微网内储能单元的建模及协调控制

通过仿真建模的方式研究电池类储能单元与电网负荷交互的特性以及储能单元对实现微电网电量自平衡的重要作用。根据锂离子电池特性,从电化学角度分析建立等效电路模型,通过对实际3．4V／3Ah锂离子电池充放电曲线的分析计算来确定电池模型参数,模型仿真曲线与实际充放电曲线拟合程度高。进一步构建储能单元模型,模拟仿真微电网中负载发生突变的情况,可以观察到储能单元对于微电网能量自平衡的贡献。     

大容量锂电池化成设备的DC＼DC变换器设计

电池化成作为电池生产过程中的关键工序关系到电池的特性和质量,并直接影响电池的生产成本。本文针对大容量锂离子电池化成设备,设计了一种低压大电流DC／DC升降压变换器。主要包括电路基本拓扑结构选择、反馈模块设计和外围控制电路设计。详细介绍了PWM驱动电路的设计及高频变压器参数的选择与计算。通过实际样机测试,表明该DCYDC变换器充放电效率分别可达75％和74％,且具有工作稳定、体积小、重量轻等优点。     

脉冲负载条件下基于雨流计数法的储能电池寿命预测

储能电池寿命预测是储能系统研究的一个核心问题,也是研究难点。针对含脉冲负载的独立微电网,功率大范围波动条件下储能电池的选型及当储能设备处于频繁充放电状态,对其循环次数与充放电深度对储能设备寿命的影响进行研究。选择磷酸铁锂电池、铅酸蓄电池、钒液流电池三种常用能量型储能电池进行循环充放电测试,探究其充放电特性,为含脉冲负载的独立微电网储能设备选型提供参考。依照相关标准搭建含储能补偿的微电网实验平台,测得系统运行时储能设备实时荷电状态(Sate Of Charge,SOC)变化曲线,采用雨流计数法对储能电池寿命进行预测,以提高储能电池寿命预测的准确性。     

新型电动汽车锂电池组混合均衡电路的设计

针对锂电池充放电过程中的不一致性,设计了一种基于能量转移的锂电池均衡方案,通过将多余的能量传递到低电量的电池中实现均衡。系统采用的是2级混合均衡方法,第一级采用的是新型电感均衡电路,通过储能电感将能量传递给低电压电池;第二级采用的是独立变压器并联均衡电路,电池组产生的电流通过变压器原边,在副边产生电流从而将能量传递给低电压电池。实验结果表明,该方法具有均衡时间短、效率高等优点,有效解决锂电池充放电不均衡性问题。     

电动客车电池管理系统模块策略设计

纯电动客车车载储能系统一般为锂电池、电池管理系统(BMS)是能量管理系统(EMS)中的一个主要子系统,它负责蓄电池的预测、显示、测量等管理功能。本文主要介绍电池管理系统与整车的关系,依据锂电池的充放电特性,阐述了电池管理模块(BMS)硬件组成结构和功能。     

多源动力矿卡三电平DC/DC变换器及其能量管理控制策略

多源动力矿用卡车节能环保、灵活高效,具有广阔的市场前景。三电平DC/DC变换器凭借其出色的输入输出特性常被用作矿卡车载能量交互设备,在车载多种动力设备和多种功能负载之间进行能量分配与管理。该变换器不仅需要满足多种供电模式以及电池充放电控制,并且需针对所带负载的多样性采用不同的控制方式以及自适应地在不同控制方式间进行切换,同时还需要解决不同模式下的中点电压平衡问题。文章以车载DC/DC变换器为研究对象,通过对能量流的分析,提出了一种采用电流方向判据的电池充放电、各种负载供电以及回馈的能量管理策略;同时设计三电平DC/DC变换器在不同工作状态下的统一化中点电压平衡控制策略,形成了一套完整的能量管理方式。仿真结果显示,采用该控制策略,DC/DC变换器在不同工况下都具有良好的中点电压平衡效果。     

