基于Buck-Boost电路的能量转移型均衡方案

提出了一种基于Buck-Boost电路的新型均衡电路,实现了锂离子串联电池组充放电均衡。根据均衡能量流向,采取两种不同的均衡策略:电池组放电时,均衡能量由电池组向组内荷电状态(state of charge,SOC)较低的单体电池转移;电池组充电时,均衡能量由电池组中SOC较高的单体电池向电池组转移。以单体电池开路电压在线估计为基础,运用开路电压法估算SOC,选取SOC值在一定阈值范围之外的单体电池作为均衡对象,对6节串联的磷酸铁锂电池进行了充放电均衡实验。实验结果表明,该方案可以有效减小单体电池间的不一致性,提升电池组的整体性,同时提高了电池组充放电容量。     

一种开关管复用的电感型串联锂电池均衡电路

现有电感型电池均衡电路存在控制复杂、二极管导通损耗大的问题，提出一种开关管复用的电感型串联锂电池组均衡电路，均衡电路中分别只有一个电池选通开关与每个电池端口相连。研究均衡回路中二极管数目对均衡速度和均衡效率的影响，对均衡过程进行建模分析，得出每个模态回路中最佳的二极管数目。根据理论分析结论和电路拓扑特征，均衡电路采取奇偶交错均衡策略和开关管复用为二极管的开关导通策略，使用较少的开关实现能量在任意两节编号奇偶不同的单体电池间传输的同时，减少均衡回路中的二极管数目，提高了均衡速度和均衡效率。最后搭建四节电池的均衡实验平台，并就开关导通方式的不同进行两组实验，结果表明所提电池组均衡电路和开关导通策略可有效地实现对串联锂电池组的均衡，且提升了均衡速度和效率。     

动力电池分层均衡控制研究

提出一种分层均衡电路,用于解决锂离子电池在串联成组时,由于单体电池的不一致性,产生的部分电池过充和过放的问题。分层均衡电路以单体电池荷电状态(state of charge, SOC)值作为均衡变量,将电池组分为3个小组,组内进行基于Buck变换器的均衡;在各小组之间搭建Buck-Boost电路,进行组间均衡。组内均衡与组间均衡相结合,提高了均衡效率。在MATLAB/Simulink平台搭建的仿真结果表明,相对于基于Buck变换器和基于Buck-Boost变换器的均衡电路,分层均衡电路在静置、充电和放电3种工况下,均衡时间相比基于Buck的均衡电路分别降低了21%、18%和30%,相比基于Buck-Boost的均衡电路分别降低了17%、29%和15%。电池组的均衡实验表明,该电路提高了单体电池一致性,能将电池组SOC值极差控制在0.1%以内,解决部分电池过充和过放问题,同时提高了均衡效率。     

基于改进Buck-Boost的分层均衡电路研究

针对传统Buck-Boost均衡电路在电池数量增多时,会造成均衡时间长,效率低等问题,提出了一种改进Buck-Boost的分层均衡电路拓扑结构。该均衡电路在组内电池与电池或电池组与电池组之间采用双向Buck-Boost均衡器,利用电感储存和传递能量,在组间两电池包之间采用外加外部电源的反激式变压器进行不同程度的充电来达到均衡。以电池的荷电状态（SOC）作为均衡变量,在MATLAB/Simulink中搭建了8节串联锂电池组仿真模型,4节串联电池为一个电池包,两个电池包之间采用组间均衡,设置8节电池直接均衡为对照组。结果表明：在静置状态下,分层均衡所需时间比直接均衡快9.18%,且均衡后分层均衡的容量比直接均衡高1.1%。在外加电源下,能较快将电池组充满电,验证了所提均衡电路的有效性。     

实用串联锂离子电池组均衡电路的比较研究

充电均衡可以提高串联电池组中各电池的均衡性。在实际选用均衡电路时需要考虑到均衡效果,本文选择两种均衡电路,通过对两组电池组的均衡实验,对均衡电路进行比较研究。实验表明,当电池组中电池数量多、电压差异大时,反激式均衡电路比Buck—B00st电路效率更高。本文研究内容有助于方便、有效地衡量均衡效果,以便根据应用场合选择合适的均衡电路。     

