一种新型双开关反激式电池串电压均衡方法

串联电池组中单体电池间的电压不均衡会造成蓄电池使用寿命缩短以及电池组能效降低。针对传统反激式电压均衡电路开关管电压应力大,拓扑结构复杂等问题,介绍了一种基于双开关反激式串联电池组电压均衡方法,其双开关反激式结构将开关管电压应力钳位于总电池堆电位,共用开关管以及钳位二极管的结构大大减少了有源器件数量。分析了电路电压均衡原理,介绍变压器设计依据以及均压实现方法。通过对4个3.9 V/2 600 m Ah锂离子电池单体串联组成的串联储能系统进行仿真和实验验证,结果证明了该电压均衡方法的可行性及优越性。     

基于LTC6802的电池组均衡电路设计

设计了一套基于LTC6802-2电池监测芯片的电池组均衡电路,其中主控制器选用飞思卡尔(Freescale)8位微控制器MC9S08DZ60,电路可以完成12路单体电池电压信息的采集,实现对电池组的均衡管理。详述了该均衡电路的硬件和软件设计方案,并在12路串联锂离子电池组上进行了实验,实验结果表明该均衡电路具有均衡效果好、可靠性高等优点。     

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。     

基于Buck-Boost变换器的磷酸铁锂电池串联电压均衡优化策略

针对磷酸铁锂电池串联应用中,由于单体电池之间存在不一致,从而导致蓄电池组利用率和使用寿命降低的问题,本文提出一种基于非能耗型电压均衡方式的复合式电路拓扑。该均衡电路在传统单体电池均衡电路的基础上,加入电池组间均衡电路进行拓扑优化,以提高电压均衡速度。通过对蓄电池组均衡优化策略进行仿真分析验证表明:与传统单一电压均衡电路相比,该优化策略控制简单、易于实现,在静态和充放电状态下,电池电压均衡速度都有明显提升,并且能有效避免电池组过充电或过放电现象,从而提高电池的使用寿命。     

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。     

大电流均衡电路的研究与设计

电池组是由多个电池单体串联组成的,电池单芯的不一致性会导致电池组整体性能下降,需要对电池组进行均衡控制。此处分析了不同均衡控制方法的优缺点,针对大电流充放电条件下的均衡要求,设计了一种电池大电流均衡电路,并提出了基于此电路的快速高效均衡控制策略。测试结果表明,所设计的电路可实现大电流的均衡,且控制灵活、损耗低,能够有效地改善电池组电压不一致问题。     

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。     

一种基于推挽变换器的模块化电池均衡电路

在串联充放电过程中,动力电池组容易出现电池过充和过放现象,这会缩短电池组寿命并导致安全隐患,电池均衡电路能够消除电池差异对电池成组使用的影响,是提升动力电池组性能的重要手段。提出一种基于推挽变换器的模块化电池均衡电路,该均衡电路由多个推挽变换器均衡模块单元构成,只需同步控制每一个均衡模块的开关器件,便能实现能量从高电压电池到低电压电池的直接传输,缩短了能量传输路径。同时,通过采用交流耦合方式在各单体电池之间进行能量传递,消除了均衡模块间的交叉影响,增加了电路的可扩展性。对提出的均衡电路进行详细分析,并与现有的均衡电路进行性能对比,最后通过实验测试验证了理论分析的正确性。     

磷酸铁锂电池能量转移均衡策略及其电路研究

以磷酸铁锂电池组内部不平衡性为研究对象,基于极端单体电池的保护原理,设计了一种双向能量转移式均衡电路及控制方法,以解决现有串联电池组在充放电时没有均衡或均衡效果不佳的问题。基于双向能量转移式均衡电路拓扑和工作原理,提出了一种以电池电压作为逻辑判断信号,采用多路开关分时均衡控制的策略,并利用Matlab/Simulink软件搭建仿真模型,进行了仿真实验,结果表明:该均衡电路结构及其控制算法有效克服了磷酸铁锂电池在串联成组使用时的短板效应以及工艺差异,保证了电池组中各单体电池容量的一致性,使整个电池组的剩余电量(SOC)最大化。     

一种大规模蓄电池储能系统多目标并行有源能量均衡器

针对大规模锂离子蓄电池储能系统,提出具有两层均衡的模块化多目标并行有源能量均衡器.第一层均衡以蓄电池单元作为均衡目标,蓄电池单元内主控开关采用带死区互补导通控制,所有蓄电池单元可同时工作,均衡速度快且不受串联单体蓄电池数量的影响.第二层均衡由多组选通矩阵和一个具有能量双向且连续的有源均衡主电路组成,通过选通矩阵可并行实...     

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。     

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.     

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。     

基于耦合绕组的锂电池组主动均衡方案研究

针对锂电池组在充放电过程中出现能量不一致的问题,采用传统的Buck-Boost均衡电路和Flyback均衡电路的均衡方法,提出一种可减小电路尺寸、提高均衡速度和均衡效率的基于耦合绕组的新型主动均衡电路.通过对耦合绕组的选择性充放电,会有三种不同的工作模式来实现单体之间的能量转移,并调节PWM驱动信号占空比来提高均衡器的...     

基于开关矩阵拓扑的蓄电池组均衡控制策略

提出一种应用于直流不间断供电系统蓄电池组单体电池均衡的桥式开关矩阵拓扑,利用LC均衡器进行能量的存储和转移,实现了能量从电池组中荷电状态(SOC)最高的单体电池向最低的单体电池转移,给出了参数设计方法,在避免迂回均衡带来蓄电池充放电次数增多的同时,延长了蓄电池的寿命,提高了均衡和能量转移效率。在Matlab-Simulink环境下搭建了均衡系统模型并进行了仿真,结果验证了所提出均衡策略的有效性和可行性。     

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。     

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。     

A GA optimization for lithium–ion battery equalization based on SOC estimation by NN and FLC

An intelligent control proposal for battery equalization is presented by genetic algorithm optimization integrated with fuzzy logic control–neural network algorithm. First, an effective two-stage DC/DC converter architecture is developed, which pave the way for the hardware module. Then, an equivalent circuit model in weighted combination with ampere-hour counting method is adopted by fuzzy logic control scheme to obtain static SOC estimation. Then the dynamic battery SOC is precisely estimated on basis of static SOC by means of neural network. The most important is the genetic algorithm optimization for battery equalization to improve the energy efficiency and time efficiency of the equalization system. Finally, certification of simulation is demonstrated to validate the proposed novel equalization scheme.     

一种双超级电容倍压式串联蓄电池系统并行均衡器

传统电容式串行均衡器利用串联单体蓄电池间的电压差实现单体蓄电池间的串行均衡,由于串联单体蓄电池之间电压差小,该均衡器能量均衡效率低、均衡速度慢.为此,提出一种双超级电容倍压式串联蓄电池系统并行均衡器,该均衡器具有以下2种工作模式:多个单体蓄电池并行均衡放电的双超级电容并联储能、多个单体蓄电池并行均衡充电的双超级电容串联释能.所提出的并行均衡策略能够极大地提高均衡速度,同时双电容使电容均衡的储能能力加倍,且均衡性能不受单体蓄电池间电压差小的限制.详细介绍了均衡器结构、工作原理和控制策略.搭建了4个串联锂离子蓄电池均衡器实验平台并设计了样机进行实验,结果证明了所提均衡器的可行性与优越性.