磷酸铁锂电池组的均衡充电研究与应用分析

针对车载磷酸铁锂动力电池组串联充电的需求,搭建了磷酸铁锂动力电池组管理系统,对动力电池组进行了串联充电试验。分析了电池组串联充电过程中单节电池电压和荷电状态不一致的情况,讨论了电池组单节电池的分散性对充电性能的影响,提出了对单节电池进行小电流补充充电的均衡方法,使电池组中单节电池的荷电状态基本相等。理论分析和试验验证表明,电池组串联充电末期,单节电池之间电压相差较大,荷电状态有一定差异,对单节电池补入少量电量(小于5%)即可使得电池组荷电状态一致性得到较大的改善。提出一种阶段式动力电池组均衡充电方法,从而可以避免动力电池组个别电池过充,而其他电池充不满的问题。     

基于可重构电路的电池组充电均衡方法

为缓解锂离子电池组在恒流充电结束后因压降导致的电池组电压不一致问题，提出了一种改进型可重构均衡电路。在电池组充电过程中，改进型可重构均衡电路可等效为传统可重构电路，通过可重构电路控制各个电池充电状态，使电池组在充电过程中达到均衡；充电结束后并静置一段时间，通过改进型可重构电路中的Buck-Boost电路进行再均衡。改进型可重构电路能够在保证充电均衡的基础上对因压降现象而造成的电池组电压不一致进行再均衡。最后，通过搭建实物平台对该改进型可重构均衡电路进行验证，并与传统可重构电路进行比较，实验结果表明该均衡电路具有良好的性能。     

动力锂电池组充电管理电路设计

为了解决动力锂电池组使用中的一致性问题,本文提出了一种均衡充电管理电路的实现方案.首先分析了单体锂电池的特性;然后在比较各种均衡充电理论的基础上,选择部分分流法作为设计思路,进行具体电路设计.多次锂电池组充放电实验表明,该均衡充电管理电路能有效改善电池组充电的一致性,提高电池组工作性能,延长使用寿命.     

电动汽车电池组快速充电研究

为应对气候变化,许多企业在研究电动汽车,电池组的快速充电是重点研究的技术.针对锂离子电池的特性,提出了限压变流脉冲的充电方法,缩短了充电时间,并针对电池组存在状态不平衡的问题,设计了充电均衡控制电路.     

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.     

无线充电装置及其电池管理系统设计

无线充电技术是一种利用电磁感应(即电感耦合),将电能从供电端递送至用电端的技术.BMS即电池管理系统,是负责处理动力电池组实时状态的重要装置,起到了保护电池组与用电设备的稳定性和安全性的作用.本文设计了无线充电装置的电路及其电池管理系统(BMS),并具备SOC的估算以及电池组保护功能,有效地实现了电池组的主动均衡.通过上位机软件监测电池组的状态信息,结合实验验证了设计的正确性.     

一种电动汽车锂离子动力电池组一致性评估及维护方法

锂离子动力电池组一致性好坏直接影响着电动汽车使用效率。为了方便动力电池组的使用及维护,需采取一定的方法对电池组一致性进行监控。该文提出一种基于单体电池电压值标准偏差的锂离子动力电池组一致性评估方法,并将电池组一致性分为四个阶段,根据不同阶段采用不同的维护策略。实验通过对电动汽车锂离子动力电池组进行充放电测试,采用文中提出的方法获得了四个阶段的电池组一致性评估曲线,为电动汽车电池使用及维护提供指导。     

利用PWM控制的简易高效电池均衡系统

为提高串联电池组充电过程中的一致性,提出了一种简易高效的均衡控制系统.在此系统中,通过DC-DC转换器利用PWM均衡所有电池单元电压.通过软开关电感补偿的方法可以减小转换时的浪涌和噪声.此系统适用于电动汽车、便携式个人电脑、UPS等.     

优化均衡充电技术及智能充电系统

该成果根据电动车辆运行时电池组的总体期望目标，深入研究对电池充放电的全面要求，即无伤害的充电方式，充电过程优化控制算法，充电机应该具有的智能，特别是如何充电才能延长电池的使用寿命及修复式充电方法，并开发了均衡充电电路和实现均衡的控制算法。     

一种能量转移型锂电池组均衡充电电路的设计

针对现有均衡充电方法的缺点,提出了一种基于能量转移的锂电池组单体电池均衡充电方法,详细分析了该方法的工作原理并通过实验对所提出的均衡电路进行了分析与论证.结果表明,该方法具有结构简单、效率高的优点,能有效地解决串联锂电池组充电不平衡问题.     

