钴酸锂智能电池管理系统的FPGA实现

针对飞行器地面控制设备锂离子电池组的智能管理系统实现复杂、可靠性差问题,研究了基于FPGA的结构简单、可靠性高的锂离子电池智能管理系统。该智能电池管理系统的被动平衡管理模块能自动处理电池过冲过放问题,提供精准的满电停充标志;采用改进的安时积分法进行SOC测量,充分考虑电池的老化情况。经试验测试,智能电池管理系统的SOC模块能够达到专业的电池管理芯片容量测算精度,平衡管理模块能够有效延长电池使用时间,有效抑制过冲。     

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。     

Running Test of VVVF Inverter Type Railcar Using Lithium Ion Battery

Lithium ion battery was applied to the running of variable voltage variable frequency (VVVF) inverter-type railcar. A 15 kWh of Mn-type lithium ion battery was used. The relation between running time and voltage, current and integrating watt was investigated. The running test was also carried out using VVVF inverter-type railcar to investigate charge performance due to regenerative energy. Lithium ion battery module was quickly charged for three times at rate of 4.68 C by regenerative braking system. It was estimated that the effect of energy saving was about 22% by the charge of lithium ion battery from regenerative energy. Copyright © 2009 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

梯次利用储能电池管理技术与试验应用

为了保证梯次利用电池储能系统的安全可靠运行,提出了100 kW·h梯次利用储能电池系统的安全电池管理系统。首先,针对梯次利用的100 kW·h储能用动力电池的特性进行初步分析,包括储能系统中梯次利用电池的容量分布分析、不同容量电池在某特定工况下电池模组的SOC-OCV特性分析、系统充放电容量测试、电池容量不一致性分析等,明确了针对梯次利用电池管理的主要关键参数。其次,为了保证梯次利用电池储能系统的安全可靠运行,对梯次利用电池的特性进行了系统安全可靠性分析,采用了系统级的故障诊断方法和多级故障报警策略。最后,用开发的电池管理系统样机进行系统容量测试验证。试验结果表明,此电池管理系统满足梯次利用电池储能系统的应用需求。     

A study of the merits of a battery combined photovoltaic generation system for a residential house

In this paper we examine the merits that a practical photovoltaic system combining photovoltaic generation with storage batteries would provide if used in ordinary residences. Various configurations and operation methods could be envisaged for such a system. In this research we examined the optimal battery capacity, operation methods, and economic effects for a system emphasizing an economical merit for the user. We first calculated the hourly amount of photovoltaic generated electricity each month, and used data on average load patterns from actual measurements to calculate battery capacity. Next, taking battery capacity and photovoltaic module capacity/price as parameters, we calculated and evaluated the economic merit for ordinary residences. The result showed that the optimal battery capacity for combination with 3‐ or 5‐kW photovoltaic generation is around 10 kWh, and that a combined system provides a merit even though it entails higher photovoltaic module costs than the use of photovoltaic generation alone. © 2004 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 147(4): 20–31, 2004; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10302     

电动汽车用锂电池组均衡控制算法

串联锂电池组充放电时的不均衡,导致电池循环寿命缩短,均衡管理模块已成为电池管理系统的关键组成部分。针对串联电池组不一致性带来的影响,设计了基于超级电容的电池组单体电压均衡模块,该模块采用分组均衡,并将不均衡状态分为3种,分别采用不同的控制方法。仿真和实验结果表明该模块不仅使电池组均衡充放电,而且改进了均衡结构,提高了均衡效率。     

一种新型直流电源监控系统

介绍了一款无人职守的智能直流电源监控系统,阐述了综合监控模块、电池巡检模块和绝缘监测模块的功能、该系统采用分散控制、集中管理的模块化方式,能自动检测直流电源系统的各种数据,并对系统故障进行实时监测及报警,实现蓄电池智能管理,较好地满足无人值守变电站及配网自动化的需求。     

