便携式蓄电池参数测试仪的设计与实现

在整组蓄电池放电过程中,决定电池组供电时间的瓶颈因素是电池组中的容量最小电池的容量,因此及时检测并处理电池组中最小容量电池(劣化电池)是关系到备用电源能否安全正常供电的关键因素.设计中以单片机AT89S52为控制核心,通过大电流放电法来测试蓄电池的有效容量,找到劣化电池,并能记录实时多组电池测量数据,具有"虚拟电池"功能,确保电池组更长的供电时间,可以实现自动检测和充、放电维护,在异地修改和测控成为可能.     

基于多电池组的太阳能供电系统

能量获取技术是输电线路在线监测技术两大关键问题之一。多电池组的太阳能供电系统采用多个电池组作为储能元件,分别对每个电池组进行能量管理,即使某电池异常也不影响系统正常工作,同时采用主-副双太阳能电池板工作模式,现场应用时根据需要配置副太阳能电池板,从而完成电池板选型灵活配置。实验测试表明基于多电池组的太阳能供电系统运行情况良好,满足现场需要。     

基于微控制器的串联锂电池组均衡设计

针对串联锂电池组充放电过程电池均衡的问题,研制了基于微控制器的锂电池组均衡电路,Buck电压变换通过推挽开关电路和隔离输出电路实现。电池组工作期间利用电阻分压由微控制器对各串电压进行采样测量和比较,由整串电池组供电的开关电路通过继电器或光耦/MOS管切换对电压最低的一串电池输出,实现了充电和放电的各串电池电压均衡。针对串数较多的电池组设计了备用电池补偿的方案,它具有结构简单和高效的特点。     

动力电池分散逻辑式均衡系统及其均衡策略研究

研究了一种适合高压动力电池组的分散逻辑式均衡系统,并分析了该系统结构及其控制策略。在所提出的电池均衡系统中,整车电池组被划分为多个电池模组进行模块化分散管理。均衡变换器结合电池模组的电压信息,构造变参数下垂控制器,调节电池模组输入输出功率,实现电池模组的实时均衡。与此同时,均衡变换器还可以代替车内辅助铅酸蓄电池为车内低压设备供电,减小了车内电气单元的体积与成本。对均衡控制策略的稳定性进行了分析,对均衡变换器(双向双半桥变换器)进行了建模与设计,实验结果验证了均衡系统及均衡策略的可行性。     

多硫化钠-溴储能电池组

用8节单电池组装了多硫化钠-溴储能电池组,每对电极活性面积144cm。分别采用聚丙烯腈碳毡和泡沫镍为电池正负极材料,Pt/C为正极电催化剂,铂担量为0.8mg/cm2,以Nafion-117膜为隔膜,石墨板为双极板,电池组流体分配管道采用内置Z形设计。电池组工作温度为室温至100℃。电池组各节单电池性能均一,电池在50%充电状态温度为348K时,输出功率为520W(总电压7.224V),即单电池平均输出功率密度达到0.45W/cm2。     

基于隔离型半桥变换器的退役电池组均衡方法

在梯次电池储能应用中,梯次电池间存在的较大不一致性使得电池组在充放电过程中更容易出现过充和过放现象,限制了电池组整体的可用容量甚至造成安全隐患。针对该问题,本文提出了一种基于隔离型双半桥DC-DC变换器的有源均衡电路。该均衡电路由N+5个开关(N为电池数目)构成的开关阵列和隔离型双半桥DC-DC变换器构成,保证了电路的灵活性。在主电路工作原理分析的基础上,进一步提出了一种基于SOC的分状态均衡控制策略,在电池组充电、放电和静置三种不同状态下,采用对应的均衡策略实现电池组能量平衡。最后对5节串联锂离子电池进行了均衡实验,实验结果表明相比不使用均衡器的电池组,该方法在静置、充电、放电状态下分别提升了12%,9.9%,17.5%的可用容量,证明了该方法的可行性及有效性。     

仓储机器人电池储能系统设计与仿真

电池储能系统的供电性能、质量和体积大小直接影响着仓储机器人的运行性能和轻量化设计,而且室外用机器人对作业环境温度也提出了要求.选用能量密度较高且耐低温性能较好的三元锂电池,针对某型仓储机器人性能要求,设计了电池储能系统.通过建立电池组二阶RC等效电路数学和仿真模型,对方案的可行性和环境温度适应性进行了验证,并讨论了环境温度对三元锂电池输出瞬态特性的影响.仿真结果表明设计方案完全可以满足系统瞬时功率的要求,且低温下电池放电能力也可满足机器人室外作业要求.     

