Design and development of battery management system (BMS) using hybrid multilevel converter

ABSTRACT

Batteries that are integrated to the renewable system have to bear a wide range of operational conditions such as varying rates of charge/discharge, depth of discharges, temperature fluctuations and so on. When these batteries are connected in series, after several charging and discharging cycles, the voltage and state-of-charge (SOC) imbalance will occur between different batteries. In the proposed topology, the hybrid multilevel converter is used along with auxiliary battery to get constant output voltage during discharging and store excess power during charging. As a result, the voltage and SOC get balanced and also overcharging and discharging can be avoided. The multilevel output is used to improve the performance of the load and battery lifetime.     

延长消防备用蓄电池寿命的技术研究

介绍一种激活消防备用蓄电池活性物质的脉冲集成控制电路,该电路利用脉冲发生器产生的脉冲不停地作用于备用蓄电池的两个电极,使消防备用蓄电池在充放电的同时,抑制蓄电池活性物质的硫酸盐化,解决蓄电池的极化效应,有效地延长了消防备用蓄电池的寿命,改善了蓄电池容量下降现象。     

热处理对锂离子电池热失控特性的影响研究

为了探究外部高温对不同荷电状态锂离子电池热失控特性的影响,将三种荷电状态的18650 型锂离子电池分别热处理至80、100 ℃,在常温下静置24 h 后通过热流道加热线圈使其热失控并分析电池的温度、电压等特征参数。研究表明,同一热处理温度下,锂离子电池荷电状态越高其热失控现象越剧烈,热失控温度越高,电压下降时间越早。同一荷电状态下,热处理至80 ℃的锂离子电池热失控现象更剧烈,热失控温度更高,电压下降时间却更晚。试验结论可为锂离子电池的安全运输、存储及应用提供理论依据。     

储能电站用锂离子电池热失控早期预警参数研究

讨论储能用磷酸铁锂电池在过充条件下的电压、表面温度以及所释放特征气体浓度特征参数变化规律,分析热失控机理、发展过程和早期预警阈值。实验结果表明：过充可促发电池内部一系列放热化学反应,引起温度、电压升高并伴有大量可燃气体产生,其中H2 含量最高且最先被气体探测器感知;电池电压、表面温度和H2 质量浓度特征参数建议报警范围分别为：4.8～6.6V、60～116 ℃、20～50 mg/L。     

低温热能转化为电能自供电装置的研究

摘要本文研究了半导体温差发电器件的输出电压与温差的关系,设计了一种将低温热能转化为电能的自供电装置。以暖气片或暖气管道为热源,利用两片温差发电器件产生不稳定的直流电源。采用03V超低压充电泵S-882Z与DC／DC相结合的稳压电路,最大限度地将低温热源转化的电能用于充电电池充电、热量表供电。充电管理芯片MCP73831用于保护充电电池和实现完全充电。     

梯次利用磷酸铁锂方形电池过充火灾危险性研究

为了掌握梯次利用磷酸铁锂电池火灾的发生规律,采用不同过充方式和不同过充倍率对梯次利用磷酸铁锂方形电池(容量为25 Ah,SOH=80％)充电,考察在绝热条件下电池的燃烧爆炸特性.试验结果表明:当某型电池安全阀打开后停止过充,电池可能仅出现喷射烟气现象,不会发生火灾.当该型号电池安全阀打开后持续过充,充电倍率超过0.5 ...     

三元锂离子电池直径和荷电状态对热失控传播影响研究

随着我国新能源汽车的不断发展,锂离子电池作为新能源电动汽车最重要的储能设备,由于其能量密度高的特点,存在着燃烧迅速、爆炸并触发相邻电池热失控传递的热安全危险,制约着更规模化的应用和推广,严重威胁着人员的生命财产安全。电池的热失控主要与其电池形状、荷电状态、连接方式等有关。而在不同荷电状态和不同直径的耦合条件下的电池热失控研究是提高锂电池安全性能的研究重点。为了探究锂离子电池热失控传播过程的主要影响机制,采用不同直径（10440型、14500型、18650型、21700型、26650型和32650型）和不同荷电状态（50%、70%、100%）的三元锂离子电池为研究对象,考察其在一维线性排列方式下的热失控传播时间及热失控空间传播速率变化特征,进而深入分析电池直径和荷电状态对热失控传播时间及热失控空间传播速率的影响机制。采用实验数据、传热学理论以及无量纲分析相结合的方法建立了阻断电池热失控传播链的计算模型,进而预判电池间的热失控传播时间,结合无量纲分析得到了不同荷电状态（50%、70%、100%）电池热失控传播时间与电池直径（10,14,18,21,26,32 mm）的特征关系,提出了一维排...     

