并联蓄电池模块单体电流测量系统设计

现存电池管理系统基于串联电池组层面进行设计,无法实现并联电池组中单体的电压和电流测量。通过设计并联蓄电池单体电流测量系统,实现了对并联单体电流的检测,使得单体层面的电池管理成为可能。同时设计和实现了基于电流检测的开路故障诊断算法,对电池管理系统做出完善和补充。     

钠硫电池串并联电池组性能影响因素分析

为了研究钠硫电池串并联电池组性能影响因素,首先在并联支路容量、并联支路初始荷电状态、电池串并联连接方式一致的前提下,研究了并联支路欧姆内阻差异对钠硫电池组性能的影响,实验结果表明电池成组时选用欧姆内阻一致的电池能够减小并联支路在平台期和充电末端的不平衡电流,同时还能够减小并联支路之间的荷电状态累积差异;其次在单体电池内阻、电池组使用环境、电池组使用工况等参数一致的情况下,研究了不同串并联方式对钠硫电池组性能的影响,实验结果表明采用先串后并的连接方式时每个支路串联的电池数量越多,该并联支路电池内阻更接近该批次电池电池内阻平均值的整数倍,能够显著降低并联支路电流不平衡性和荷电状态累积差异。     

大容量锂离子电池的并联性能评估与等价性分析

为研究大容量锂离子电池在并联方式制约下的性能估计和评价方法,首先,基于不同循环条件和不同电池参数差异条件的并联电池实验,分析了支路电流不平衡的起因和结果;选取简化的并联等效电路模型,详细分析了不同充电阶段的支路荷电状态(state of charge,SOC)累积特性,提出了并联电池电流不平衡的等效计算方法;建立了以并联电池交叉点前的平均电流、放电末端的电流极值和整体容量利用率等参数为基础的电池组综合性能评价指标;阐述了并联电池组和单体电池的等价范围,对延长并联电池使用寿命和成组筛选等应用提供了参考。     

电池管理系统监测平台的设计

在电动汽车动力电池组充放电过程中,必须通过电池管理系统对电池组总电压、充放电电流、工作温度、组内单体电池电压进行实时准确的监测,从而保证电池安全性,延长其使用寿命.本文搭建了基于LabVIEW的电池管理系统监测平台,实现了对电池多参数的实时采集、处理、显示、存储等功能,进而对电池的充放电过程进行有效控制,并为电池荷电状态(SOC)的估计算法的有效性测试提供硬件平台及软件接口.测试结果表明,该电池监测平台能够有效实现电池管理系统的监测,并具有一定的功能扩展性.     

动力电池组电压采集及均衡控制策略研究

动力电池组是纯电动汽车的唯一动力来源,是整车的能源核心。对于正在运行的电动汽车,其电池管理系统需要实时监测电池组各单体电池电压,并以此实现电池单体之间的均衡控制。文章完成了基于LTC6802的十二节电池电压采集板的设计,并实现了电池组内均衡控制电路的设计。测试实验论证该实验板电压采集精度能够达到99.5%,均衡电路能够快速准确的实现单体电池之间的均衡。     

电压一致性对锂离子电池串联使用的影响

测试功率型18650单体电池在不同充电电压下的循环寿命和不同放电电流的过放电循环寿命。定量造成电池包中的电池SOC差异,模拟了在串联使用中单节电池自放电导致电池组电压不一致,从而在循环过程中单体电池发生过放电,导致电池组循环寿命的衰减。用三电极体系测量了真实电池在充放电时的正负极电位关系,分析了提高电池耐过放性能的方法。     

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.     

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.     

基于LTC6802的电池组监控平台的电路设计

应用美国Linear Technology公司推出的电池组监控芯片LTC6802,设计了一套可用于锂离子电池组的监控平台。该系统单板可实现对多达12节串联单体电池的监控,可采用分布式结构实现对更多单体的监控。本系统设计实现的功能包括单体电压采集、单体温度采集、电池组被动均衡以及分布式CAN通信等。LTC6802的主要特点在于其电压采集精度高,并具有较高的集成度,在电池应用设备中特别是在纯电动/混合动力汽车中具有良好的应用前景。     

高电压锂离子电池组检测方案设计

为使电池组对外能够提供足够的能量和高电压,通常都是由多节单体电池串、并联而成.提出了一种由TM320LF2407A的DSP芯片对每个电池模块进行检测的方案.每个模块单体电池电压的采集由OZ890完成,给出了CAN接口电路,电流采集和内阻测量的原理图,该方案提高了锂离子电池组的安全性和可靠性.     

