锂离子蓄电池组工作状态实时检测方法研究

高容量锂电池蓄电池组,在便携电子产品、航空、电动汽车等领域具有广泛的应用需求,但是锂电池组的广泛应用具有安全隐患瓶颈问题亟待解决。本文针对安全隐患的产生机理与防治措施,对锂电池的工作特性进行分析。基于对锂电池组工作状态的实时检测方法研究,以STM32为处理器,通过对元器件的合理选择,设计了一套锂电池组工作状态中对电流、电压实时检测系统。通过使用3串2900mA的18650锂电池进行仿真测试,验证了该系统的可行性和精度。实验结果表明,该系统能够有效抑制各种对测量的干扰因子,实时获得锂电池组单体电压、总电压和充放电电流等参数。     

锂电池SOC预测方法综述

锂电池荷电状态(SOC)是锂电池管理系统的重要参数,锂电池SOC实时预测关系到电池充放电控制和电动汽车的优化管理,直接影响锂电池的使用寿命。锂电池的SOC受放电电流、内部温度、自放电、老化等因素的影响,使得锂电池的实际容量难以确定。综述了目前锂电池SOC的各种预测方法,并进行比较,指出了各类方法存在的问题,给出了未来锂电池SOC预测方法的发展趋势。     

一种锂电池充放电电流平衡算法的研究

针对锂电池组中各电池容量不平衡导致电池过度充放电的问题,提出一种锂电池充放电电流平衡算法。通过给每个电池并联MOS管加限流电阻的负载实现电流的分流;在电流及电压的测量过程中提出二次差值法来消除内部电路对AD采样值的影响;对平衡算法的启动时间、条件及相关参数进行了分析和计算;对两节串联的锂电池进行电池电流平衡算法的测试。测试表明:经过平衡算法后,两节电池的充放电电压变化曲线接近一致,取得了满意的电池电流平衡效果。     

非四线制锂电池组实时电压检测校正方法研究

针对锂电池LIB(Lithium-ion pack)组非四线制状态下的线压降补偿问题,提出了一种锂电池组充放电过程中电压实时采样校正新方法。该方法通过分析锂电池组充放电过程中线压降机制,研究各单体处于不同充放电组合状态时对采样的影响,实现对锂电池组电压信号实时有效监测。实验结果表明,在锂电池组工作状态下电压采样过程中,该方法能够有效解决非四线制锂电池组电压采样问题,采样电压与锂电池组单体实际电压差异在5 m V以内。所提出的非四线制线压降补偿方法能够有效解决锂电池组实时准确采样问题,能够准确表征锂电池组实际工作状态。     

储能锂电池组串现场容量试验方法研究

储能锂电池组串由大量锂电池串并联组成,由于其电压高、电流大、容量大,无法使用电动汽车锂电池模组容量试验方法。描述了储能锂电池组串容量的定义,分析了充放电倍率、温度、充放电截止电压对锂电池容量试验的影响,比较了锂电池容量试验标准,并根据不同厂家电池组串容量试验方法,提出了一种具有通用性的储能锂电池组串现场容量试验方法,该试验方法对储能电池维护工作具有指导作用。     

动力锂电池的寿命研究综述

对国内外动力锂电池的寿命研究进行了综述。从动力电池的寿命定义入手,分析了温度、充放电电流、充放电截止电压等因素对电池寿命的影响。介绍了动力电池的寿命测试方法,包括循环寿命测试和日历寿命测试、电动汽车寿命模型和电动汽车健康状态(state of health,SOH)的估计。提出了动力锂电池寿命研究有待解决的问题。     

电动汽车动力电池运行中SOC性能评估分析

以内蒙古电力科学研究院电动汽车使用的锂动力电池充放电试验为依据,利用监控系统积累的电动汽车动力电池运行数据,采用动力电池性能测量方法,结合实际运行状态下温度、均衡性、充放电电流等对动力电池的影响,从电压一致性及环境温度和放电速率等方面对电池荷电状态(SOC)进行评估分析,认为放电倍率和环境温度是影响SOC评估的重要因素,建议运行中的动力电池应尽量避免大电流放电,以提高电池的使用寿命和运行经济性。     

基于RS485通信锂电池充放电系统控制策略设计

本设计作为可远程控制锂电池充放电的系统,能够为恶劣环境下的电子设备提供电源。锂电池充放电控制系统的通信部分采用RS485通信,由PC端作为上位机发布锂电池充放电命令,STM32单片机作为下位机执行对锂电池的充放电控制命令。整个系统由充电电路、放电电路、电压及电流采样电路、充放电指示电路和蜂鸣器报警电路构成。控制系统通过获得的锂电池电压与电流信息,对数据进行可视化操作。当充电时电压达到4.2V时,结束充电进程,进行锂电池过冲保护;放电时电池电压小于2.8V时,应当结束放电过程,进行锂电池低压保护。通过实验表明,该设计能够防止电池过充、过放、短路、过流等问题,增强系统应用弹性,提高安全系数。     

电动汽车用磷酸铁锂电池充放电特性实验研究

由于电动汽车的运动状况多变,电池的充放电性能随电动汽车运动状况的变化而发生变化。为了提高电池的利用效率,需要了解电池在不同状况下的效率。利用ARBIN动力电池测试仪器对38.4 V/40 Ah磷酸铁锂动力电池进行充放电实验,分析了动力电池在不同充放电电流和不同荷电状态(SOC)下的效率变化特性,建立了锂电池组效率的理论模型和拟合模型,并通过实验验证了拟合建立的效率模型的有效性,建立的拟合效率模型可以用于电动汽车在不同运动状况下控制策略的动态优化。     