主被动均衡电池管理系统设计

为了克服能源汽车电池组在使用过程中内部单体电池充放电速率不一致问题，文中通过提出一种基于现场可编程门阵列（Field-ProgrammableGateArray，FPGA） 的主被动均衡相结合的电池管理系统。该设计通过LTC6811电池采集芯片，将电压、电流、温度等数据传到FPGA进行容量估算。主控微控制单元（Microcontroller Unit，MCU） 通过设置单体间荷电状态（State of charge，SOC） 差值阈值，控制均衡电路中的回路开关的通断，使单体电池在不同容量差值时，进行不同的均衡策略。同时运用MATLAB/Simulink仿真软件搭建出核心主被动均衡电路模型，对电路的均衡方案进行仿真分析。仿真结果表明：通过采用主被动相结合的均衡策略，电池在充放电过程中均衡速度较单一均衡方式有明显的提升。可见通过主被动均衡结合的方式，能有效的提升电池均衡速度，改善电池使用效率。     

基于WBS-RBS-BN的蓄电池充电区域氢气火灾爆炸事故研究

通过现场测试,明确了蓄电池充电区域氢气浓度分布规律.通过WBS-RBS分析方法,得出蓄电池充电区域氢气火灾爆炸事故风险事件耦合矩阵,以此为依据得到氢气火灾爆炸事故故障树,将故障树转化为贝叶斯网络,使用GeNIe软件计算蓄电池充电区域氢气爆炸事故发生概率为2.688e-4.通过贝叶斯网络双向推导功能,计算氢气火灾爆炸事故发生条件下基本事件的后验概率,从而分析出导致事故发生的安全技术或管理的薄弱环节为人体静电、操作工人抽烟、金属部件碰撞、蓄电池过充、蓄电池破裂和机械排风装置故障,并提出了相应的对策措施,降低了蓄电池充电区域发生氢气火灾爆炸事故的风险.     

基于剩余容量估算的快速蓄电池均衡

针对现有蓄电池均衡方法工作时间长、只对电压均衡而不对容量均衡等缺点,采用基于Kalman滤波器与系统参数辨识集成的方法计算蓄电池剩余容量,并提出了一种新型蓄电池容量均衡结构。该容量均衡方法采用将串联蓄电池组单体分层的结构,使得每层的蓄电池单体不但能够在层内进行容量均衡,同时还可以与其他层之间均衡,因此均衡速度得到很大提高,均衡时间比传统方法缩短50%左右,而快速均衡电路的成本并没有增加。仿真和实验结果表明,该结构比传统结构均衡速度显著增加。     

磷酸铁锂电池组成组过程的不一致性分析

为研究磷酸铁锂电池在成组过程中遇到的不一致性的问题,并指导电池成组方式的选择,进行了相关试验和建模。用同一种磷酸铁锂电池,经过不同的工况,然后按不同的方式成组,来模拟实际电池组的不一致性。对Rint模型进行改进,在单体模型的基础上,构建了电池组串联、并联和混联模型。使用热模型验证并联模型下的电流分布。研究发现:由于单体间内阻不一致,并联单体之间,工作电流分布并不均匀,甚至可能造成安全问题。由此提出了"不一致性系数"的概念。通过计算各种混联方式的不一致性系数,建议采用能保证并联在一起的单体或模块内阻尽可能相似的连接方式。     

电驱动车辆发电机-电池组动态建模和仿真

为分析电驱动车辆发动机和动力电池组混合驱动的动态特性,采用等效阻抗法建立永磁同步发电机、整流桥和动力电池组在发电机转子d-q坐标系中的统一动态电路模型,并运用状态方程和直流水阻负载对模型进行了仿真和实验验证.模拟车辆转向工况,仿真得出电池组对减小发动机转速和转矩超调量,平滑直流母线电压剧烈变化效果显著,并能发挥助力和吸收再生制动能量的能力.     

电驱动车辆发电机-电池组动态建模和仿真

为分析电驱动车辆发动机和动力电池组混合驱动的动态特性,采用等效阻抗法建立永磁同步发电机、整流桥和动力电池组在发电机转子d-q坐标系中的统一动态电路模型,并运用状态方程和直流水阻负载对模型进行了仿真和实验验证.模拟车辆转向工况,仿真得出电池组对减小发动机转速和转矩超调量,平滑直流母线电压剧烈变化效果显著,并能发挥助力和吸收再生制动能量的能力.     

基于热模型的动力电池热故障诊断系统

为提高车载动力电池热管理系统的可靠性,使电池温度维持在合理的范围内,根据镍氢电池的结构及传热学原理,建立了电池的热模型,实现了电池内部及表面温度的在线预测.通过模型预测温度与实际温度的对比,对电池温度异常状况进行在线诊断,并将诊断信息通过控制器局域网(CAN)通信传送给整车控制器,使整车及时对故障做出响应.试验结果表明,该系统能准确及时地诊断风机故障、电池剩余容量(SOC)过高及电池过充故障,有效避免了因热故障引起的电池过温.     

串联磷酸铁锂电池组保护电路设计

设计出了一种新型的串联锂离子电池组保护电路.该保护电路采用MOSFET开关,根据过流时电池组MOSFET电压的变化来设计过流保护电路,并通过实物验证了该保护电路能够在20ms动作,从而保护了电池组和改善了电池的性能,延长了电池的寿命.