基于容量差的电动汽车主动均衡控制策略研究

电动汽车车载动力锂电池组的不一致性问题会严重降低电池组的整体性能。本文针对传统的均衡控制策略均衡时间长、均衡效率低、控制复杂等问题提出了基于容量差的均衡控制策略,通过分析电池组不均衡特性,包括瞬态响应特性、静态不均衡特性和恒流不均衡特性,研究电池的容量和电压关系,对均衡容量进行了定量分析,在此基础上制定了基于容量差的均衡控制策略。分别在台架和实车上验证了均衡控制策略,实验结果表明,相比传统的电池组均衡控制策略,这种新的控制策略可以快速完成电池组中单体电池的容量均衡,实现了均衡的高效率。     

动力电池组主动均衡系统设计与实现

针对电动汽车动力电池成组后由于电池制造工艺的差异和工作环境不同引起的单体电池不一致问题,设计并实现了一种动力电池主动均衡系统。该系统以反激式变压器为核心,以电池工作电压作为均衡控制量,实现了能量在单体电池与电池组之间进行双向传递。阐述了均衡电路结构与工作原理,系统具体实现方法及系统测试结果。实验结果表明,本系统可以有效提高动力电池组的一致性,并且安全可靠。     

能量转移型锂电池组均衡电路的设计与研究

电动汽车用动力电池组都是由多个单体电池串联而成,单体电池之间性能不可能会完全相同,为解决电池之间的不一致性问题,介绍了以电感为储能元件,在电感电流断续模式下,通过能量转移方式来实现相邻两节电池之间的电池均衡,在电路拓扑结构中,使用电池自身的电压来作为驱动的外部电源,无需专用的驱动芯片来控制开关的开通和关断,这种均衡方法体积小,成本低,由于光耦的使用,使得只有在均衡的情况下,均衡电路本身才会产生损耗,具有效率高的特点。通过分析均衡电路的模型,配置电路的参数,有效地解决了串联电池组电池不一致的问题。     

改进锂离子电池主动均衡充电控制方法

电动汽车的主要驱动动力是锂离子电池,当前电池充电均衡技术的不成熟成为制约电动汽车普及化的最大难题,从而严重影响了电动汽车的性能。设计一种以双向Buck-Boost拓扑为主电路的主动均衡控制系统,采用神经网络与无迹卡尔曼滤波器(UKF)相结合的估算方法估计荷电状态(SOC),并以SOC作为主要的均衡判据,提出了一种改进主动均衡控制策略,实现了锂电池组在充电过程中的主动均衡,并通过MATLAB仿真分析。实验结果表明:电池组能够较好地完成各单体电池间的能量均衡,所改进的主动均衡控制方法可以更加有效快速地达到均衡目标,同时能量损耗较少,证明了该方案的可行性。     

动力电池组分组式均衡方案研究

为了提高电动汽车的续航里程,延长动力电池组的使用寿命,针对各单体电池间的不一致性问题,以buck-boost变换器法与传统多变压器法为基础,提出一种新型的分组式双向均衡方案,此方案在电池充电和放电阶段都能实现均衡。给出了以SOC为参量的控制策略,并在Matlab-Simulink环境下搭建均衡模型,进行仿真实验,结果验证了此方案的可行性。     

基于反激同步整流技术的电池均衡装置研究

电动汽车动力电池组单体电压不一致会导致电池性能下降,寿命缩短。应用同步整流技术,研制了一款动力电池均衡充电装置,通过均衡装置的快速充电,消除了单体性能差异对电池组的可靠性影响,降低了电动汽车的运营及维护成本。实验及实际应用情况表明,该设计运行可靠、各项指标满足要求,且成本较低,具有很强的市场竞争力。     

基于日常片段充电数据的锂电池健康状态实时评估方法研究

实时评估电动汽车动力锂电池的健康状态(stateof health,SOH)对电动汽车的维护至关重要。针对实际应用中电动汽车电池具有放电容量测量不稳定、测试负载重,操作不方便等问题。该文首先研究基于充电容量计算电池健康状态的可行性。然后,建立充电容量SOH模型将电池充电容量的估算转换为电池全充所需时间的估算。由于锂电池实际充电时的数据是片段的,提出基于扩展卡尔曼滤波和高斯过程回归的全充时间估算算法,解决了片段充电数据预测电池实时全充时间的问题。最后,通过实验仿真,验证了高斯过程扩展卡尔曼滤波在锂电池健康状态评估中的针对性、有效性和实时性。     

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。     

太阳能光伏发电系统管理与维护(三)