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。     

导热硅胶形状对液冷式电池组热性能影响研究

随着电动汽车能量密度的增加以及充放电功率水平的提高,动力电池热问题日益突出,电池热管理系统设计显得尤为重要。从动力电池组应用场景出发,建立了液冷式电池组有限元模型并仿真分析了4种导热硅胶形状对电池组热性能的影响。研究发现,随着导热硅胶与电池组接触面积的减少,电池组温度有所上升,但温差较小。相比于常规设计方案,改短设计方案在电池组温度略微上升的条件下温度均匀性改善明显,可以为电池热管理系统设计提供参考。     

基于超级电容的智能电能表新型应用研究

针对当前电网中智能电能表中普遍存在的电池欠压、停电上报不及时等问题,文章介绍了一种基于超级电容的智能电能表及系统应用方案,在电能表内部创新性地加入了包含超级电容的储能电路和宽带载波电路,阐述了基于新型电能表的三种新型应用场景：进行多模通信、实现停电信息上报、预防和解决电池欠压问题的发生,还通过构建超级电容充放电等效模型、研究模型参数辨识方法论证了新型电能表超级电容的工作模型。     

基于CAN网络的磷酸铁锂动力电池管理系统的实现

根据磷酸铁锂动力电池在电动汽车上的使用要求,提出一种基于CAN总线网络的电池组在线监测和管理设计方案,由一个中央管理模块和若干底层监控模块构成分布式结构,实现对磷酸铁锂电池信息数据监测、电池荷电状态(SOC)估计、控制局域网(CAN)通信及充电管理等功能.通过采用推广的卡尔曼滤波算法,不断估算和修正参数,提高了SOC估算精度.试验结果表明,系统能很好地对电池组进行实时动态监控和有效管理,且扩展性强,为设计新型电池管理系统提供了重要依据.     

一种新型直流屏蓄电池监控系统

传统的直流屏均采用对蓄电池组进行整体充电的方式,通过主充、浮充和均充三种方式对蓄电池组进行充电。长期运行在这种方式下,容易造成某些蓄电池的过早损坏。提出了一种新型直流屏的设计方案．在该方案中,为每个蓄电池设计配置一个单元控制模块,负责该蓄电池的充放电过程的监控。另外设置一个总控制模块负责整个直流的控制及显示工作。各个控制模块之间通过RS-485总线与Modbus协议组成一个总线型控制系统。新方案有效地保证了蓄电池的长寿命运行。     

一种新型直流电源监控系统的设计

介绍了一款无人职守的智能直流电源监控系统,阐述了综合监控模块、电池巡检模块和绝缘监测模块。该系统采用分散控制、集中管理的模块化方式,能自动检测直流电源系统的各种数据,并对系统故障进行实时监测及报警,实现蓄电池的智能管理,较好地满足了无人值守变电站及配网自动化的需求。     

一种笔记本电池保护板测试仪的设计

针对目前的笔记本电池多采用保护板来进行保护,而保护板的工作状态又无法得到检测的情况。设计了一个保护板测试仪,该测试仪的核心是充电管理芯片PS501和控制芯片C8051F020。该测试仪系统可以有效的测量笔记本电池保护板通信是否正常,对保护板进行充放电。保证了笔记本的电源管理模块与笔记本电池能够正确通信,防止有害的充电状态,对电池进行保护,增加电池的使用寿命,使其能够可靠的工作。     

用于储能系统锂电池pack热设计的仿真计算与实验研究

以26650电池为研究对象,针对用于100 kW·h/480 V储能系统的锂电池pack进行模块化结构设计、数值模拟和试验研究。根据储能系统对电池子系统模块温度一致性、电压电流一致性、机械可靠性、装配工艺性以及模块标准化要求,运用CFD流体传热计算机数值仿真模拟和实验方法对电池模块、集流板以及电池机柜的关键参数进行分析研究。研究表明:合理的电池间隙不仅让冷却风与每个电池进行充分热交换,还能改善风冷通道、减少模块体积;增加斜板设计可以使模块内部各电池组冷却均匀,有效解决电池因热累积带来的温升过高问题;集流板优化设计可以改善电池单体外连接件电阻的一致性,从而改善充放电电流、电压的一致性。为电池模块的开发、大规模储能系统集成以及研制满足国际技术要求兆瓦级储能系统提供参考。     

