱动电路、原副边电路PCB板的设计制作,进而搭建了一台无线充电系统样机平台进行实验,并得到实验结论。     

太阳能充电的锂电池双向主动均衡模块设计

为了给家庭提供清洁持续的能源,采用LT3652电池充电管理芯片以及LTC3300-1电池组均衡器设计了一种太阳能充电的锂电池均衡模块。工业级太阳能充电电路复杂,成本高,不适合家庭使用,而传统的电阻耗散式均衡有着高发热和有效储能低的问题,因此设计的最大峰值功率跟踪(MPPT)电路和同步反激式均衡结构实现了光伏电池对锂电池充电效率最大化并可对锂电池组进行双向主动均衡,简化了太阳能充电电路。利用仿真的方法,详细介绍了LT3652和LTC3300-1的功能,对所需元器件的选择以及相关电路的设计进行了详细说明。本设计具有较易的充电电路、高均衡能量转换率以及灵活高效等特点,并可实现大规模集成。     

基于超级电容的太阳能电池最大功率跟踪储能方法

采用超级电容串联分组充电的方法进行太阳能电池最大功率自动跟踪储能,给出一款具体的实现电路。电路采用π形开关网络和单片机直控低阻双向电子开关,利用并联在充电端的功率检测电容进行最大功率电压U_(pmax)的测量,超级电容的串联分组充电电路的实测效率达83%。该方法还适合于输入端为间歇性小功率低电压充电、输出端为间歇性大功率高电压供电的场合。     

动力电池串并联结构重组的均衡充电方法

动力电池一般是将单体电池相互串联进行充电,由于工艺误差,导致各单体充电不均衡,从而影响电池的性能和使用寿命。为此,提出了一种串并联结构重组的均衡充电方法。充电开始时,采集各单体的端电压,将端电压最大和最小的单体进行并联,再将剩余单体中端电压最大和最小的电池进行并联,依此类推,将所有的并联组合进行串联;在充电过程中,实时采集各单体端电压并控制重组模块和外围开关管,动态地将电池组按上述方式进行串并联,从而实现电池的低损耗快速均衡充电。仿真实验结果表明所提方法能够使电池实现均衡充电,并且能将电池电压极差减小到1 mV以下。     

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%。     

电性参数对串联太阳电池失配损失的影响

在某一确定的日照强度和温度下,针对短路电流ISC、开路电压UOC、最大功率点电流Im、最大功率点电压Um 4个太阳电池参数,根据太阳电池I-V方程和基本电路理论,推出选择具有相同最大功率点电流Im的单体太阳电池串联可以获得最大输出功率.分别计算二极管理想因子A、短路电流ISC、反向饱和电流IO、电池串联内阻RS对Im的影响,确定出对最大功率点电流Im影响最大的参数是短路电流ISC.用仿真实验进行了模拟、比较,说明了结论的正确性.     

使用超级电容的太阳能路灯系统的仿真研究

太阳光照变化影响到太阳能路灯系统中蓄电池充电条件,弱光下光伏电池的最大功率点跟踪控制算法难以匹配蓄电池的充电要求。本文使用超级电容减小光照变化对充电条件的影响,通过推导升压变换器的最大升压比,着重分析了在弱光照情况下蓄电池的充电控制策略,并提出超级电容容量的计算方法。系统设计在保证光伏电池获得最大功率跟踪的同时,也满足蓄电池的充电要求。本文建立simulink/matlab仿真模型验证设计方法的有效性。     

具有TMPPT功能的太阳能光伏充电系统研究

针对太阳能电池组件输出特性曲线的非线性特点以及传统的直接与蓄电池并联充电方式的缺点,本文进行了太阳能电池组件的最大功率点跟踪控制研究,并提出了采用变步长电压扰动观察的跟踪控制策略.由于充电系统中的蓄电池组为易损设备,因此,本文结合蓄电池的充放电特性曲线以及太阳能电源的输出特性,对蓄电池组进行了优化管理研究.在此基础上,设计了基于单片机JK3和脉宽调制芯片TL494的太阳能光伏充电系统,采用电压电流双闭环控制,有效改善了系统的跟踪效果.最后,在太阳能电池阵列模拟器上进行了太阳能电池组件的最大功率点跟踪的实验验证.实验结果证明上述控制策略具有良好的跟踪效果,有效提高了系统充电效率.     

