串联锂离子电池组均衡拓扑综述

锂离子电池是广泛应用于电网、电动汽车、商用及家用储能系统的重要储能电池技术,其中电池组均衡管理技术是电池组安全、高效运行的重要保障.文中对串联锂离子电池组均衡拓扑结构的研究进展进行综述.首先介绍电池均衡系统及其发展历程,其次分别介绍基于电容、基于电感、基于变压器和基于变换器的均衡拓扑结构的工作原理及其优缺点,重点阐述均...     

串联锂离子电池组均衡策略研究

锂离子电池组的不一致性导致电池组增加过充电或过放电风险,使电池易于老化,进而使电池组的可用容量和寿命下降。基于此问题设计了一种改进的Buck-Boost均衡电路,使串联电池形成能量循环回路,提高均衡速度。根据锂离子电池的开路电压(OCV)-荷电状态(SOC)曲线的特点,将电压和荷电状态共同作为均衡变量。采用模糊逻辑控制(FLC)动态调节均衡电流,减少均衡时间,提高效率。在Matlab/Simulink仿真平台上搭建了均衡系统,将传统Buck-Boost均衡电路与改进后的Buck-Boost均衡电路进行了比较,仿真结果表明,改进后Buck-Boost均衡电路的均衡时间缩短了34%。与均差算法相比,静态、充放电条件下FLC均衡时间分别减少了51%、48%、46%,能量效率提高4.88%,电池的不一致性降低。     

电动汽车锂离子电池组电压巡检系统设计

在电池管理中对各锂离子电池单体进行电压准确测量是开路电压法判断电池电量并进行均衡管理的重要部分。本文针对现有电压巡检系统不足做了简要分析,设计了一种利用光耦合控制开关器件组成开关阵列对电动汽车锂离子电池组进行电压测量的系统,详细分析了各部分电路的工作原理,并给出了实验数据。经实验,该电路能可靠、准确地对串联电池组的电压进行测量。系统具有一致性好、抗干扰能力强、实用性强等优点。     

高电压锂离子电池组检测方案设计

为使电池组对外能够提供足够的能量和高电压,通常都是由多节单体电池串、并联而成.提出了一种由TM320LF2407A的DSP芯片对每个电池模块进行检测的方案.每个模块单体电池电压的采集由OZ890完成,给出了CAN接口电路,电流采集和内阻测量的原理图,该方案提高了锂离子电池组的安全性和可靠性.     

动力锂离子电池串并联仿真技术研究

由于不一致性问题和短板效应的存在,动力锂离子电池串并联成组后性能会比单体进一步降低。以新电池筛选以及旧电池梯次利用为背景,选取电学模型分析了储能系统用大容量锰酸锂电池和磷酸铁锂电池的模型状态参数,并通过等效电路的微分方程建立了单体电池和串并联电池组的计算机仿真模型。为验证仿真模型精度以及分析串并联仿真结果,分别对不同内阻分布、荷电状态分布和单体容量分布的筛选结果进行倍率充放电实验,研究了单体电池参数不一致程度和串并联连接方式对电流不平衡度的影响。本文提出的串并联仿真方法为评估动力电池组和储能系统的性能提供了重要手段。     

电压检测电路对锂离子电池组的影响

对锂离子电池组中的电压检测电路进行了分析,设计了一种实用的电压检测电路.通过10只锂离子电池组的循环寿命实验,验证了电池组中单体电池随着循环的进行,差异变大;通过提高输入阻抗的方法,研究电池组循环寿命,结果表明:检测电路的设计应该考虑对电池组一致性的影响;提出了在实际应用中,减小电压检测电路对电池组的影响的方法.     

锂离子电池组均衡充电的研究进展

锂离子电池组均衡充电是动力电池使用技术的重要组成部分,均衡充电技术的应用直接影响电池组的性能与使用寿命。分析了均衡充电的原理及化学、物理实现方法,结合均衡充电的分类,介绍了国内外均衡充电的研究进展,并指出均衡充电的研究方向。     

串联锂电池组内短路模型与检测方法研究

内短路是引发锂电池热失控的主要因素,锂电池内短路检测对于预防热失控的发生具有重要意义。在锂电池二阶RC模型的基础上,采用并联电阻等效替代法,分析了正常状态与内短路状态下锂电池的电压和荷电状态(state of charge, SOC)变化特点。采用Simulink搭建仿真模型,得到内短路状态下电池电压与SOC数据,以六节串联锂电池组为例,通过分析电压与SOC变化速率的一致性实现内短路检测。结果表明,当电池组内有电池发生内短路时,该节电池的外电压低于其他电池,并且SOC变化速率较其它电池快,本文提出的检测方法能有效检测出串联电池组的内短路。     

锂离子电池组风冷结构设计

通过CFD分析软件进行仿真分析,研究了电池组风冷结构对流场与温度场分布的影响,并由温度实验验证了该风冷结构的冷却效果.此种结构提高了电池组内部温度场均匀性.电池组在1C充放电条件下,电池组内部测量点温度在294 ～ 296.8 K,同一时刻测量点温差在2K以内.     