基于Buck-Boost准谐振电路的电池自适应分组均衡方案研究EI北大核心CSCD

针对Buck-Boost均衡电路中开关频繁通断导致均衡效率降低的问题,文中对传统的Buck-Boost电路进行改进,设计可实现开关管的零电压导通的准谐振电路,有助于减小开关损耗,提高均衡电路的效率。为减少开关管的通断次数,并缩短均衡时间,均衡策略采用全局优化视角,分段选择电压和SOC作为目标均衡变量,并提出电池单体间、单元间及模组之间的自适应分组均衡策略。以8个电池串联的电池组为例,设计静置、充电、放电和浮充均衡实验,结果表明,与传统方案相比,提出的均衡电路和均衡策略在均衡效率和速度上有显著提升,可助力电池组的整体性能提升及其延寿。     

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。     

一种基于Cuk斩波电路的双向双层桥臂的蓄电池组均衡器的研究

为了快速有效地实现串联锂离子单体电池间的能量均衡,提出了一种基于Cuk斩波电路的双向双层桥臂的蓄电池组均衡器。此均衡器根据电池组的充放电状态采取两种不同的均衡策略:当电池组处于充电状态时,电池组中具有最高荷电状态的单体电池通过Cuk斩波电路被快速均衡放电;当电池组处于放电或静置状态时,电池组中具有最低荷电状态的单体电池通过Cuk斩波电路被快速均衡充电。均衡器拓扑电路原理简单、均衡电流连续、均衡电流可控性强、均衡效率高。最后对此均衡器进行了仿真实验,证明了此方案的可行性。     

基于模糊控制的锂离子电池组两级均衡方法

针对锂电池组在充放电过程中出现能量不一致的问题，本文提出了两级均衡拓扑，分为组内和组外。电池组内采用基于电感的环式结构均衡电路，实现了在相邻单体电池及首尾电池之间的能量双向环式转移新型主动均衡。电池组外采用基于单电感的集中式均衡拓扑，可以实现组间任意电池组之间的均衡。在均衡控制策略方面，以电池荷电状态为均衡变量，设计了模糊逻辑控制算法动态调整均衡电流，以减少均衡时间和提升均衡效率。使用MATLAB/Simulink软件进行模型搭建并仿真，实验结果表明，本文提出的能量传递拓扑比传统Buck-Boost电路在相邻单体间能量传递的拓扑要减少了24.46%的均衡时间。此外，与模糊逻辑控制算法相比，使用模糊逻辑控制算法在静置和充放电条件下，均衡后单体电池的标准差下降了约11%。验证了该均衡方案的可行性。     

锂离子电池组均衡电路及其均衡策略研究

为了改善电池组的一致性,提出了一种高效的锂离子电池组均衡电路,同时研究了适用于电池组均衡电路的均衡策略。设计了一种可充可放的能量转移均衡电路,该电路支持对单体电池进行均衡充电及均衡放电操作,同时也可利用电池组能量对多节单体电池进行均衡充电。提出的均衡策略根据运行过程中实时的电压值分析得到电池组中各单体电池需要均衡的程度,结合单体电池SOC最终给出适合于上述均衡电路的均衡状态,进而对单体电池进行均衡。并利用实验数据证明均衡电路与均衡策略的有效性。     

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。     

锂离子电池自由成组分层均衡技术研究

为改善当前锂离子电池组均衡管理系统存在的均衡速度慢、均衡时间长等问题,提出了一种以电感作为中间储能元件的自由成组分层均衡技术。详细介绍了该均衡电路的结构布局和工作原理,并且以单体电池(子电池组)端电压作为均衡变量制定了相应的均衡策略,实现系统内每一层均衡器同时进行均衡。最后,通过搭建Matlab/Simulink仿真模型和硬件实验平台对单层和分层两种均衡电路进行对比分析。以四节单体构成的锂电池组进行实验,结果表明自由成组分层均衡电路能够缩短约24.71%的均衡时间。     