基于STM32的锂电池充放电系统的研究与设计

锂电池是当前便携式手持电子设备可循环充放电电池的首选,但是锂电池在使用过程中可能存在过冲、过放、过流充电以及充电时间过长后产生高温的问题,从而影响电池使用寿命,甚至出现安全事故,为解决以上问题,提高锂电池使用效率,本文基于STM32平台设计了一款锂电池充放电管理系统,通过软硬件的设计和实验测试,该系统实现了对锂电池充放电路径管理、对充放电的参数及电池的状态实现了实时准确监测,输出电压稳定,极大提高了电池的使用效率,该成果已在企业项目中得到了应用。     

基于Thevinin的锂离子动力电池建模实验研究

为了准确估算锂电池的荷电状态(SOC),对其等效电路模型进行了研究。通过充放电实验研究锂电池的电特性,利用充放电电压、电流数据辨识其欧姆内阻、极化内阻和极化电容参数,建立了较为精确的锂电池Thevenin模型。建立实验用磷酸铁锂电池的离散状态空间模型,在Matlab/Simulink环境下建立了该电池的仿真模型,并设计了放电实验。实验证明,建立的锂电池模型仿真数据与实测数据误差小于0.1 V,且随着充放电的进行误差逐渐减小,较好的跟随电池电压的变化,模型精度较高。     

基于容量增量法的防爆锂电池老化指标分析

现有防爆锂电池矿用机车电池管理系统中电池健康状态仅用于预测电池剩余使用寿命,不对电池老化原因进行分析,对电池维护缺乏指导意义。针对该问题,首先分析了导致锂电池老化的内部因素,即锂离子损耗、活性物质溶解、内阻增加;然后基于容量增量法原理,提出了一种防爆锂电池老化指标分析方法,根据锂电池容量增量曲线高度和横向位置分别对锂离子损耗、活性物质溶解、内阻增加导致的锂电池老化进行量化分析,得出了相应的老化指标;最后介绍了电池管理系统中计算锂电池容量增量和确定容量增量曲线峰谷点的方法。采用电池充放电试验分析了充放电次数和充放电倍率对电池老化的影响:防爆锂电池以较小充放电倍率操作时,随着充放电次数增加,锂电池老化主要为锂离子损耗和活性物质溶解导致的老化;增大电池充放电倍率对内阻增加导致的电池老化影响最大。该方法有助于防爆锂电池管理系统更准确地估算电池健康状态,并为电池维护和电池管理系统的参数设定提供依据。     

串联锂电池组无损均衡管理方案设计与实现

针对串联锂电池组充放电过程中的多电池均衡问题,设计一种实现锂电池组能量无损均衡智能快速充放电的新方案。论述充放电管理方法的总体思路,介绍无损均衡电路及电压、电流、温度的采样,给出充放电控制电路及MOSFET驱动电路等模块的设计。实验结果表明,该方案能够更快速有效地实现串联锂电池组的充放电能量无损均衡。     

飞轮电池在离网型风力发电系统中的应用

针对目前风力发电系统中储能装置(蓄电池)寿命短、充放电效率低的问题,提出采用飞轮电池作为储能装置的方案,分析了飞轮电池的d-q模型及其充放电控制策略。在飞轮电池充电控制过程中,采用基于转子磁场定向的矢量控制策略;在放电控制过程中,采用以直流母线电压为控制对象的控制策略。仿真结果表明,采用飞轮电池作为离网型风力发电系统的能量缓冲装置,能够有效稳定离网型风力发电系统的直流母线电压,提高其电能质量和稳定性。     

电力推进船舶磷酸铁锂电池工作性能研究

介绍了船舶电力推进系统的优势及应用,比较了磷酸铁锂、锰酸锂、钴酸锂、镍酸锂等常见锂电池的参数,阐述了电力推进船舶采用磷酸铁锂电池的优势与特点,分析了磷酸铁锂电池的应用前景。最后,设计磷酸铁锂电池充放电实验、充放电特性实验以及开路电压特性实验,分别研究了磷酸铁锂电池的容量特性、充放电特性以及开路电压特性,为后继开展更深入的研究提供了参考。     

应用神经网络与声纹识别的锂电池运行状态预警

为了提高锂电池储能预警能力,结合边缘计算技术设计了一种锂电池储能预警系统。采用多模态锂电池声纹识别装置采集锂电池运行过程中发出的声音特征,并对声纹特征参数进行提取,计算出声纹信号的功率谱。在锂电池声纹识别装置中使用了FPGA芯片和硬件加速器,通过构建BP-SNN融合神经网络的故障预警模型结合反向传播神经网络与脉冲神经网络,利用特定的神经元模型进行时间信息的计算与传递,从而对锂电池监测数据的时间序列进行有效处理,提高锂电池故障预警能力。     