镍氢动力串联电池组均衡充电方法研究

指出串联电池组的不一致性产生的原因。研究了基于拓朴结构分类的集中式均衡充电方法和独立式均衡充电方法,通过对上述方法的对比分析,提出了分散一集中式二级均衡充电方法,它适用于对串联电池数目比较大的混合动力电池组进行均衡充电。用此方法对Nj_MH电池组进行充电均衡仿真实验,结果表明用该方法进行均衡充电效果良好。     

一种快速优化的MPPT控制系统的研究

太阳光照射强度和温度的变化会使光伏电池的最大功率点随之变化,同时负载电压的变化也会影响光伏电池的工作点,为了提高系统效率,可采用最大功率跟踪控制方法（MPPT）。采用快速优化电流算法并用TMS320F2812 DSP为核心设计了最大功率跟踪控制器,一方面提高了光伏电池的发电效率,另一方面通过采样反馈,可以控制蓄电池的充电,延长蓄电池的使用寿命。最大功率跟踪控制器运行稳定可靠,达到了预期效果。     

基于耦合绕组的锂电池组主动均衡方案研究

针对锂电池组在充放电过程中出现能量不一致的问题,采用传统的Buck-Boost均衡电路和Flyback均衡电路的均衡方法,提出一种可减小电路尺寸、提高均衡速度和均衡效率的基于耦合绕组的新型主动均衡电路.通过对耦合绕组的选择性充放电,会有三种不同的工作模式来实现单体之间的能量转移,并调节PWM驱动信号占空比来提高均衡器的...     

便携式仪表锂电池组的均衡充电方案设计

结合目前的电池组均衡充电方案的研究．提出一种全新的充电均衡方案,采用耗能均衡方式和非耗能均衡方式相结合的方式,该均衡方案能很好地保障便携式仪表锂电池组的使用寿命。     

基于能量分配的退役电池组均衡方法

针对退役电池组存在明显的不一致性问题,提出一种高效的可重构的均衡电路,该电路可以接入或旁路任意电池,以满足多个电池同时均衡的需求。在此基础上提出一种基于能量分配的均衡方法,通过非线性规划遗传算法求解各单体电池每个周期能量分配比例,从而计算出单体电池接入时长。同时在均衡过程中动态控制开关保持电池组接入电池数量固定,能有效避免可重构均衡电压波动大的问题。在MATLAB/Simulink搭建仿真模型验证,结果表明,与传统可重构均衡方法相比,所提方法在均衡过程中可以有效地保持电池组电压的稳定;与传统求解能量分配比例方法相比,所提求解方法在充电和放电状态下均衡时间分别减少约12.31%和13.39%,验证了方法的有效性。     

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。     

锂离子电池组均衡充电的研究进展

锂离子电池组均衡充电是动力电池使用技术的重要组成部分,均衡充电技术的应用直接影响电池组的性能与使用寿命。分析了均衡充电的原理及化学、物理实现方法,结合均衡充电的分类,介绍了国内外均衡充电的研究进展,并指出均衡充电的研究方向。     

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。     

基于动态式双阈值的锂电池组主被动均衡策略

在采用传统电荷转移式均衡方法中,多个单体电池之间存在着反复循环充放电现象,进而产生锂离子电池组均衡时间长、效率低的问题.针对此问题,提出一种动态式双阈值主被动均衡控制策略.首先,主被动均衡电路的开关阵列包含有N+1个开关(N为电池数目),在减少元器件数目的同时,主动均衡提高均衡效率,被动均衡在充电末期延长电池反应时间,...     

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。     

锂离子电池组实时均衡调节方法研究

针对锂离子电池组在作为能源供能应用中的电压均衡调节目标,基于单体及蓄电池组电压实时检测与高电压对低电压单体均衡调节原理,探索了实时均衡调节方法,并基于此设计了一种便携式锂离子蓄电池组实时主动均衡系统。该系统在锂离子蓄电池供能工作中的实时检测单体及蓄电池组电压、电流、温度等参数值,通过EMI滤波后的组压给单体充电的形式,实现了蓄电池组单体间的电压均衡调节,系统最终尺寸为160×60×105mm,满足便携式需求,与蓄电池组组合应用于AGV小车的供能过程中进行实时均衡调节。实验及现场应用效果表明,该系统实现了9节单体的实时主动均衡,实现在300s以内单体间电压不平衡度低于5%的均衡调节,均衡效率高于80%,达到锂离子电池AGV小车供能的较恶劣条件下实时均衡主动式调节的目标。