串联电池组电感电容储能主动均衡方法

提出一种基于电感电容储能的串联电池组主动均衡方法,利用一个电感实现高电量单体的放电均衡,一个电感电容串联电路实现低电量单体的充电均衡,均衡能量可以在任意单体和电池组间转移。首先阐述新型均衡方法的拓扑结构、均衡原理及参数设计过程,建立与拓扑结构相适应的控制策略;通过搭建仿真模型,与同样基于电感电容储能的均衡方法进行对比分析,验证新型均衡方法均衡速度及均衡效率的特点,并分析新型均衡方法拓扑结构较为显著的成本优势;最后以四单体构成的串联电池组为例,通过搭建实验平台验证了电池组充电过程、放电过程及动态过程新型均衡方法的有效性。     

串联电池组主动均衡拓扑及控制策略研究

电池单体以串、并联的形式构成电池组，广泛应用于各类储能系统中。由于制造工艺和使用环境的不同，以及电池单体间内阻、库伦效率等参数的不一致在反复充放电后形成电池组电量的不均衡，导致电池组可用容量下降、电池组整体功率衰退等。为此，针对串联电池组提出了一种包括基于正激变换器的双向DC/DC变换器及开关阵列的主动均衡电路拓扑。在主电路工作原理分析的基础上，进一步提出了一种基于聚类分析的SOC均衡控制策略，并以8节电池单体串联构成电池组进行均衡验证实验。实验结果表明经过均衡操作后，不均衡电池组可用容量有所提升，证明了均衡策略及均衡系统的有效性。与传统的“平均差”法可用容量提升2.6%相比，所提出的均衡策略可用容量提升10.8%，提升效果更明显，在均衡时间基本一致的前提下，对电池组一致性改善效果更好。     

串联电池组主动分层均衡电路的控制策略研究

大多数串联电池组的主动分层均衡策略首先在组内实现均衡,然后再在组间实现均衡,这种传统的均衡策略限制了均衡效率的提高。采用了一种基于升降压模块的分层均衡电路拓扑。根据均衡能量流动的不同范围,将其分成两个不同的均衡过程。这两个均衡过程可以同时执行,并且不同分级电路中的电流不会相互影响,这使得组内和组间可以同时进行均衡,进而提高电池组的均衡速度。通过搭建实物平台,对四个锂离子电池组成的串联电池组分别进行静置、充电和放电均衡的实验。实验结果表明,相比于传统的分层均衡策略,提出的均衡策略在三种电池状态下提高平均时间效率约30.4%,验证了该方案的可行性。     

基于电感的串联电池组新型主动均衡拓扑及控制策略

均衡技术对提高串联电池组充放电的可靠性、延长电池寿命等具有重要的意义。针对现有电感均衡电路存在能量仅能在相邻电池单体之间转移、应用场合有限以及电路中元器件数目较多等问题,提出了一种基于电感的串联电池组新型主动均衡拓扑,并研究了相应的均衡控制策略。通过对电感的选择性充放电,实现电池单体和电池组之间的能量转移,避免了能量仅在相邻电池单体之间转移而导致均衡时间过长的缺点,具有电路结构简单、易于控制等优点。通过对所提均衡电路拓扑及其开关模态的分析,以及对均衡策略的详细介绍,给出了均衡系统的整体设计方案。仿真和实验结果表明,所提出的均衡方案具有良好的均衡效果。     

基于ARM的串联电池组均衡系统设计

为解决串联电池组在循环充放电过程中不一致性逐渐加剧造成的整个电池组的性能下降和寿命缩短的问题,提出了以STM32系列ARM为核心的串联电池组全程动态均衡系统。该系统具有独立的补电均衡和耗散均衡控制模块,实现了电池在充放电全过程中的动态均衡,提高了均衡效率,缩短了均衡时间,同时解决了目前常用均衡方案发热量大,能量消耗大的问题。     

基于SOC的串联电池组充电均衡方法

为解决串联电池组的充电均衡问题,选择集中式均衡方法作为方案,从荷电状态(SOC)估算公式内各变量的来源角度出发进行研究,测量电阻随温度变化的数据值、利用SPSS软件对采集的数据进行分析,确定SOC估算公式。在SOC最小值达到75%之前,对电池SOC值45%、SOC差值为6.3%的镍氢电池组以1.5 A的电流恒流充电,之后以30 V的电压恒压充电。选用该方案后,电池组内各单体电池的SOC均匀分布于86.5%左右,试验效果符合要求,设计方案满足要求。     