电动汽车用铅酸善电池智能管理系统

绍了铅酸蓄电池的特点且设计出一套完整的基于P87C591单片机的铅酸蓄电池数字智能管理系统,包括铅酸蓄电池电压、充放电电流、内阻、剩余容量及电池温度等重要参数的检测,解决了传统充电方式中电池过充放电、寿命低等缺点,具有很好的应用前景,模块实现了对动力电池的监控和保护。具有接线简单、效率高、易于与整车控制网络相兼容等优势。     

A novel dual-inductor based charge equalizer for traction battery cells of electric vehicles

The battery packs in EV (electric vehicle) applications are generally composed of lots of battery cells connected in a series or parallel way. Differences in battery cells may shorten the lifetime of the battery pack, and even worse, lead to fire or explosion. Cell balancing or charge equalization is an effective way to relief the problems caused by cell imbalance. A novel dual-inductor based charge equalizer is proposed with a detailed investigation by theoretical analysis, simulations and experiments. A balancing strategy based on periodical cell OCV (open circuit voltage) measurements is also developed to facilitate the implementation of the proposed equalizer. The charge equalizer is capable of transferring excess energy from an arbitrary battery cell to the battery module through a discharge bus realized with a switch array. With the assistance of a flying capacitor, the requirement on control synchronization of frequency switches can be lowered. The proposed charge equalizer is easy to be implemented in a BMS (battery management system), and the experimental results show an acceptable efficiency of 86% in the balancing of a battery module composed of 6 series-connected LiMnO₂ based cells.     

动力电池组均衡控制系统的研究进展

电池组充放电时的不均衡,导致了电池组充放电效能的下降和循环寿命的缩短,均衡管理模块已成为电池管理系统的关键组成部分。介绍了现有的动力电池组不均衡现象产生原因和情况分类,重点介绍能量耗散型和非能量耗散型均衡系统,在分析现有典型动力电池组均衡系统现状的基础上,提出了混合动力汽车动力电池组均衡控制系统的研究发展方向。     

由太阳能供电的水位无线监测系统设计

介绍了采用太阳能供电的水位无线监测系统的设计和太阳能供电的电源管理系统。由太阳能供电的水位无线监测系统是由太阳能供电电源管理系统、433MHz无线传输模块和RS-485网络组成。其中太阳能供电电源管理系统由太阳能极板、太阳能充电控制电路和蓄电池组组成,太阳能供电源管理系统具有智能控制,实现对蓄电池组充电、蓄电池组过充电保护、负载反接保护以及低温加热等功能,并且具有安装维护简单、使用寿命长等特点。太阳能是当代清洁、无污染的可再生能源,因此具有推广价值。433 MHz无线传输模块能够实现数据的远方通信,用RS-485实现远端多点的数据连结,以解决单片机之间的长距离数据传输。     

Hierarchical structure-based adaptive fault-tolerant consensus control for multiple 3-DOF laboratory helicopters

This study investigates the consensus problem of multiple 3-DOF laboratory helicopters modeled with system nonlinearity, uncertainty, and actuator faults. The simultaneous additives and partial loss of effectiveness actuator faults are considered. The fault detection hierarchy, the healthy control hierarchy, and the fault-tolerant control hierarchy constitute the hierarchical structure of multihelicopter systems. The fault-tolerant consensus protocol is switched from the healthy control hierarchy once the actuator fault is detected in the fault detection hierarchy. An adaptive fault-tolerant consensus control scheme is developed on the basis of the instantaneous and integral estimations to compensate simultaneously for system nonlinearity, uncertainty, and actuator faults and to guarantee the mean-square consensus in a completely distributed form. Simulation results are presented to validate the effectiveness of the proposed adaptive fault-tolerant consensus control algorithm.