锂离子电池智能充电控制器的研究与设计

该文论述了一种先进的锂离子电池充电控制器设计：在充电前检测电池的电压值,再对电压过低的电池进行涓流充电。当电池最终浮充电压达到4.2 V时,充电过程终止,整个过程由低功耗MCU进行控制。在检测到温度升高时,内部的热限制电路将自动减小充电电流。再结合专用的控制执行和保护电路,实现了锂离子电池充电控制的智能化。该设计通过了理论分析与实物制作测试,证明了该设计可行、可靠。     

矿用动力锂离子电池充电器的研究

针对矿用动力锂离子电池多用途,需求面广,多电压等级充电以及智能化充电的技术要求,设计出一种具有高效快速充电的智能充电器。该充电器电路由多功率单元组成,采用DSP28335、PWM移相技术及直流斩波技术,可实现对矿用电压AC380V/AC660V至充电电压0—DC500V和充电电流0—DC200A的无差别连续可调。该设计方案新颖,技术先进,可在煤矿行业进行推广应用。     

多节串并联锂电池智能无线充放电系统

介绍一种对多节以不同串并联方式连接的电池进行智能无线充放电的系统.本多节串并联连接电池智能无线充放电系统,包括一锂离子电池智能充放电管理系统及一电磁感应式无线电能传输系统.智能充放电管理系统采用分级定电流的充电方式对电池进行充电.具有输入低电压锁存,温度监测,电池端过压保护和充电状态指示等功能.还具有过放保护及电池充电完成后的恢复电路.系统的无线充电效率接近70%,对不同串并联方式连接的所有锂电池电压均可充至4.1 V以上,接近单节锂电池的满充电压4.2 V.不同锂电池最大电压差仅为0.03 V,达到了智能均匀充电的效果.放电测试表明电路均在10.3 V左右关断,起到了保护锂电池组,延长锂电池组使用寿命的效果.     

动力锂离子电池充电过程热模拟及影响因素灰色关联分析

针对不同充电工况,建立动力锂离子电池充电过程三维热模型,并对不同对流传热系数、辐射系数、环境温度和充电电流等影响因素下动力锂离子电池充电过程产热和散热机理进行模拟.研究结果表明:动力锂离子电池内部升温速率在充电电流增大到某值前基本不变,随后将随充电电流增大而增大;环境温度越高,充电完毕后动力锂离子电池内部温度越高;强制换热时,辐射系数的变化对电池内部温度影响不大,而自然对流换热时,热辐射对内部温度影响明显;充电电流关联度(0.792 53)＞环境温度关联度(0.658 04)＞对流换热系数关联度(0.633 88)＞热辐射系数关联度(0.511 03).     

一种高精度稳压直流充电电路的设计

本系统主要采用可调的LM2596T芯片为核心元件进行直流稳压;当输入电压从175V变化到255V,与此同时负载由空载变化到满载的条件下,电压调整率低于0.2%;当输入电压稳定在220V,充电电流从0变化到2A时,最高负载调整率仅为0.4%;采用STM32F103FC8T6单片机控制LCD12864,实时显示充电电压和充电电流,采集电流时用采样电阻两端的电压比电阻实现,电压放大由低噪声运放OP07完成;当充电电压超出设定误差范围(可人为设定),充电电路自动断开并报警,断电后自动保存充电电压和充电电流数值,待恢复后显示该值。     

关于煤矿井下锂离子蓄电池充电机的设计

主要针对煤矿井下大容量锂离子蓄电池充电机的设计,满足防爆要求的同时,实现与BMS之间的CAN总线通讯,根据BMS给定的电池状态,改变充电模式。充电机的输出电流、电压等参数的精度满足锂离子蓄电池充电的需求。同时对充电过程中出现的异常状况提供各种保护。     

4节蓄电池串联智能充电器的设计

本文针对4节蓄电池串联充电时容易出现过充或欠充现象,设计了一种带均衡功能的智能充电器,同时对充电过程中的电池电压和充电电流提出了新的检测思路;并根据锂电池的充电特性曲线设计了充电器的软件.该充电器具有均衡作用,充电效率高.     

基于ELM–Takagi Sugeno的车载锂电池优化充电策略的研究

针对目前车载锂电池充电慢、充电效率低以及对电池损害大等问题,提出一种基于ELM–Takagi Sugeno(T–S)模型的锂电池梯级式优化充电策略.首先通过极限学习机(ELM)获得锂电池的最佳充电电流与温度、内阻、极化电压等特征参数之间的数学模型,将离线训练好的参数存储在STM32处理器中,系统每采集1次数据,处理器即调用ELM程序计算当前时刻的最佳充电电流.其次利用T–S模糊模型将恒压、恒流、脉冲3种不同充电方式优化处理实现动态最优充电.仿真结果表明锂电池实际充电电流能够实时跟踪最优充电电流,其充电时间比三阶段充电模式缩短20%,充电效率比CC–CV充电模式提高约25%.     