基于软开关的串联电池组均衡拓扑

电动汽车动力电池组的均衡管理对提高电池的一致性具有重要的应用价值。针对基于硬开关的串联电池组电容型均衡拓扑开关损耗较大的缺点,提出一种基于软开关的串联电池组均衡拓扑。该拓扑利用准谐振技术,通过选取开关频率等于谐振频率,使电路处于准谐振状态,实现开关管的零电流切换,以达到降低开关损耗的目的。仿真和实验结果表明,该拓扑在均衡过程中电池电压趋于一致,并且可实现开关管的零电流切换,达到了预期的均衡效果。     

基于LC-L储能的串联电池组均衡方法研究

新能源汽车动力电池组在实际使用过程中不可避免地存在不一致性问题,这种不一致性会降低电池组的能量利用率及使用寿命,甚至危及电池系统的安全。为改善电池组的不一致性问题,提出了一种基于LC-L储能的串联电池组主动均衡拓扑。利用电感电容谐振电路实现能量转移,利用缓冲电路减小均衡电流的突变,均衡能量可以在任意单体间转移。所提新拓扑具有结构简单体积小、易于扩展的特点。通过搭建4节单体串联的电池组均衡实验平台验证了新型均衡拓扑的有效性,通过与传统均衡拓扑的对比,说明了新型均衡拓扑的优点。     

动力电池组主动均衡方案研究

为了提高动力电池组的工作效率,延长使用寿命,针对各单体电池之间存在的不一致性问题,以飞度电容法与变压器法为基础,提出一种新型的主动均衡方案。该方案的控制策略以SOC为参量,相比传统基于电压的方法,更加合理地反映电池的能量状态;硬件电路将组合开关与变压器结合,既保证了均衡的效率,也更易于实现。通过实验证明,该方案可以按照预设的4%容差要求,完成单体电池之间的能量平衡。     

动力电池组分散式主动均衡控制系统

针对动力电池组使用过程中单体SOC不一致问题,提出一种分散式主动均衡控制系统。首先,对“单体解耦-分散式控制器串联”主动均衡控制系统拓扑结构进行了分析。在此基础之上,通过在放电过程中实时调整分散式控制器母线电压调节系数α及均衡加速系数β,在保证母线电压稳定的前提下,实现了单体放电速率的线性动态调节。最后,在恒阻放电模式及模拟高速公路燃油经济型试验HWFET(high way fuel economy test)测试工况下进行了均衡试验。试验结果表明,所提出的分散式主动均衡控制系统,可实现动力电池组放电过程中的在线主动均衡,避免了传统电荷转移式均衡方法存在的无效充放电循环,同时可对母线电压适当调节,满足了不同负载的工作电压需求。     

电动汽车串联电池组电压均衡系统研究进展

电动汽车的性能和成本很大程度上取决于动力电池组的性能和使用寿命,而电池组的性能和使用寿命又受到电池组均衡系统的影响。综述了电动汽车串联电池组的主要均衡方法,列举了国内外对于SOC预测和电压测量的常用手段,分析了国内外车用串联电池组电压均衡电路,并展望了其发展方向。     

基于LLC谐振变换器的串联电池组均衡电路研究

为解决动力电池在成组使用时出现不一致性,提出了一种基于LLC谐振变换器的串联电池组均衡电路.LLC谐振变换器可将能量直接从最高电压电池转移到最低电压电池,实现了变换器初级开关的零电压开关(ZVS)和近零电流开关(ZCS),并在变换器次级电路中实现二极管的ZVS.为验证该均衡电路的有效性,搭建了由6节电池组成的均衡电路进行仿真实验.实验结果表明,2W时电池组达到了93.5％的最大效率.在60 min时6节电池的电压趋于一致,所有电池均达到平衡.同时,无论是在静置、充电还是放电状态下,该均衡器的精确度都可以维持在0.02 V内.     