基于multisim的锂电池充放电电流检测方法研究

针对锂电池使用过程中的安全问题,探究锂电池充放电电流的测量方法。该方法结合滤波、放大、电压转换几部分,采用LM358运算放大器对锂电池充放电电流进行实时检测保护。实验结果表明,该方法能够滤除高频噪声影响,将电流信号转化成电压信号,并达到较好滤波平滑效果。该方法使用器件简单常见,且操作方便,测量误差小,精度高,能够有效保证锂电池充放电过程中的可靠性,对锂电池的安全使用具有一定技术和方法参考。     

多组乏锂电池并联运行在储能系统中的应用

从电动汽车上被替换的动力锂电池称作乏锂电池,在重新筛选分组之后可以继续用于具有平抑配网功率波动功能的储能系统中,但是这些电池容量衰减,内阻增大,充放电效率降低。通过对电池内阻特性以及锂电池的外特性的分析,提出了电压电流双环控制的多组乏锂电池并联运行的方法,提高储能系统配置容量和充放电效率,使乏锂电池在平抑功率波动上有更好的跟踪补偿精度。仿真和实验结果表明,多组乏锂电池并联运行可以提高乏锂电池充放电效率和功率平抑逆变器功率跟踪精度,验证了所提方法的可行性。     

基于FPGA和BP神经网络的电池管理系统设计

在研究锂电池动态性能的基础上,通过大量数据仿真和实际数据测量及修正,设计了电动汽车电池管理系统。基于FPGA内核,采用SOPC嵌入式系统技术,移植UC/OS-II嵌入式实时操作系统,实现了对电动汽车锂电池数据采集、数据通信、均衡管理和自动保护等功能。结合电池实时电压和电流,采用BP神经网络对电池荷电状态(SOC)及健康状态(SOH)进行准确估算,为电动汽车运行提供了监控措施和安全保障。     

单体电池特性测试仪的设计与实现

设计了一种基于STM32F407IG控制器的单体电池特性测试仪,该系统由STM32F407IG控制器、充放电电路单元、彩屏LCD显示单元、电源单元、按键单元和USB转串口单元组成,并通过USB转串口单元与上位机相连。测试仪能对标称电压3.7 V的锂电池和标称电压3.2 V的磷酸铁锂电池进行充放电,显示充放电特性曲线并计算电池容量;能设定充电截止电压、充电电流、放电截止电压、放电电流、采样时间间隔等参数;能保存历史充放电数据并上传至上位机。测试结果表明所设计的测试仪具有良好精度,对研究单体电池特性有很大帮助。     

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。     

基于自适应卡尔曼滤波的磷酸铁锂电池荷电状态估计

磷酸铁锂电池荷电状态（SOC）用于表征电池的剩余电量,是电池管理系统的重要参数。对SOC进行准确估计有助于提高电池利用率,保证电池的使用寿命和安全。但是SOC不能直接从外部测量得到,只能通过各种间接的方法求得,因此寻求准确的电池SOC估计算法非常重要。对磷酸铁锂电池进行建模,使用14组电池充放电数据分段进行参数辨识,得到具有广泛适用性的模型参数。基于此模型,运用自适应扩展卡尔曼滤波算法进行SOC估计,克服了常用扩展卡尔曼滤波会受到噪声影响的弊端,并通过仿真分析证明了算法的优越性。     

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。     

东方电气中央研究院快充型硬炭材料中试项目即将投产

<正>储能产业是新兴产业板块中的重要内容,东方电气中央研究院经过多年的研发,在电动汽车的储能电池、燃料电池等相关领域形成了技术优势。随着电动汽车市场规模的不断扩大,用户对电动车核心部件和动力锂电池的性能要求日趋完善。目前市场上广泛使用的是锂电池石墨负极材料,东方电气中央研究院自2011年起着力于电动汽车发展主流方向的快充技术研发,选用具有稳定性高、功率密度高、成本低等优点的硬炭负极材料,攻克了动力电池负极材料的充放电性能技术瓶颈,实现了由实验室合成工艺     

一种填谷式主动均衡电池管理系统

提出了一套锂电池管理系统,采样部分采用模拟开关飞电容采样电路实现,均衡电路采用反激式变换电路实现能量转移。该系统实现了对电池组电压同时采样的目的,采样精度高达5‰,系统通过并行填谷式均衡电路对能量低的电池进行能量补充。在充放电均衡实验中,电池组电压极差分别从初始状态的344 mV/177 mV均衡到8 mV/4mV,实验数据表明该系统能快速地对锂电池组进行充放电均衡。     

基于虚拟仪表的锂电池组电量显示系统设计

根据电动汽车锂电池管理系统(BMS)项目中所使用的电池类型和数量,以及虚拟仪表的应用环境,设计BMS的数据采样电路,包括单体电压、电池包电压和温度,然后在PC端开发出虚拟仪表静态界面,用JS脚本描述界面行为动作,实现动态效果.测试结果显示,虚拟仪表美观、醒目,能够实时、动态显示电池组的电压、电流和温度等各种状态,可为驾驶员选择合适的驾驶策略提供参考.     

智能电动汽车及其充放电计量方式的探讨

从电动汽车的发展概况入手,介绍了国内现有的三种电动汽车充放电商业运作模式,并结合商业运作模式详细讨论了各种运作模式下电动汽车充放电电能计量方式的实现方式,针对电动汽车充电涉及的直流电能计量,从电池充电方式、电流电压采样方式、电能量运算方式提出了直流电能计量实现方式的设想。