基于MC9S12与LTC6811的储能电站电池管理系统设计

设计了一种用于储能电站的电池管理系统(BMS)。基于储能电站BMS拓扑结构及锂电池的特性,设计了一种以Freescale单片机和ADI电池管理芯片(MC9S12与LTC6811)为核心的BMS。该BMS可实现对多路电池电压、温度采集及均衡控制;同时,可根据采样数据利用改进型安-时积分法进行电池荷电状态(SOC)计算。根据现场实际数据,将电池电压、温度的采样值与实际值比较,同时对电池均衡效果及SOC进行分析。试验结果证明,设计的BMS具有较高的采样精度和采样速度,均衡控制合理,SOC估算值误差较小,验证了所设计BMS的实用性。     

电动车电池容量及电池管理系统参数化设计

对电动汽车电池容量及个数选择的原则和方法进行了分析和研究,并对电池管理系统进行参数化设计,从而使电池管理系统能够更为精确的对电池运行的各项参数进行监控。以本项目所设计的电动汽车为研究对象,运用上述原则和方法对电动汽车进行电池选型、容量及个数选择,并参数化设计其电池管理系统。实际装车结果表明,根据所述的原则和方法进行选型的电池足以满足电动汽车的最大车速、加速性、爬坡能力、续驶里程等性能指标,参数化设计的电池管理系统可以有效地对电池工作过程中的SOC、总电压、总电流、单体电压、电池温度等参数进行准确实时的监控,确保了电动汽车运行的可靠性和安全性。     

电动汽车电池荷电状态估计研究综述

电池荷电状态估计是近年来电动汽车电池管理系统的研究热点,分为电池模型和估计方法两个部分。针对种类繁多、功能各异的电池模型和估计方法,从原理、特点和适用范围3个方面作出分类和讨论。综合当前电池荷电状态估计有待解决的问题,对其发展趋势进行了展望。     

电池管理系统故障自诊断的系统研究

电池的电流、电压及温度是判断电池是否稳定工作的重要指标,对电流、电压及温度采样的诊断,是对电池进行管理和维护的重要手段。有效管理和监控电池就成为电动汽车关键技术之一,电池管理系统（BMS）高效、安全、可靠地运行是电动汽车发展的关键,因此,对电池管理系统的故障进行在线诊断是一个必要措施。本文基于二汽东风混合动力公交车的电池管理系统,针对这3个方面,详细描述了故障成因以及判断方法。     

Cell-BMS validation with a hardware-in-the-loop simulation of lithium-ion battery cells for electric vehicles

Battery management system (BMS) plays a critical role in the development of hybrid electric vehicles (HEVs), plug-in hybrid vehicles (PHEVs) and battery electric vehicles (BEVs). The cell-BMS is the lower-level part of the BMS, which generally takes care of the individual cells directly, with functions mainly including voltage detection and cell balancing. In this paper, a configurable battery cell emulating system is developed to implement the hardware-in-the-loop (HIL) validation of the cell-BMS. The battery cell dynamics is simulated with a parameter-configurable equivalent circuit model consisting of three resistors, two capacitors and a SOC-controlled voltage source. The HIL system emulates battery cell dynamics to validate the function of voltage monitoring. With the bi-directional and power-amplified outputs, the system can also evaluate the performance of both active and passive cell balancing module. Meanwhile the emulated cells can be connected in series, and can be adapted to simulate some faults, e.g., over-charge and over-discharge as well. Initial testing cases using a cell-BMS prototype for the LiMnO₂ based battery cells show a good performance of the system. The system standardizes function validation of the cell-BMS before the design finalization and thereby accelerates the BMS development and reduces the development costs.     

