锂电池四阶段智能充电方法的研究

锂电池充电是一个复杂的电化学反应过程,充电过程中存在极化效应,极化效应会增加电池温升和析气,影响充电效果。根据充电过程中电池特性变化将马斯充电曲线划分为预处理、恒流充电、曲线跟踪充电、脉冲充电四个阶段,提出一种锂电池四阶段智能充电方法。针对锂电池的不同充电阶段采取相应的充电策略,动态调整充电电流,在缓解电池极化效应的同时控制电池温升,有助于提高锂电池充电效率和电池使用寿命。仿真结果表明,该方法可以实现锂电池的充电过程,满足充电需求。     

自适应电池充电曲线的三线圈电池无线充电器

目前的无线供电应用中多采用锂电池作为负载,无线充电器应提供电池所需的先恒流后恒压输出,其中恒流与恒压的切换多依赖后级变换器、复合拓扑或高阶网络来实现,控制复杂,可靠性差.为解决该问题,文中提出了一种可自适应电池充电曲线的三线圈电池无线充电系统,该系统通过在原边侧增加辅助线圈和无源整流桥,实现恒流与恒压模式的自动切换,不...     

一种新颖LCCC/S补偿的恒输出无线电能传输系统

恒流(CC)和恒压(CV)充电是锂电池的两种主要充电方式,但随着电池等效电阻在充电过程中逐渐非线性增大,无线充电系统要同时保持独立于负载的CV和CC充电模式面临着巨大的挑战。针对锂电池无线充电系统,提出了一种新型的LCCC/S拓扑结构,所提方法不仅能实现独立于负载的CV和CC充电,且在此两种充电模式下实现输入电流和输入电压零相位角;而且仅需两个开关互补控制,能在恒频下实现两种模式切换。最后,建立了在CC充电模式下3 A CC输出和在CV充电模式下48 V CV输出的验证装置,验证了所提LCCC/S补偿无线电能传输系统的可行性和合理性。     

多接口锂离子电池充电器

本文主要介绍了基于芯片CN3051A或CN3052A的多接口小型锂电池充电器的设计。在该设计中有多种充电接口,并有外部电源自动选择转换电路,可自动切换锂电池充电电源,从而增加了该充电器应用的灵活性。     

超级电容储能的光伏充电系统双模控制研究

弱光照条件下,光伏板的最大功率点跟踪(MPPT)控制往往难以满足储能装置的充电要求。为实现在强光至弱光光照条件下太阳能光伏板均能对储能装置有效充电,提出一种超级电容储能的光伏充电系统双模控制方法。采用同一套硬件电路,通过软件控制实现弱光照和普通光照2种充电模式,并能够根据光照变化自动切换充电模式。分析了2种模式下充电控制策略及自动切换方式,推导了超级电容容量的计算方法。最后,以超级电容作为储能元件的太阳能路灯为例,设计样机进行试验。试验结果证明了所提出的双模控制方法能实现太阳能光伏板在强光至弱光光照条件下对超级电容进行有效充电。     

直流微电网能量控制策略的研究

提出了一种直流微电网的能量管理控制策略,结合直流微电网的结构和控制目标,分别设计了系统在离网和并网模式下的控制策略。并网模式下,由电网来维持直流母线电压的稳定,光伏电池和锂电池配合给负载供电。当电网异常断电时,系统能自动脱离电网孤岛运行。通过合理控制锂电池的工作方式来实现工作模式的平滑切换。搭建实验平台,通过增减直流母线负载和开断并网开关来检测系统的稳定、可靠性。实验结果表明该控制策略实现了工作模式的平滑切换,满足了系统的设计要求。     

卫星BCDR模块双向LLC谐振变换器拓扑研究

研究了双向LLC谐振变换器,该拓扑作为功率变换器,适用于卫星充放电调节器中。通过对该变换器的结构、原理进行分析,提出了一种同步整流控制方法和同步等宽变频控制方法相结合的策略,通过PSIM实现了双向LLC谐振变换器应用于卫星充放电调节器的仿真,双向最大输出功率为4kW,适应了卫星充放电要求的电压范围,实现了充放电模式切换、恒压恒流充电模式切换以及Taper充电模式,解决了传统LLC谐振变换器及控制方法存在的能量无法双向流动、存在循环功率、开关损耗偏大等问题。     