铅酸电池剩余放电时间预测方法研究

铅酸电池被广泛用于工业、军事、日常生活中,主要是作为UPS的备用电源,它作为一种独立的电源,具有可靠性高、使用方便、机动性好等优点。本文依据铅酸电池的特性,在对大量数据进行分析的基础上,通过寻求铅蓄电池放电电压与剩余放电时间之间的联系、放电电流与剩余放电电量之间的联系,从而推出一种简便可行的电池剩余放电时间预测方法。     

24V/5A太阳能控制器设计

近年来再生能源技术广受重视,而太阳能发电由于有先进的电力电子技术辅助,已成为极具潜力的再生能源之一。文章介绍了太阳能电池的基本原理和伏安特性,提供了一套小24V/5A太阳能控制器的电路。该电路将太阳能电池阵列与蓄电池直接耦合,采用低功耗的单片机P87LPC767作为控制回路的核心,实时测量蓄电池的端电压,通过脉宽调制控制太阳能电池阵列的充电电压,并通过功率管控制蓄电池与负载的通断,实现对蓄电池的放电保护。     

18650 三元锂电池组热失控蔓延规律研究

为探究电池数量、荷电状态和电池间距对18650 三元锂电池组热失控蔓延的影响,设计并搭建了电池过充引发失控过程特征参数测量的实验平台。结果表明：在本文实验条件下,单粒主发电池初爆到火焰熄灭过程约13 s,且不能引发其他电池热失控;但2 粒主发电池失控可引发60%SOC 以上或电池间距2mm 的单粒被发电池热失控,而40%SOC 或间距增至3 mm 以上的单粒被发电池未失控。由此可见,足够电量的被发电池须在主发电池失控过程中获取足够热量和热流强度才会引发失控。由此可推出,若电池箱内空气中含足量有效抑爆剂,能够避免明火燃烧;若增加主发与被发电池之间热阻,同样能够避免电池组的热失控蔓延。     

电解液阻燃添加剂对锂离子电池针刺安全性影响试验研究

分别采用正极为三元材料的电池和正极为三元磷酸铁锂混合材料的电池考察针刺过程中的电池电压和温度的变化，研究发现三元电池的安全阀喷口温度744.8 ℃，三元磷酸铁锂混合材料电池的安全阀喷口温度380.3 ℃；考察了加入电解液阻燃添加剂后电池针刺过程中的电压和温度变化，加入阻燃添加剂后，三元电池安全阀喷口温度为618.7 ℃，与未加阻燃添加剂的电池相比，温度下降了126.1 ℃；三元磷酸铁锂混合材料电池安全阀喷口温度277.6 ℃，与未加阻燃添加剂的电池相比，温度下降了102.7 ℃。表明阻燃添加剂有显著的抑制电池内部热失控的作用，对于电池针刺安全性有明显的改善。     

三相逆变电源设计与实现

设计一款三相逆变交流电源,输出正弦信号频率为50Hz,负载Y型连接时线电压有效值可达24V,负载线电流有效值最大为2A。系统由三相逆变驱动主电路、滤波电路、STM32最小系统、信号隔离电路、SPWM(正弦脉宽调制)信号发生器、电压和电流测量电路和LCD显示等功能电路组成。测试结果表明,室温下输入直流电压为36V,负载线电流有效值Io在0~2A间变化时,各相负载调整率不大于0.3%,电能转换效率可达88%。     

废旧锂离子电池短路火灾的触发机理及危险性

研究废旧锂离子电池短路火灾的触发机理,定量评估电池仓储的危险性.以实际仓储环境中的废旧锂离子电池为研究对象进行短路试验,结果表明废旧锂离子电池正负极耳相互接触危险性远大于通过其他导电物质连接;不同SOH条件下废旧锂离子电池短路试验表明,废旧锂离子电池容量过低可能会使电池更容易发生失控着火;在100％SOC(电池荷电状态...     

