锂电池组的两级均衡充放电控制策略

针对电动车辆锂电池组中单体电池数量较多,导致控制复杂且各单体电池充放电不一致等问题,根据电源双向主动均衡理论,提出了一种基于一级对称多绕组变压器和二级直流-直流变换器的两级均衡拓扑及控制策略。运用极差法,分别以电池模组之间电压一致和模组内单体电池电压一致为控制目标,对电池模组和组内单体电池进行能量均衡分配。建模分析表明:本文所提出的均衡系统在充放电期间,使电池模组之间电压和模组内单体电池电压离散度均保持在2%以内,均衡时间为0.5 ms,相较于直流-直流变换器,均衡时间缩短了33.3%。     

基于反激式变换器的锂电池组主动均衡电路

串联锂电池组大多采用相邻电池单体间能量转移的方式进行均衡,均衡效率低、时间长.为提高锂电池组的均衡效率,提出一种基于反激式变换器主动均衡电路拓扑.该电路拓扑包含4个均衡模块,利用耦合电感作为储能元件将能量从电量高的电池单体转移至其余电池单体.该拓扑结构简单,便于控制,且各模块可同时均衡,有效提高均衡效率、缩短均衡时间.在MATLAB/Simulink中仿真,与传统多电感均衡电路和基于双层Buck-Boost均衡电路进行对比.结果表明:所提出均衡电路效率高且能达到较高精度,有效提高均衡速度,缩短均衡时间.     

再生能源发电中考虑SOC的复合储能控制策略

为了维持微网中各发电单元输出功率与负荷功率的瞬时平衡,需要储能单元频繁地充放电,对传统大功率锂离子电池的内部温度等产生较大的负面影响,导致电池容量积累性亏损并在短时间内快速下降,缩短其使用寿命。文中提出了适用于微网的超导磁储能与锂离子电池混合储能结构,将SMES与锂离子电池通过各自DC/DC变换器并联到直流母线,并推导了混合储能的简化模型,利用滑动平均滤波法将波动功率高频部分分配给SMES,低频波动部分分配给锂离子电池。根据不同的SOC工作状态(正常,警告,报警等),动态调节滤波时间常数,从而调节功率分配。该HESS在风力发电中的仿真试验验证了所提出的混合储能拓扑及滑动平均滤波法动态分配策略的有效性。     

基于数字受控源的高精度锂电池组储能方案

提出了一种基于数字受控源, 由纯硬件实现控制算法的锂电池组储能方案。该方案能够同时检测锂电池组中各单体电池的状态, 并通过稳定且高精度的数控电信号输出, 为锂电池组提供最佳的储能模式, 解决了传统充电器控制方式中相对粗糙的信号采集与控制所造成的电池寿命缩短的问题, 并消除了充电过程中电池爆裂等安全方面的隐患。在一些不稳定的可再生能源供给的采集与存储等应用场所, 这种可靠、精确且通用性强的锂电池组的储能管理方案得以实施, 可为锂电池供电系统发挥出最优性能提供保障。     

基于储能单元SOC的改进下垂控制策略

针对孤岛直流微电网中的储能单元间荷电状态(state of charge,简称SOC)不均衡的问题,提出基于储能单元SOC的改进下垂控制策略.分析各储能单元SOC及其在一定时间内的变化率,对各储能单元设置独立的下垂系数,实时控制各储能单元充放电电流,实现SOC均衡控制.采取更新指数的方法解决均衡速率逐渐变慢的问题.在Matlab/Simulink中仿真验证改进控制策略,结果表明:相对于传统下垂控制策略,改进下垂控制策略能实现各储能单元SOC均衡控制,且提升了均衡后期的SOC均衡速率.     

一种基于IMM-ABSE算法的锂离子电池组SOC估算

信号噪声干扰、电池模型对温度与老化的适应性及单体不一致性等因素直接影响电池组电荷状态(State of Charge,SOC)估算精度.为实现锂离子电池组SOC的准确估计,提出了一种使用交互多模型(Interacting Multiple Model,IMM)和自适应电池状态估计器(Adaptive Battery State Estimator,ABSE)相结合的估算方法.首先,基于电池组综合特性建立电池交互模型,通过ABSE对单体SOC进行估算并嵌入IMM模型中.然后,计算各模型的信息分配因子,并根据信息分配因子对各模型的SOC进行概率融合,得到精度较高的电池组SOC.最后,在不同温度的组合工况下,评估该算法的鲁棒性和普适性.实验结果表明,该方法适用于系统输入信号存在噪声、全气候工况和单体间存在不一致性的环境,在有效充放电期间平均误差小于2%.     

压差＋查表法的锂电池组均衡控制策略

锂电池以其非记忆性,高工作电压和能量密度,低自放电率,使用寿命长等优点成为了储能元件的首选,在电动汽车及通信系统等方面得到了广泛应用.然而在使用过程中,由于其单体电池的不一致性导致电池组可利用容量有限,甚至单体电池可能出现过充或过放,从而影响整个电池组的寿命.因此,很有必要采用适当的均衡方法来实现单体电池间的均衡.本文提出了一种基于压差＋查表法的均衡控制策略,通过查找压差——频率表来调整对应开关管的开关频率,从而调整均衡电流,确保电池组中每个单体电池能够同步、快速、高效的完成均衡.文中给出了详细的参数计算及控制框图,仿真跟实验结果表明提出的策略有效提高了锂电池组的均衡速度及效果.     

电动汽车锂电池组的新型双向均衡法

由于电池制造工艺的制约导致生产出的电池间存在一定的离散性,多次充放电后不一致性更加严重,因此有必要对电动汽车电池组进行均衡.在分析了锂电池间不一致性的基础上建立了双向均衡结构,采用粒子滤波PF(Particle Filter)法估算电池初始剩余电量SOC(State Of Charge),提出了先让高SOC电池放电和先给低SOC电池充电的均衡法.该方法相比传统基于充电电压的均衡法能更精确的反映电池能量状态.实验结果表明,对于要求低能耗的系统采用先让高SOC电池放电均衡至±2%平均SOC界限范围;对于要求均衡结果一致性较高的系统采用先给低SOC电池充电均衡至±1%平均SOC界限范围.该均衡方法有效改善了电池组间的不一致性,对于提高电动汽车锂离子电池的使用寿命和续航里程具有实际意义.     

动力锂电池变电阻均衡充电方法研究

针对动力锂电池组中单体电池之间电压不一致性,提出一种变电阻均衡充电方法。在分析了单体电池间电压不一致性的原因、设计数字可变电阻器和可变电阻仿真模型的基础上,采用Matlab/Simulink软件对可变电阻均衡充电进行仿真,根据电池端电压大小调节均衡电阻值。结果表明变电阻均衡控制可使电压误差控制在0.3 mV以内,有效的减小单体电池之间的不一致性、延长电池的使用寿命。     

基于CAN总线的电动车锂电池管理系统

从低成本、环保角度出发,设计了一款基于STC89C52和CAN总线功能完善的电动汽车锂电池管理系统.电动汽车锂电池由多个单体锂电池串联而成.该系统通过DS2438对单体锂电池参数采样送到STC89C52处理,采用开关电容均衡,避免单体电池充电过量或不足,用算法实现SOC(剩余电池容量)估算,通过CAN总线实现模块间以及汽车主控制器的通信.实现对锂电池实时监测、管理,提高电池的使用寿命、安全性能.