航天锂离子电池组均衡器的研究

阐述了锂离子电池组充电均衡器详细设计,在各个工作状态并选用不同的电路参数对均衡器电路进行了试验验证。该方案通过软件均衡与硬件均衡技术,成功实现了7节串联锂离子蓄电池充电均衡管理功能,并给出了详细的软件均衡的结果,与以往的锂电池组充电均衡方案相比,电路适应性强,各方面性能均比较理想,具有很好的实用性。     

动力锂电池组充放电智能管理系统设计与实现

锂离子电池组充放电过程中对电压、电流和温度比较敏感,而且各单体电池存在不一致性.提出了一种新的锂电池组充放电智能管理系统,能够实时检测电池组单体的电压、电流和温度,控制电池组均衡充放电,并实现对电池组充放电过流保护和负载短路过流保护.系统具有集成度高,体积小,精度高,反应快并能够灵活地扩展系统容量等优点.     

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。     

基于并联电池组的预充算法研究

在设计储能系统时,电池组以并联方式提高能量,但并联电池组的电动势存在不均衡性,导致电池组之间产生"环流"现象。为解决此问题,根据预充电路提出相应的预充算法,该算法基于C#设计平台,比较预充时间与预充时间的阈值,在预充时间满足的条件下,计算各电池组总电压的差值,比较最大差值与预充总电压差的阈值,若最大差值满足条件,则停止预充,手动启动PCS,实现对整个系统的充放电。实践证明:该算法能够提高并联电池组电动势的一致性,避免环流造成电池过充过放,影响其寿命,进而可提高整个电池组的输出功率及使用效率。     

电动汽车电池仓内温度场数值模拟

利用FLUENT软件建立相应的数学模型,对不同尺寸的电动汽车电池仓内温度场进行模拟计算,得到了电池仓的最佳尺寸。在此条件下改变电池仓的送风温度,对比电池的温度场变化,获得了最佳送风温度,为电动汽车用锂离子电池仓的温度优化提供理论依据。     

车载动力电池组温升特性仿真及实验研究

利用ANSYS有限元软件对车载LiFePO4锂离子电池组进行温升特性仿真分析,同时,通过高低温实验箱和放电电流控制器模拟电池组的工作环境,对锂离子电池组进行了放电实验,对电池组温升特性进行了分析,以验证ANSYS模拟仿真的正确性与真实性,据此获得锂离子电池热稳定性及安全性随放电电流、温度变化的规律,以及在电池组串联过程中随体积/表面积之比变化的规律,以得到其更真实的热特性。     

基于Fluent的锂离子动力电池箱二维热模拟

根据单体锂离子电池的生热模型估算生热率,并使用CFD软件对35 Ah动力锰酸锂强迫风冷电池箱建立二维有限元模型求解,得出温度分布结果与流场分布结果。对该电池箱内的温度进行了实验测量,对比分析了模拟和实验的结果,结果表明二维模拟结果与实验结果较为吻合,可用来初步研究电池箱内的温度分布。通过分析现有箱体内部温度分布情况,提出了电池箱散热设计的优化措施。     

基于优化的Thevenin模型的镍氢电池仿真

针对镍氢动力电池开路电压的动态滞回特性,在Thevenin仿真模型的基础上对开路电压的选取进行优化,仿真模型主要优化开路电压与历史充放电方向的关系。对镍氢电池进行混合脉冲功率特性测试(HPPC),用递推最小二乘法对模型参数进行系统辨识,用Simulink搭建电池Thevenin经典模型及优化模型,用变电流对模型进行仿真分析。仿真结果表明:优化模型输出平均电压误差10 mV,对于电动汽车的实际工况而言,优化模型更能体现电池特性。     

LTC6802-2在高压锂电池组测控系统中的应用

实现了以LTC6802-2为主的大规模高压锂电池组的监控系统,成功实现了192节串联锂电池的监控,通过增加对等的监控单元可扩展到47 000节。除了一般电池组监控系统的电压实时监测、自动平衡、温度监测等功能外还可接驳上位机,与集成了Modbus协议的工控组态软件组成功能更强的锂电池组监控系统,可对数据进行查看、记录、分析等。     

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。     

磷酸铁锂动力电池组循环后的一致性研究

将20支锂离子动力电池组成两个十串的模块,分别进行1 C的常规循环和工况循环,对循环后的单体电池进行一致性分析,并根据分析的结果对电池的分选配组以及电池管理系统提出相应的建议,希望以此来延长电池组的使用寿命。