金属氧化物避雷器漏电流传感器的设计

现有的金属氧化物避雷器漏电流传感器使用光纤传输数据时,采用的是电压信号传输的方式。传输的电压信号和漏电流成比例。由于信号幅值不恒定,存在传输距离短、效率低等问题。同时,现有的避雷器漏电流传感器一般采用外供电源方式,外供电源方式当雷电进入时会有被打坏的可能;若采用电池供电,由于电池有一定寿命,需要定时更换。为此介绍了一种自取电源,能适合光纤传输的,传输距离远,效率高的避雷器漏电流传感器。能精确地将避雷器上的漏电流转换为频率和漏电流大小成正比的光脉冲信号。经过多个变电站应用,效果良好。     

岩体单孔及群孔齐发爆破爆炸荷载数值分析

 采用广东岭澳核电站现场岩体的力学特性和基岩爆破参数，利用高能炸药的状态方程模拟岩石乳化炸药的爆炸过程，并假定岩石在爆炸产生的高应变率和高压环境下符合率相关的弹塑性本构关系，由此利用显式动力分析方法模拟单孔柱状装药和群孔齐发爆破柱状装药情况下的岩体爆炸应力波的传播过程，分析岩体爆炸粉碎区边界峰值应力的变化情况和衰减特征，并与相关理论公式进行比较，得到单孔和群孔齐发爆破情况下岩体爆炸荷载随装药量的变化规律。研究结果表明，爆源近区岩体爆炸冲击波压力急剧衰减；岩体爆炸峰值应力随装药量增加而增加；拉应力随药量的增长幅度远比压应力小；单孔药量的变化对岩体爆炸荷载的影响大于最大段药量的影响。工程实践中采用多爆孔小药量的爆破方式能有效减小岩体动态响应。     

大型火灾图像数据集的设计及建立

摘 要：当前火灾图像识别方法主要依赖于大数据集,在样本不足时会出现探测结果不可靠。针对国内外普遍缺乏火灾图像样本的问题,根据火灾探测算法开发和评估需求,建立样本数量充足且包含多种应用场景的大型火灾图像数据集。为确保火灾图像数据集完备与有效,通过数据集开发并评估多个图像型火灾探测算法,分别对数据集的开发有效性和评估有效性进行试验。试验结果表明：数据集具有较好的普适性和有效性,可以为图像型火灾探测算法的研究提供基础平台。     

空运状态下锂电池热失控释放气体特性研究

为定量研究空运锂电池热失控危险性并为其批量运输提供理论指导,对不同荷电状态和负压环境下的锂电池开展热失控试验,确定锂电池在不同条件下热失控释放气体的释放特性。利用GC-MS 确定不同荷电状态及负压环境下气体组分,并利用气相色谱仪确定不同条件下锂离子电池热失控释放气体各组分的含量。试验结果表明,在锂电池发生初爆时,不同荷电状态对热失控释放气体量有显著影响,荷电状态在10%及以下时热失控释放气体量较多并且初爆温度较高。不同荷电状态对生成气体中组成成分影响较小,对组分含量影响较大。热失控释放气体量随着负压程度的增加而增大。     

首都体育馆供配电系统分析

文章介绍了首都体育馆供配电系统,进行了负荷统计,说明了变电站设置情况,对10kV配电系统的一次接线和二次保护方案进行了分析,说明了环网接线和合环操作的优点。     

变频器在中央空调中的应用

变频器具有明显的节能效应,变频器工作时,可根据中央空调的负荷变化调整中央空调工作电源电压和周期达到所需转矩。本文阐述了变频器在产品性能、运行周期的功率及后期正常维护的优越性。     

电动自行车充电保护系统设计研究

以铅酸蓄电池为研究对象,针对蓄电池起火爆炸原因设计基于单片机的充电保护系统。分析铅酸蓄电池充电起火的机理,介绍系统的软硬件组成,对基于Proteus 7 的单片机系统进行仿真。模拟结果表明,基于单片机的充电保护系统可以实现发生两个及以上主要失控现象时的自动断电报警功能。保护系统可对电池充电过程进行火灾预防保护,对电池充电保护装置后续研发提供一定参考。