串联电池组有源均衡拓扑结构综述

有源均衡技术是近年来动力型串联储能系统能量均衡技术研究的热点,拓扑结构种类繁多,功能各异。分别从集中式均衡拓扑结构和分布式均衡拓扑结构两个方面展开分析,从均衡效率、均衡速度和系统的复杂程度三个方面对其进行评价,同时讨论了其各自的适用场合。综合当前串联电池组均衡研究有待解决的问题,对其发展趋势进行了展望。     

串联液态金属电池组均衡控制策略研究

液态金属电池是一类廉价高效、适合规模电能存储的新型储能电池技术。在分析液态金属电池特性的基础上,研究了一种基于开关矩阵的电感型均衡电路,提出以荷电状态(SOC)作为均衡变量,以SOC极大和极小的电池单体作为均衡对象,通过"变步长"方式对均衡电流进行控制的cell-to-cell均衡控制策略,并阐明了其具体的工作原理。利用Ma tla b/S imulink软件构建了串联液态金属电池组均衡控制系统模型,并针对串联液态金属电池组处于静置状态和恒流充电状态分别进行均衡控制仿真分析。该均衡控制策略适用于电池组的各种运行状态,可有效提高电池组中液态金属电池的一致性和容量利用率。     

基于剩余容量在线估算的电池组主动均衡研究

不一致性使得电池在成组后容量利用率方面远不及单体电池,现在的均衡方法注重防止电池过充过放,拓扑结构和控制策略没有兼顾能量利用效率,均衡过程能量损失较大,且存在均衡振荡现象。基于变压器法、相邻电感法和准谐振零电流开关技术,提出一种新型的主动均衡方案。该方案的控制策略以单体电池开路电压在线估计为基础,运用开路电压法估计SOC,并结合修正后的容量估算剩余电量,以使单体电池剩余电量差异在一定阈值范围内为目标。实验表明,该方案能适用于不同的动力需求,同时提高能量利用效率。     

动力电池组主动均衡系统设计与实现

针对电动汽车动力电池成组后由于电池制造工艺的差异和工作环境不同引起的单体电池不一致问题,设计并实现了一种动力电池主动均衡系统。该系统以反激式变压器为核心,以电池工作电压作为均衡控制量,实现了能量在单体电池与电池组之间进行双向传递。阐述了均衡电路结构与工作原理,系统具体实现方法及系统测试结果。实验结果表明,本系统可以有效提高动力电池组的一致性,并且安全可靠。     

镍氢动力串联电池组均衡充电方法研究

指出串联电池组的不一致性产生的原因。研究了基于拓朴结构分类的集中式均衡充电方法和独立式均衡充电方法,通过对上述方法的对比分析,提出了分散一集中式二级均衡充电方法,它适用于对串联电池数目比较大的混合动力电池组进行均衡充电。用此方法对Nj_MH电池组进行充电均衡仿真实验,结果表明用该方法进行均衡充电效果良好。     

串联电池组双目标混合均衡控制研究

针对新能源汽车动力锂电池组的不一致性问题,较多研究基于电池组不一致性的外部表现建立控制策略,如电压均衡、SOC（state of charge）均衡等。通过分析电池组产生不一致性的根本原因,结合电池内、外部影响因素的耦合关系,提出了基于老化率和SOC的双目标混合均衡控制方法,同时实现了老化和SOC的均衡。老化均衡实现了各单体电池在不同工况下的寿命衰减程度达到一致,使得电池的不一致性从根源上得到改善;SOC均衡进一步避免了不一致性的扩大,最大限度的发挥动力电池的性能。最后,以4个单体串联的电池组为例在Matlab/Simulink中搭建了均衡电路仿真模型,通过与单目标SOC均衡比较,验证了所提均衡方法的有效性。     

基于双向反激变换器的电池组主动均衡系统

应用于轨道交通、航空航天等领域内的电池组电压等级较高,针对电池组内电池模组间的均衡问题,此处提出了基于双向反激变换器的电池组主动均衡系统,其具有电气隔离、结构简单、成本较低等特点.同时,均衡系统由多个均衡单元组成,可以实现各均衡单元的独立控制,增加了均衡控制策略的灵活性.对组成均衡系统的各个部分及均衡控制策略进行了分析...     

基于剩余电量估计的电池组充放电均衡策略

为了实现充放电过程中各单体电池电量的均衡,同时降低均衡过程中的损耗,提出了一种基于剩余容量估计的电池组充放电均衡策略。不同于传统的基于SOC估计的均衡策略,该策略以电池单体的剩余电量为均衡目标。将该策略与传统的均衡策略进行比较,计算结果证明在一定的前提下,所提出的策略能够减少均衡过程中转移的总电荷量,从而降低损耗。分别采用所提出的均衡策略和基于SOC估计的均衡策略对三个串联的锂离子电池进行充放电的仿真,结果证明所提出的策略不仅能够在充放电结束时实现单体电池间的均衡,而且能够降低损耗。