基于反激变换器的双目标直接均衡方法

新能源汽车串联电池组各单体间不可避免的不一致性将会降低电池组的能量利用率及循环寿命,甚至危及新能源汽车使用安全.为改善串联电池组的不一致性,该文创新性地提出一种基于反激变换器的均衡拓扑,利用结构简单可靠的反激变换器实现均衡能量在整组电池和任意单体间转移,所提出的拓扑减少了储能元件的数量,降低了均衡系统的体积,而且能量传递的一次侧仅需一组控制信号,降低了控制难度;在此拓扑基础上,提出一种双目标直接均衡控制策略,将充电过程和放电过程的均衡合二为一,同时实现充/放电过程最高端电压的降低和最低端电压的升高.仿真及实验结果表明,该文所提新型均衡方法具有良好的动静态均衡效果,能够显著地改善串联电池组的一致性.     

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。     

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。     

动力电池串并联结构重组的均衡充电方法

动力电池一般是将单体电池相互串联进行充电,由于工艺误差,导致各单体充电不均衡,从而影响电池的性能和使用寿命。为此,提出了一种串并联结构重组的均衡充电方法。充电开始时,采集各单体的端电压,将端电压最大和最小的单体进行并联,再将剩余单体中端电压最大和最小的电池进行并联,依此类推,将所有的并联组合进行串联;在充电过程中,实时采集各单体端电压并控制重组模块和外围开关管,动态地将电池组按上述方式进行串并联,从而实现电池的低损耗快速均衡充电。仿真实验结果表明所提方法能够使电池实现均衡充电,并且能将电池电压极差减小到1 mV以下。     

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。     

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。     

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K-Means聚类分析的串联电池组主动均衡策略

由于电池单体所处温度场不均匀以及电池单体内阻、库仑效率等参数的不一致,电池组在反复充、放电过程中会产生电池单体剩余电量不一致的现象,限制了电池组整体的可用容量。为此,提出了一种基于K-Means聚类分析的串联电池组主动均衡策略,该方法以电池荷电状态(SOC)一致性为均衡目标。以8节三元锂电池串联构成的电池组作为实验对象,在搭建的电池均衡实验平台上进行了实验验证,结果表明,电池组均衡操作前后可用容量分别为1.75和1.87Ah,经过均衡,可用容量提升了6.86%,证明了所提出的均衡策略的有效性。     

并联电池组充放电均衡器及均衡策略研究

成组的单体电池需要进行能量均衡,以消除单体电池能量不一致给电池组性能造成的不利影响.使用并联电池组充放电均衡器,当任一单体电池达到所设定的充电截止电压时,均衡器可将该单体电池隔离出充电电路;放电过程中通过Cuk斩波电路给能量最低的单体电池补充能量,减小该单体电池的放电速率,从而实现充放电过程能量均衡.通过对4个单体电池组成的电池组进行仿真和均衡实验,结果表明该均衡器能够实现快速均衡,并有效地降低电池不一致程度.     

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。     

基于储能电感对称分布的动态均衡充电的研究

针对串联动力蓄电池在充电过程中各单体电池存在的不一致性,提出了一种基于储能电感对称分布的均衡充电电路。详细分析了均衡电路的工作原理及均衡工作过程,并根据蓄电池充电态动态模型建立的端电压与电池荷电状态之间关系,解决了均衡电路开关器件脉冲占空比计算问题,使各单体电池荷电状态在充电过程中实现均衡。实验表明,该方法能快速实现电池间能量的动态转移,有效弥补电池组的不一致性,充分发挥动力电池的性能。     

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。     

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。     

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。     

串联锂离子电池斜坡电流均衡器

针对串联锂离子单体电池在充、放电过程中存在荷电状态(SOC)不一致的情况,提出了一种斜坡电流均衡器。均衡时能量直接由电池组中的高电压单体电池向低电压单体电池转移。此均衡方案以电感和电容为储能元件,通过开关器件的占空比控制均衡电流,均衡电流为可控的斜坡电流。同时对两串联锂离子电池进行了仿真和实验,实验结果证明了此均衡方案的有效性。     

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。     

充放电模式下动力电池组动态均衡控制方法

针对电动汽车动力电池单体SOC不一致及传统静态均衡控制方法均衡速度较慢等问题,提出了一种充/放电模式下动态均衡控制方法。首先,分析了"并联单体解耦-分布式控制器串联"动力电池组的结构特性,在此基础之上,提出了均衡加速系数自适应调整方法,根据与平均SOC之间差异动态调整均衡加速系数η,对单体电池充/放电速率进行动态调整,实现了充/放电过程的动态均衡管理。最后针对6组动力电池单体进行了均衡实验,实验结果表明,所提出的动态均衡控制方法在提升均衡速度的同时有效地提高了单体SOC的一致性。     

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。     

基于双层准谐振开关电容的锂电池组均衡方法

电动汽车用动力锂电池组一般采用多个电池单体串并联的结构,由于电池单体本身的不一致性,需要在电池组充、放电过程中进行能量的均衡控制。采用双层准谐振开关电容的均衡方法进行串联电池组的能量主动均衡,通过对常规双层开关电容均衡方法的改进,利用准谐振软开关实现开关的零电流导通和截止。仿真及实验结果验证了该方法的有效性。     

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。