一种多串锂电组全程主动均衡方法研究与设计

锂电池组在使用过程中存在充放电速率不一致,它会导致锂电池使用效率降低并对锂电池本身造成伤害,因此锂电池组在使用过程中需要采用均衡措施.通常采用电阻被动均衡,这种方法存在很多缺陷.提出一种主动均衡方法,采用这种方法可以实现低成本全程高效均衡.     

基于单片机控制的锂电池充电和保护系统

通过对锂电池保护和充电技术的分析比较,设计一种基于单片机控制的锂电池保护和充电系统,即用单片机来实现锂电池串联组的过电压、欠电压、过流和短路保护;在锂电池充电时,用同一单片机来实现均衡充电,简化充电电源,提高整个系统的性价比。     

一种电池组均衡充放电电路的设计与实现

为防止锂电池组充放电的差异性,基于单片机设计了一种实用的电池组均衡充放电电路。首先分析了锂电池和ATMEGA48V单片机的基本特性,然后对具体电路和软件算法进行了详细设计。经测试及实际使用证明,该电路性能可靠、控制智能、维护容易,实现了锂电池组的均衡充放电、自动断电和实时状态显示,有效提升了锂电池组的效能,延长了电池组的使用寿命。     

基于微控制器的串联锂电池组均衡设计

针对串联锂电池组充放电过程电池均衡的问题,研制了基于微控制器的锂电池组均衡电路,Buck电压变换通过推挽开关电路和隔离输出电路实现。电池组工作期间利用电阻分压由微控制器对各串电压进行采样测量和比较,由整串电池组供电的开关电路通过继电器或光耦/MOS管切换对电压最低的一串电池输出,实现了充电和放电的各串电池电压均衡。针对串数较多的电池组设计了备用电池补偿的方案,它具有结构简单和高效的特点。     

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。     

面向直流操作电源系统的LiFePO4电池性能优化控制研究

磷酸铁锂电池电压变化范围较宽且充放电特性敏感,一般不宜简单应用于需要长期处于浮充状态的直流操作电源系统。为此,提出了一种磷酸铁锂电池在直流操作电源系统应用中的优化控制方案,根据磷酸铁锂电池工作状态,利用AC/DC充电电源优化控制电池的充放电电流大小,使电池在浮充状态下获得电池期望的充放电电流,以实现磷酸铁锂电池在直流操作电源系统中的安全高效经济应用。首先,基于直流操作电源系统指标要求与磷酸铁锂电池性能优化要求,确定其期望的充放电状态与充放电电流值;然后,根据磷酸铁锂电池期望的充放电电流值与内部等效状态,在允许的电压波动范围内调节直流操作电源系统中AC/DC变换器的输出电压,迫使磷酸铁锂电池的实际充放电电流趋于期望的充放电电流,从而优化磷酸铁锂电池的性能。最后通过理论分析与实例分析说明了方案的可行性。     

多控制方式的锂电池充电策略

针对锂电池充电过程中各阶段的控制方式问题,提出了一种多控制方式的锂电池充电策略,保证锂电池能够及时在各充电模式自动切换,对锂电池形成有效保护。将锂电池充电控制方式中的定时控制方式、最大电压控制方式、温度控制方式相结合,形成了一种新的充电策略。设计了以SG3525芯片为核心的充电电路,将三种充电方式相结合,进行了实验分析。验证了该策略能够及时有效地使锂电池在充电过程中自动切换充电模式,证明了该方案的可行性与准确性。     

基于双阈值的高精度锂电池主被动均衡策略

针对锂离子电池充放电过程中电量表征变化幅度大、精度低的问题,提出了一种通过实时分段进行双阈值控制的主被动均衡控制策略.该策略结合锂离子电池开路电压与荷电状态(SOC)的关系曲线,实时分段并合理调整均衡控制方向.通过双阈值的精确调控,提高充放电精度;利用主被动均衡电路中的被动均衡小电流特点,增加单体电池在充放电末期的反应时间,实现准确和安全的电池充放电目的.实验结果表明,锂离子电池组充放电过程中进行分段双阈值主被动均衡控制,可以在电池组充放电速度不变的情况下,提高约2％的充电精度,充电末期稳定减缓电流和电压,证明了控制方法的可行性.     

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MMC的锂电池管理器研究

研究了一种基于MMC(modular multilevel converter)的锂电池管理器,该管理器能将充放电控制和电池均衡管理统一在同一变换器内部完成,解决了传统电池管理器将充放电控制器和电压均衡电路相互独立而使电路较为复杂的问题。首先分析了变换器的工作原理,以12 V电池包为例设定了功能需求,并依此设计了控制策略与能量管理策略,相应地得到了控制框图与控制器的程序流程图;然后设计了实验样机,进行了关键参数的设计;最后,对设计结果进行了仿真分析和实验验证。仿真结果表明该管量器能够实现双向电流控制、输出稳压控制和单体电池均衡,验证了上述分析和设计的正确性。实验验证了双向充放电电流控制与稳压环控制的可行性,而单体电池的长期电压均衡仍有待进一步实验验证。     