储能电池平抑风功率波动策略

为了平抑风功率波动,并优化风电场出力特性,基于双电池组拓扑结构的电池储能系统(Battery Energy Storage System, BESS)提出了在短期内平抑风功率波动的新型控制策略。该策略基于即时控制策略,把未来风功率波动对当前储能电池充放电行为的影响纳入考虑范围。双BESS则根据策略需求进行充电或放电,任一电池组电量达到满充或满放,则两组电池的工作状态同时切换。在新型控制策略中通过风电预测并结合滚动优化法实现双BESS动态控制。实践表明该策略在风电出力特性上不仅取得了较好的平抑效果,而且能降低因储能容量不足引起的瞬时大功率波动。在电池特性上,由于采用双BESS,很大程度上降低了电池充放电次数,延长了电池寿命。     

锂离子电池组充放电均衡器及均衡策略

提出了一种基于Buck斩波电路和Boost-Buck斩波电路的锂离子电池组充放电均衡器。根据电池组的两种工作状态,采取两种不同的均衡策略:电池组处于充电状态时,电池组中荷电状态最高的强单体电池被均衡放电,强单体电池的充电电流减小,而同组中的其他单体电池不受影响;电池组处于放电或静置状态时,电池组中最弱的单体电池被均衡充电,而同组中的其他单体电池不受影响。均衡器具有均衡电路控制简单、易实现,被均衡的单体电池任意可选、均衡能量可双向传输、均衡电流易控等优点。详细阐述了两种均衡控制策略的工作原理,并采用此均衡器对串联的四个磷酸铁锂电池进行了充放电均衡实验,实验结果证明了此均衡器不仅改善了单体电池间不均衡程度,同时提高了电池组的充电容量和放电容量。     

站用VRLA电池组状态判别及性能校验技术研究

针对站用直流电源系统阀控式铅酸(VRLA)电池组回路结构特点,提出了VRLA电池组回路在线综合监测方案.基于综合多参量监测技术,有效监测电池回路运行状态,并开发了电池回路状态在线判别装置.基于二极管单相导电降压电路和电阻智能投切技术,开发了VRLA电池组性能在线校验装置,实现了VRLA电池组带载性能在线检测和负荷冲击性能校验.河北南网变电站的试点应用有效验证了装置的有效性和可靠性.成果的应用提高了电池回路供电可靠性,并在一定程度上起到了缓解电池硫酸盐化的作用.     

军用航空应急起动电源设计与实现

目前,国内军用航空应急起动电源多采用镉镍蓄电池组作为储能单元,镉镍电池组存在能量密度较低、成本高、寿命低等缺陷。为了减小航空蓄电池体积、质量,提升航空应急起动电源性能,提出了一种基于钛酸锂电池模组的航空应急起动电源系统设计方案,组装了一套34 Ah的钛酸锂电池模组替换原有的航空镉镍电池组,并且通过实验对比了钛酸锂电池组与镉镍电池组在常温与低温下大倍率放电性能。针对钛酸锂电池模组,研发了一套电池管理系统,实现了15 kW钛酸锂电池组军用航空应急起动电源的样机设计。     

动力电池组绝缘电阻检测与故障定位

动力电池组在正常运行中需要符合绝缘安全性要求,以保障高压供电系统的正常运行。针对当前动力电池组绝缘电阻检测精度低、可靠性差、无法定位电池组内部绝缘故障点等问题,提出一种改进的绝缘电阻在线检测与故障点定位方法。该方法结合平衡电桥和非平衡电桥进行测量,改进绝缘电阻计算方法,能快速、准确的实现动力电池组绝缘电阻检测,并可估计电池组内部发生绝缘故障的位置。根据改进测量方案,利用微控制器、光耦继电器、差分模数转换器、数字信号隔离、隔离电源等设计了检测系统硬件及软件,实现了绝缘电阻检测与故障点定位。实验测试表明,改进的检测方法和检测系统能够准确检测出绝缘电阻值,检测误差在5%以内,绝缘故障点定位准确,为动力电池组绝缘电阻检测与故障定位提供了一种实用的方法。     