AVR单片机的锂电池组充放电保护系统

针对单个锂电池离散性造成的锂电池组充电不足、放电不够的问题,设计出了基于AVR单片机ATmega32和模拟前端ISL9208的锂电池组充放电保护系统;实现了对13节串联锂电池组的充放电的单体电池电压检测、温度检测、电池组电流检测等功能;具有体积小、成本低、反应快等优点。实验结果证明了该设计方法的正确性和可行性。     

锂电池非线性退化模型和多目标储能优化北大核心CSCD

针对锂电池储能退化行为的描述和建模存在的缺陷,提出基于市场收益的锂电池多目标储能优化方法。该方法同时考虑电流大小和充放电状态对锂电池退化性能的影响,将非线性退化行为转化为嵌入式整数线性编码(MILP),实现锂电池能量调度策略的最优化和收益最大化。提出的分段拟合函数和两阶时间分解技术,允许在有限的计算时间内处理更多的锂电池充放电数据,并实现储能最优策略。实验结果表明,所提出的多目标优化策略和非线性退化模型,能够准确地描述锂电池的非线性退化行为。     

电池化成用的能量回馈型直流变换器

电池在首次使用前需要进行多次充放电。电池化成的效果将极大影响电池的使用性能。目前市面上主流的化成装置主要采用电阻耗散的方式放电,能源利用率低。针对这一问题,为有效回收放电能量,实现循环利用,同时尽可能提高能源转换效率,设计了基于双向直流变换器的电池化成装置。该装置可以实现对电池能量的高效回收,彻底改变放电能量的丢失问题。采用开关电源的方案实施,将进一步提升能源的转换效率。该装置采用STM32F334作为控制器,以双向Buck/Boost为主电路的拓扑结构,采取模糊PI结构对环路进行补偿,实现对充放电过程中电压和电流的高精度控制,控制精度高达0.05%(FS)。通过与传统的化成装置进行测试比较,结果表明,能量回馈型的电池化成装置的节能率高达70%。该装置将逐渐成为市场的主流。     

低功耗手持多媒体终端硬件平台的研究

通过选择低功耗器件,特别是高效率DC/DC变换器,合理进行电路板布线,优化结构级设计,进行系统级功率管理,从而延长电池工作时间。根据多媒体终端的要求,选择了许多新工艺器件,极大地降低了系统功耗。     

24 V/20 A磷酸铁锂电池管理系统的软件设计

磷酸铁锂电池作为一种新型的锂离子蓄电池,具有高容量、高输出电压、良好的充放电特性,但也存在着电池组一致性、电池过充等问题,因此在实际使用中需要配合电池管理系统(BMS)对其进行管理和保护,以发挥其最佳性能。文中设计了一款具有24 V/20 A输出功能的磷酸铁锂电池电源管理系统,利用模块化的设计理念,采用MAX17830的硬件架构对电池组进行数据的采集,并使用RT-Theart嵌入式操作系统进行任务管理。其主要研究内容是磷酸铁锂电池管理系统的软件设计及系统平台测试。     

用于锂电池模拟的高速电源设计

为实现模拟锂电池的充放电特性,设计了一台高速高精度的电源作为锂电池模拟器来实现充放电功能。电源电路由四部分组成,主要包括电压、电流采样电路,电压、电流控制电路,推挽式结构主电路,以及驱动电路。实验证明:放电时0~5 V输出电压可调,输出电流最大为5 A,充电时实现了0~2 A的电流控制功能。电源的上升速度和下降速度响应时间均小于50μs,与普通的直流电源响应时间几十毫秒相比,该电源有着优越的响应速度。此高速电源运用于电池测试和电池充电设备测试有着很好的前景。     

电池储能系统综述

简要介绍了电能存储的意义,以及几种储能方式的原理、优缺点。介绍了几种储能电池,包括正在研究的钠离子电池。着重分析了电池储能系统,并以锂电池为例,分析了储能系统的构建方案,包括电池系统、管理系统和配置方式。最后指出了电池储能系统研究和开发所需要关注和解决的问题。