7.电池均衡充电(1)由于电池组在使用过程中各单体电池有时会产生端电压、电解液密度和容量等的不均衡现象,为使各单体电池都达到均衡一致的良好状态,在下列情     

锂离子电池温度特性的研究

动力蓄电池作为纯电动汽车的动力来源,是提高整车性能和降低成本的关键一环,其温度特性直接影响电动汽车的性能、寿命和耐久性。针对锂离子电池在低温环境下放电容量低及单体之间温度不均匀的问题,合理设计了电池包结构,选择合适的热管理方式,保证电池包内各个单电池工作在合理温度范围内的同时尽量维持包内各个电池及电池模块间的温度均匀性。     

锂离子电池组容量差异辨识方法研究

电池组中普遍存在的不一致性问题,是制约电池组可用容量的重要因素之一。电池组内电池单体参数的差异性是描述电池组性能的重要指标,其中容量差异直接与电池组可用容量和优化控制等息息相关。文中对充电电流变化时电压曲线可进行简单缩放进行合理假设。基于该假设,建立一种快速容量差异辨识的方法,并从多种角度分析验证该方法的合理性和适应性。采用容量增量分析法修正SOC和内阻造成的估算误差。将该方法应用于具有较高电压采样精度和宽SOC工作范围的电池组充电数据上,基础算法误差低于2.5%,经修正后辨识误差可小于1.5%。该方法可以用于描述电池组内单体容量的不一致性,为电池组的均衡和维护提供参考。     

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。     

Battery Management System Used in Electric Vehicles

A battery management system(BMS) which contains state of charge(SOC) determination,battery charging control and its optimization,and cell balancing is proposed.Thevenin’s model having a RC network characterizing the battery polarization is used for SOC determination.The polarization voltage of the battery model is identified using the nonlinear least square technique.The paper presents a new SOC definition method considering the SOC limit of each cell for battery pack in series.The relationship between the battery current and polarization voltage is analyzed.And then the battery charging approach that the charging current can be adaptively adjusted by the polarization voltage control system is investigated based on fuzzy logic control theory.Cell balancing control strategy is also proposed based on the principle of the maximum use for the capacity and energy of the battery pack.     

锂离子储能电池成组方式优化

电池组内单体电池的分散性问题降低了电池组的可用容量和循环寿命.针对电池成组方式对电池组可用容量与循环寿命的影响问题,基于电池的Thevenin等效模型,分析了并联电池间不平衡电流交叉现象产生的原因及作用;研究了不同成组方式对电池组可用容量的影响,提出了表征电池组容量分散性的容量极差和容量分散度指标;通过仿真分析,得到了提升电池组可用容量的组合方式.搭建了电池组性能测试平台,比较了6种拓扑结构锂离子电池模组的寿命衰减特征,遴选出了减缓电池组循环寿命衰减的成组结构.     

基于放电平台期的Wkmeans退役锂离子电池分选方法

针对退役锂离子电池单体之间由于生产过程及后续工作环境的不同产生的不一致性差异对分选后电池成组性能的影响,提出一种基于放电平台期参数的锂离子电池分选方法.以磷酸铁锂电池为研究对象,通过研究电池组不一致性的影响因素确定聚类的指标,进而进行放电实验,得到电池的电压、电流、容量等时序数据,并通过固定电压窗口的方法得到放电平台高...     

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。     

面向不同电流工况的锂离子电池改进EECM研究

锂离子电池是新能源汽车动力系统的核心,基于模型的电池管理系统(battery management system,BMS)是保证电池性能充分发挥的关键。然而现有BMS主要采用等效电路模型(equivalent circuit model,ECM),尚未考虑放电倍率对可用容量的影响机制,导致模型在不同放电倍率下以及低荷电状态(state of charge,SOC)区域会存在明显的端电压仿真误差,影响算法精度;尤其是BMS无法准确估计电池放电截止条件,剩余放电电量(remaining discharge capacity,RDC)估计误差大,可能导致电池电压骤降甚至整车抛锚等严重后果。针对以上问题,文中以考虑内部扩散机制的扩展等效电路模型(extended equivalent circuit model,EECM)为基础,对不同倍率的放电电压容量增量(incremental capacity,IC)曲线进行对比分析,利用能斯特方程构造不同放电倍率下的容量-开路电压曲线,提出改进的EECM。所提改进EECM在不同电流倍率和动态工况下的端电压仿真误差均小于传统ECM和EECM,可以提高RDC估计的准确性,有应用于实际BMS的潜力。     

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。