不同倍率下磷酸铁锂电池模组过充热失控特性研究

随着电化学储能技术在电力系统中的广泛应用,电化学储能技术的安全性越来越受到重视。文中以储能用磷酸铁锂电池模组(8.8 kW·h, 25.6 V,344 A·h)为研究对象,进行3次不同倍率(0.4C,0.5C,1C)的恒流过充试验,研究其在不同充电倍率条件下的过充热失控特性,并辅以starccm+软件进行热场仿真计算。结果表明,电池模组在额定充电倍率0.5C(172 A)和1C(344 A)下持续过充会发生起火,起火时间随着充电倍率增加而减少;充电倍率对磷酸铁锂电池模组过充行为特性影响较大,随着充电倍率的增加,热失控最高温度和峰值电压升高,过充测试时间随着充电倍率的升高而降低;不同充电倍率条件下,电池安全阀首次打开时的电压均为1.7倍额定电压,可以进一步研究以作为电池热失控预警参数。文中研究成果可为规模化储能用磷酸铁锂电池的安全性研究和电池管理系统(BMS)对过充故障的安全管理提供参考。     

无损卡尔曼滤波在估算动力电池SOC中的应用

电动车电池管理系统(BMS)能精确估算电池荷电状态(SOC),是电池安全和优化控制充放电能量的必要保证。针对整车环境下动力电池的非线性、强耦合特性,在多维动态补偿安时积分与电池模型融合的基础上,提出一种无损卡尔曼滤波(UKF)方法估算电池的SOC。应用Simulink仿真工具及Stateflow有限状态机工具建立一个简单可靠易移植的电池管理系统应用层控制策略模型。仿真结果验证了模型的可靠性,同时表明无损卡尔曼滤波能获得准确的SOC估算值。     

基于DEKF的储能电池系统SOC估计方法研究

电池管理系统(BMS)是储能电池系统安全稳定运行的重要保障。为了保障储能电池系统的运行可靠性,在BMS投入运行前进行系统测试具有重要意义,而目前对于储能系统BMS的荷电状态(SOC)估计方法缺乏测试规范和标准。因此,文中针对储能电站BMS建立了入网测试平台,根据电池外特性信息建立Thevenin等效电路模型,电池开路电压曲线获取采用了电池倍率放电曲线外推的方法,结合双扩展卡尔曼滤波(DEKF)算法实现SOC的准确估计,并与EKF方法进行了对比。结果表明,DEKF方法在收敛速度和SOC估计精度上存在优势,分别在典型联邦城市运行工况(FUDS)和动态应力测试(DST)测试工况下,运用DEKF方法和EKF方法估计得到的SOC误差都低于1%,电池端电压误差分别在±10 mV和±20 mV以内,平均绝对误差分别为2.7 mV和3.8 mV。     

面向不同电流工况的锂离子电池改进EECM研究

锂离子电池是新能源汽车动力系统的核心,基于模型的电池管理系统(battery management system,BMS)是保证电池性能充分发挥的关键。然而现有BMS主要采用等效电路模型(equivalent circuit model,ECM),尚未考虑放电倍率对可用容量的影响机制,导致模型在不同放电倍率下以及低荷电状态(state of charge,SOC)区域会存在明显的端电压仿真误差,影响算法精度;尤其是BMS无法准确估计电池放电截止条件,剩余放电电量(remaining discharge capacity,RDC)估计误差大,可能导致电池电压骤降甚至整车抛锚等严重后果。针对以上问题,文中以考虑内部扩散机制的扩展等效电路模型(extended equivalent circuit model,EECM)为基础,对不同倍率的放电电压容量增量(incremental capacity,IC)曲线进行对比分析,利用能斯特方程构造不同放电倍率下的容量-开路电压曲线,提出改进的EECM。所提改进EECM在不同电流倍率和动态工况下的端电压仿真误差均小于传统ECM和EECM,可以提高RDC估计的准确性,有应用于实际BMS的潜力。     

用DSP控制电动车电池管理系统的研究

介绍了电动车电池管理系统的设计思想和方法,用数字信号处理器DSP控制,可实现对蓄电池的电压、电流、温度及剩余电量的在线监测,可改善电池的维护效果,进一步提高了电池的可靠性;并设计了电池充电算法用于D SP软件执行。实验证明该电池管理系统的功能是可行的。