大型数据存储中心高智能容错双总线系统设计方案

本文介绍了中达电通大型数据存储中心两路在线式高智能容错UPS供电方案,采用台达GES-NT 400K UPS2路"N+1"并联冗余的双总线供电系统,并机共用电池组。该方案具有高可靠性、高容错性、省电节能、运行稳定、操控方便等特点。     

不同温度的双卡尔曼滤波算法电池组SOC估计

动力锂电池组的荷电状态SOC(state of charge)是整个电池管理系统的重要参数,能直接反映电动汽车剩余可行驶里程,因此如何精确地估计电池组的SOC值是至关重要的。由于电池组各单体电池的不一致性,以及电动汽车在行驶过程中的复杂环境,所以在电池组内单体电池负载电压的最小值Vmin模型的基础上运用统计学的方法,对模型中的各参数进行有关温度因素的拟合,并通过模拟汽车的实际行驶环境,在不同温度下进行实验,从而得到改进的Vmin模型;结合双卡尔曼滤波算法,实现对整个电池组的SOC估计。仿真和实验结果表明该方法对电池组SOC的估计精度有优越性。     

基于FPGA的便携式仪器电源系统研究

锂电池组的电源管理系统是保证便携式仪器安全,稳定运行的关键。为了延长电池的使用寿命,保证其连续工作时间,设计了一种以FPGA为控制核心的电源管理系统。实现了对电池充放电保护,开关机控制,电池剩余电量检测以及高效、低纹波的输出方案。制作了PCB板并下载程序,连接电池进行了实验。通过实验证明了电池管理系统的有效性。该系统可为便携式仪器的电源管理系统设计提供参考。     

一种光伏电池-蓄电池-超级电容器复合电源系统设计

常用的蓄电池电源功率特性差且不能从环境中获取能量补充。本文介绍了一种由光伏电池、蓄电池和超级电容器组成的复合电源系统,提出了开放性、可重组的复合电源动态体系结构,采用相互等效的思想使复合电源控制系统的设计得到了简化。通过建证复合电源仿真模型,对复合电源存移动机器人上的应用进行了仿真,最后采用设计的移动机器人复合电源系统样机进行了实验。仿真结果和实验结果均说明了本义复合电源设计方法的可行性,也验征了移动机器人采用复合电源的优越性．     

一种均衡电路及均衡方法研究

可重构均衡电路能较好地兼顾元器件使用数目,均衡转换效率,满足电池组内任意单体电池进行均衡的需求,但对电池组进行均衡时负载电压会有波动。在保留可重构均衡电路优点的前提下,较好地解决上述问题,提出带有附加电源的可重构均衡电路。在均衡过程中,通过让附加电源代替被均衡的单体电池,为负载供电,达到稳定负载电压的目的。在此基础上,文中还提出一种均衡方法,不同于将电池荷电状态(State of Charge,SOC)均衡至目标值的传统方法,通过留有一定的裕量,减少因电池容量差异,导致存在不必要均衡现象的发生次数,间接地提高均衡速度。采用此均衡电路及均衡方法对串联的8节具有不同初始SOC的18650电池进行了均衡实验,其中1节电池为附加电源。实验结果表明,所提出的均衡电路配合所提出的均衡方法,可以较好地对电池组进行均衡。     

寻轨机器人用无线充电系统的研究

传统寻轨机器人的动力电池采用接触式充电方式,充电时容易因机械接触磨损而导致接触不良。为解决该问题,研究了一种单管感应耦合电能传输ICPT（inductively coupled power transfer）无线充电系统。该系统由前后两级电路组成,前级采用单管ICPT系统进行非接触电能传输,后级采用充电管理芯片LTC4020控制的Buck-Boost电路对锂电池进行快速充电。介绍了所研究寻轨机器人无线充电系统结构及原理,对前级主电路进行了四阶段电路等效、工作过程分析、电路建模、补偿网络设计和软开关设计;对后级充电管理电路进行分析和设计。设计了一台样机,对前级电路开关管耐压、流过电流和输出电压进行了仿真和实验,并通过充电实验验证了所研究充电方案的正确性。