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。     

串联锂离子电池组两级均衡方案研究

针对串联锂离子电池组在均衡过程中出现均衡时间长、能量损耗大的问题,设计了一种两级均衡拓扑,并针对该拓扑设计了一种基于电池荷电状态的变论域模糊逻辑控制策略。所提拓扑在电池组内采用改进型Buck-Boost电路,优化了均衡路径;电池组间采用集中式的单电感均衡电路,可以实现任意电池组间的均衡。所提策略在模糊逻辑控制的基础上引入伸缩因子对输入论域灵活调节,通过对均衡电流的精准调整进一步提高均衡速度和能量利用率。最后搭建均衡系统进行验证,结果表明,本文拓扑比分组Buck-Boost拓扑减少了约12.53%的均衡时间。在相同的静置和充放电条件下,与FLC算法相比,本文策略不仅减少了约20.98%的均衡时间,且提高了约7%的能量利用率。验证了本文均衡方案的可行性。     

一种延长电动汽车蓄电池寿命的均衡充电控制策略

电动汽车用动力电池组都是由多个单体电池串联而成,由于单体电池的性能不可能完全一致,串联使用过程中,初期的细微差异在每次充放电的放大作用下,一段时间后单体电池间的性能差异就会逐渐增大,从而导致电池组性能急剧下降和循环寿命缩短。通过分析电池组提前失效的原因,针对耗散型均衡控制电路,深入研究电池组均衡充电控制的电路模型,并在此基础上提出一种既能够实现电池组快速充电,又能够消除单体电池不一致对电池组循环寿命影响的均衡充电控制策略。根据所提出的均衡充电控制策略,对72 V/120 AH铅酸蓄电池组进行对比测试,实验结果说明了该策略的有效性。     

基于自适应模糊PID算法的锂电池组双层均衡控制

为提高电池重组时的均衡效率,在传统Buck-Boost均衡拓扑电路的基础上,设计了一种锂电池组双层均衡拓扑电路。组内采用Buck-Boost电路均衡,组间利用双向反激变压器进行均衡。均衡控制策略采用自适应模糊PID算法,以电池荷电状态(state of charge, SOC)为均衡变量,利用模糊控制算法对PID参数进行调节,缩短了均衡时间,提高了均衡效率。在Matlab/Simulink中搭建了锂电池组双层均衡拓扑电路和自适应模糊PID控制算法模型。实验结果表明：在不同工作状态下,所提出的电池组均衡拓扑及其控制策略将均衡时间效率平均提高了58.36%,验证了该方案的有效性。     

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。     

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。     

基于双向反激变换器的电池均衡电路研究

针对锂离子电池长期串联使用出现的不一致问题,提出了一种基于双向反激变换器的新型低成本均衡电路.均衡电路以荷电状态为均衡判据,包含采样判定电路、电池选通电路、双向反激变换器三部分.介绍了电路的工作原理和低成本实现方式,针对含有6节单体电池的串联电池组制作了均衡电路样机,实验结果表明,该均衡电路可以有效均衡串联锂离子电池组...     

基于四管双向变换器的退役电池组有源快速均衡方法

该文提出一种用于梯次利用电池组的高效快速的有源均衡电路及其控制策略。首先,通过四管双向变换器,将退役电池组中不平衡电池能量传递至由超级电容构成的能量中转单元,然后,再由变换器将超级电容中的能量分配至电池组中能量较低的电池单元,实现串联电池组的平衡。四管双向变换器的4个主开关管工作在同步整流的工作模式,在实现能量双向流动的同时,保证变换器本身具有较高的能量转换效率;采用K-Means聚类均衡算法对退役电池组中不相邻的单体电池优先进行均衡,然后再对电池组内部“电池簇”进行均衡,实现梯次利用电池组的高效快速均衡。为验证所提均衡方法的有效性,在MATLAB/Simulink软件中进行软件仿真,并搭建实验平台对6节串联梯次电池进行均衡实验。实验结果表明,与传统的电池均衡方法相比,该方法具有更短的均衡时间以及更高的均衡效率。