具有安全防护功能的电动汽车充电桩控制装置

针对传统电动汽车充电桩控制装置在电力通信过程中传输数据容易被非法截获等安全性问题,设计了一种具有安全防护功能的电动汽车充电桩控制装置。介绍了硬件结构和软件结构设计。电动汽车充电桩控制装置采用了先进的数据加密技术,增加了安全存储单元,可以有效防止传输数据在通信过程中被非法截获或篡改,保障了数据的完整性和机密性,具有很高的实用价值。     

一种均衡考虑锂电池内部能量损耗和充电速度的多段恒流充电方法

锂电池快速充电方法应该均衡考虑电池的安全、寿命和充电时间。为此,应该控制锂电池的温度或能量损耗。提出一种均衡考虑锂电池能量损耗和充电时间的多段恒电流充电方法。首先,通过测试不同电流的恒流工况充电电压曲线,建立锂电池直流内阻随荷电状态(SOC)和电流I变化的函数关系式。其次,简化恒流段内能量损耗计算表达式,并设计用于均衡充电时间和能量损耗的充电目标方程。最后,设计一条权重变化曲线以确定各个恒流段的充电电流。此方法实验过程简单,充电电流的计算过程简单。通过与恒流充电方法的实验比较,验证了该方法的优点。     

蓄电池在线充电控制电路的设计与分析

用太阳光伏电池直接对蓄电池充电,需根据蓄电池电压在线改变均充、浮充状态.通过器件的特殊设计,给出结构简单的控制电路,并进行计算和仿真验证,证明完全符合设计要求.此方法也可用于风力发电的蓄电池充电控制.     

太阳能光伏电源在智能控制系统中的应用研究

提出了一种由太阳能光伏电池和蓄电池联合供电的小功率、低功耗智能控制系统电源设计方案.阐述了太阳电池的工作原理及蓄电池的四阶段充电过程,设计了太阳电池与蓄电池之间的切换电路,给出了以UC3909为核心的四阶段充电方式具体电路.后将测试样机应用到智能温棚控制系统中.实践表明,该方案符合设计要求,对于小功率、低功耗智能控制系统的电源设计具有实际应用意义,尤其在电源紧缺的偏远山区更具有推广价值.     

电动汽车非车载充电机国际标准关键参数验证设计

介绍了国际标准IEC61851-23中直流电动汽车充电系统的基本功能和工作原理,针对非车载充电机与电动汽车充电过程中兼容性和安全性的关键参数验证方法。构建测试系统,实现对各充电阶段及时序、交互通信协议、充电控制性能、充电故障保护的测试。试验结果表明所提出的试验方法能够对非车载充电机国际标准关键性能指标进行全面的实验验证和分析,有利于今后我国电动汽车充电产品的标准化和国际化。     

基于CAN总线的电池充放电管理系统的研究

根据蓄电池的充电过程曲线分布,详细介绍了蓄电池充电主电路拓扑结构以及相应的控制策略,重点介绍了DC/DC变换器分布式均衡充电控制方法,设计了蓄电池组充电电路的总体结构布置图,同时还针对BUCK-BOOST拓扑结构的分级均衡系统进行了分析。论文最后分析了CAN总线在蓄电池的通讯控制技术,设计了电池组分布式管理系统,为了实现对电池单体参数(电压、电流和温度)精确采集,设计出了主电路拓扑电路和基于MCU的CAN总线实时传输。通过CAN总线与中央处理器进行通信,对蓄电池真正实现实时管理。本文提出的蓄电池充放电管理系统将对蓄电池的使用寿命和高效管理起到一定的借鉴作用。     

住宅区电动汽车充电负荷随机接入控制策略

提出一种电动汽车充电起始时间随机选取方法。由控制决策生成器获取当前控制区域电价与负载信息,并根据负载曲线,对负荷曲线中谷时段进行分段处理,计算电网在各时段的负荷容纳能力。各充电桩根据负荷容纳能力计算不同充电时长的用户对应的充电起始时刻概率分布,并依据概率分布随机决定接入用户充电起始时间。该方法将谷时段电网负荷容纳能力量化为充电概率分布,按各时段负荷容纳能力随机生成充电任务,达到均衡利用谷时段电力资源的目的。概率分布计算完成后,由充电桩独立决策充电任务,无需复杂的集中式通信控制。蒙特卡洛方法对策略实例进行的仿真结果表明,所提方法削峰填谷、平抑负荷波动的效果显著,同时能有效降低系统和用户成本。     

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。     

基于谐波特性的充电控制策略研究

针对实际公交充电站运行给电网带来的谐波和电力负荷影响问题,通过搭建模型分析充电站谐波特性,依据充电站实际运营情况从谐波抑制和平衡电力负荷角度,提出一种充电控制策略,用于降低中午充电的谐波含量和电力负荷,并对其进行仿真验证,仿真结果表明:在该充电控制策略下充电,能有效降低谐波含量,并可有效消减负荷高峰。