副边自动切换充电模式的电动汽车无线充电系统设计

在电动汽车无线充电的过程中,恒流模式需要快速、稳定地切换到恒压模式以保障电池和电动汽车的安全,这往往需要原、副边之间的通信及原边复杂控制方法的介入。文中提出了一种免去原、副边之间的通信,且不需要原边提供控制手段,仅在副边自动切换谐振补偿网络即可完成恒流充电模式向恒压充电模式的快速切换的方法,同时提出了副边谐振补偿网络参数的设计方法,保证了切换过程中电池充电电压的稳定性。以LCC-LCC向LCC-S谐振补偿网络切换为例,对所提出的设计方法进行了分析和验证。实验表明,应用所提出的方法,输出的电流和电压随着电池等效负载的改变而保持恒定,且切换过程平滑稳定,结果满足电动汽车充电的要求。     

无线智能家居系统中的识别技术

实现锂电池的恒流充电控制,需要设计专门的直流转换电路,但这样会增加系统的电路复杂度,同时为了保护无线智能系统的运行安全,还需要针对该系统设计相应的保护,这就要求系统在运行过程中可以准确地识别出充电负载。为此,在无线智能家居应用中设计了一种基于LCL拓扑的无线充电系统,并根据锂电池的充电特性,使其可以实现恒流输出,在此基础上,提出了一种充电策略。该充电策略可以在智能家居型负载接入系统后,识别出负载特性并作出相应的动作,同时还可以保证负载在供电过程中的安全性。最后,搭建了一个系统实验样机,为标称电压7.4 V的锂电池进行无线充电,同时也验证了当非适用负载接入系统后,所提出用于保护系统的充电策略的有效性。     

基于LLC谐振变换器的蓄电池充电控制策略设计

LLC谐振变换器开关频率高,具有较高的控制准确度和功率密度,加上拓扑结构简单,是适合蓄电池充电控制的一种有效拓扑。蓄电池充电控制需要多种充电模式且各模式之间能自动进行切换,输出的电压电流准确度、纹波大小要满足一定要求。针对此要求,通过理论分析、仿真和样机测试进行专门研究,主要工作:①设计了恒压充电、恒流充电和浮充电等充电模式,并实现快捷平滑切换;②采用双单环PI算法,控制策略考虑并机工况;③对浮充电(空载/轻载)进行专门设计,提高全程性能。搭建了仿真模型和一台800 W实验样机,仿真和实验结果均表明,LLC谐振变换器在15 ms内输出即可达到给定值,可自动切换模式对蓄电池充电,空载时仍可稳定输出电压,并机均流度较好。     

四段式智能充电管理系统的设计与实现

针对纯电动汽车车载动力电池系统的充电要求,设计了一款基于飞思卡尔单片机MC9S12XEP100和电池组监控芯片LTC6803-4的四段式锂离子动力电池智能充电管理系统,它能解决现有充电过程中各充电阶段控制精度不够的缺陷。该设计由主控制器模块、通信模块、均衡模块、充电控制模块、信号采集模块以及人机接口模块组成,采用具有模糊逻辑控制的四段式智能充电管理策略,自动调整充电电流、充电电压,并自动切换充电阶段。实验结果表明,与基准恒流恒压(CC-CV)充电方法相比,该智能充电管理系统充电时间缩短了32.6%,充电效率提高了2.23%,是一种能快速充电、操作方便、运行可靠的充电管理装置。     

基于锂电池组的变电站直流系统接线方式及其运行

以磷酸铁锂电池组作为后备电源的变电站直流系统,不适合采用传统的接线方式。文中提出一种新的直流系统接线方式,将馈电母线和充电母线分别设立,配合快速切换开关,解决在变电站直流系统中采用锂电池的问题。另外还讨论了新接线方式下直流系统的运行方式,并通过一系列试验数据,证明方案切实可行。     

高效光伏充电控制器的设计

针对在水文监测系统中因充放电方式不正确造成的蓄电池损坏和监测系统不能正常工作的情况,设计一种基于STM32芯片的高效充放电管理系统。通过对光伏电池和铅酸蓄电池充放特性的分析,采用BUCK电路和最大功率点跟踪（maximum power point tracking,MPPT）技术实现对蓄电池的充放电过程进行有效控制,提高光伏电池充电效率,保证了水文监测系统能够高效稳定工作。设计完成系统的软硬件设计及相关实验,并得出实验结果和结论。实验结果表明,该控制器能够根据蓄电池端电压自动切换充电方式,避免了由于充电电压过高过低引起的蓄电池使用寿命缩短,同时相对普通充电控制器具有更高的充电效率。     

基于LCL谐振补偿网络的副边自动切换充电模式无线电能传输系统研究与设计

为满足电池在无线充电过程中所需要的先恒流输出后恒压输出的充电需求,该文从电路本质特性出发,基于LCL谐振补偿网络结构,提出一种通过切换副边的谐振补偿网络参数完成恒流充电模式向恒压充电模式的自动切换方法。所提出的方法可以免去原、副边之间的无线通信,且不需要改变原边的输入电压和频率。该文以谐振补偿网络两个电感比值α=1条件下的LCL型谐振补偿结构为例,对所提出的设计方法进行了分析和验证,搭建了一套实验平台,实现了线圈距离在20cm条件下,输出功率为1k W,效率为92%,恒流输出为5V,恒压输出为205V的WPT系统。实验表明,应用所提方法,能够实现电池在无线充电的过程中先恒流输出后恒压输出的充电需求,且切换过程自动、稳定。     

基于灰序列预测模型的电动汽车充电控制研究

电动汽车动力锂电池组的充电控制过程受到电池组电压、温度、内阻等多个因素的影响,并且具有非线性、时变性和不确定的特点。将动力锂电池组的充电控制过程视为一个灰色控制系统,根据采集的原始数据,基于GM(1,N)模型建立多个相关影响因子与预测控制量的发展规律。将实时采样与动态预测相结合,进行趋势判断和优化输出。该方法一定程度上可增加充电控制的精确度,有效避免充电引起的过/欠充、过温现象。     

基于粒子群算法的锂电池多阶恒流充电方法

为了解决恒流恒压充电速度慢,充电过程中锂电池温升大等问题,提出了一种将粒子群算法和多阶恒流充电模型相结合的方法来对锂电池充电技术进行优化,此方法不依赖于锂电池的机理模型,以充入电量、充电时间和充电能量效率为目标函数,找到最优电流组合,从而提高充电性能。实际工况下的实验结果表明,所采用的优化充电方法比传统的恒流恒压充电方法的充电时间缩短了415 s,充电能量效率提高了0.37%,最高温升降低了0.6℃,达到了提高锂电池充电性能的目的。     

阶梯逐级限流太阳能控制器的研制

开发了一种太阳能控制器,充电模式采用阶梯逐级限流控制方式,各充电回路电压检测具有"回差"控制功能,可防止开关进入振荡状态。该模式能够根据蓄电池的电量自动调整充电电流的大小,既满足了蓄电池的充电电流-电压规律,又能控制蓄电池不过充和过放,具有可靠性高、无纹波、适合任何控制对象等优点。所开发的系统已通过中试和型式试验,目前运行稳定,系统额定电压48 V,4路充电控制回路,每支充电回路的额定充电电流15 A,回路压降小于0.13 V。     

一种应用于无线电能传输的谐振频率跟踪方法

针对锂电池在无线充电过程中特性参数实时变化导致充电系统失谐的缺点,提出了谐振频率跟踪控制方法,并给出实现方案。使用Matlab/Simulink来实现谐振频率跟踪算法,通过改变模拟电池内阻参数来模拟锂电池的充电过程。搭建了实验验证平台,实验结果证明该方法能够使工作频率与谐振频率相一致,工作可靠,并能够有效提高系统的传输效率。     

基于电力电子变压器的交直流混合微电网运行模式自适应切换策略

针对交直流混合微电网发生故障时运行模式切换不及时的实际问题,提出了一种基于电力电子变压器的交直流混合微电网运行模式自适应切换策略。以北京崇礼低碳冬奥智能电网综合示范工程为背景,详细介绍了双端供电的交直流混合微电网系统设计方案和各类变流器的控制方法,在此基础上重点设计了6种典型运行模式,利用三元式阐述了各运行模式的稳态判据,并提出了一种基于弱通信的运行模式自适应切换策略。仿真结果表明,所提运行模式自适应切换策略可自行按照预设的切换逻辑在故障条件下及时切换到合适的运行模式,保证了微电网的供电可靠性。     

一种基于非线性扰动观测器的飞轮储能系统优化充电控制策略

飞轮储能系统的工作模式要求在最短的时间内对飞轮进行可靠地充电。该文在分析传统充电控制策略的基础上,结合飞轮储能系统的工作特性,提出了一种基于非线性扰动观测器的优化充电控制策略。外环采用转速控制和能量控制相结合的方式,转速环实现恒转矩控制,能量环实现恒功率控制;引入过渡控制环节实现恒转矩控制和恒功率控制的切换;利用非线性扰动观测器估计电机损耗功率和负载功率并进行前馈补偿;基于控制系统稳态、动态和抗扰动性能的要求,给出一种控制器参数设计方法。与传统控制策略相比,所提充电控制策略恒功率控制灵活,恒转矩控制至恒功率控制切换平滑,且有效抑制了电机损耗功率和负载功率的影响,满足了飞轮储能系统的工作特性要求。最后,仿真和实验结果验证了所提策略的可行性和实用性。