无轨电车用锂离子电池管理系统的研究

为了配合锂离子电池在无轨电车上的应用,提出了一种针对无轨电车运行环境的锂电池管理系统,能够对车载电池进行故障诊断、分级报警和优化充电.本文主要分析了无轨电车环境下电池运行模式的特点,针对原有铅酸电池的使用和管理问题,提出了更加优化合理的锂离子电池使用方法和控制策略,就电池的故障分级、电池荷电状态(SOC:State of Charge)估算、电池有效利用容量区间、充电电流的计算方法进行了深入研究,提出了多种特殊处理方法,较好配合了锂离子电池在无轨电车上的安全高效使用.     

基于可变放电截止电压的锂离子电池的低温加热方法研究

针对锂离子动力电池低温环境使用问题,提出了一种基于可变截止电压的电池加热方法。在低温环境下,以某一恒定充放电电流倍率对电池进行多个充放电循环,以截止电压作为每一个充放电循环的结束条件,在每一个充放电循环结束后,将截止电压增加某一梯度值并进入下一个充放电循环,利用电池充放电时内阻产生的热量对电池进行加热,直至电池达到目标温度。对额定容量为1Ah的18650磷酸铁锂电池进行低温加热实验,结果表明,在环境温度为-10℃的条件下,截止电压变化梯度为0.05V,充电电流为2C,放电电流为4C,能够实现21min内电池从-10℃加热到5℃。     

锂离子动力电池充放电特性的试验研究

为了解锂离子动力电池的工作特性,评价其在电动车辆上的使用性能,对锂离子动力电池进行了性能测试.基于实验结果,给出了锂离子动力电池的工作电压、工作电压下降速率和温升特性曲线.对锂离子动力电池的工作特性进行了分析;对各单体电池间的一致性对电池组性能和寿命的影响进行了分析评价;对电池的使用规范提出了建议.分析表明:锂离子动力电池适合于电动车辆使用,但电池单体间的一致性还待进一步改善和提高.     

锂离子电池组均衡充电和保护系统研究

为了提高串联电池组充电过程中的一致性,设计了电池组均衡充电保护系统并介绍了其具体实现方法.分析了锂离子电池组均衡充电保护系统在电池组充电过程中的均衡充电和保护功能,建立了电池组均衡充电的控制模型.在锂离子电池组的均衡充电试验过程中,测量了模块的分离电流和反馈总线电压.豪华电动大客车BFC6100EV运行试验表明,均衡充电保护系统改善了电池组充电过程中的一致性以及保护作用,改善了电池的性能,延长了电池组的使用寿命.     

基于开关电源的智能电瓶车充电系统研究

为解决现今市面上使用的电瓶车充电系统的充电电压与电瓶车型号不匹配而对电瓶车电容产生损害的问题,提出一种新型电瓶车充电系统。该充电系统使用NCP1654 作为核心控制芯片,采用开关直流升压电路( Boost: Boost Converter or Step-up Converter) 拓扑作为主电路,利用新型碳化硅半导体器件作为主开关器件,完成了电瓶车充电系统中交流转直流部分的设计制作。供电侧的交流电压从180 ～ 260 V 变化时,设备均可正常运行。此智能电瓶车充电系统输出两路直流电压42 V 和27 V,最大输出电流均为2 A,负载调整率为0． 1,输出噪声纹波电压峰-峰值小于1． 5 V。充电设备中有可靠的保护电路,可以防止启动时尖峰电压和浪涌电流对电路的冲击。考虑到电瓶车充电系统的用户体验感,选择触摸屏作为操作界面。此外,利用STM32 开发板检测输出电压电流,控制充电系统输出电压幅值。经测试,该电瓶车充电系统各项指标都达到了设计要求,可投入使用。     

锂离子动力电池特性研究

为深入了解锂离子动力电池的充放电特性,评价其在电动汽车上的使用性能,通过不同条件下的试验对两种锂离子动力电池进行了全面性能测试.介绍了动力电池性能试验方法,基于试验数据绘制了锂离子动力电池不同使用工况下的充放电特性曲线,得到了电池的各项性能参数.分析了锂离子动力电池的工作特性以及充放电率、环境温度等因素对电池性能的影响,提出了锂离子动力电池的合理使用建议和在低温情况下的合理应用方案.     

锰酸锂正极锂离子二次电池纯电动汽车的研制

以100Ah的锰酸锂锂离子二次电池锂离子电池组和30kW交流电机组成了动力系统,研制了MGL6486EV电动汽车。电池组的电压为304V,能量为37kWh,电池组采用了智能管理系统（BMS）和均衡系统。电动机采用全数字适量控制,并具有刹车能量回收和防溜车功能。在充电时智能充电机始终与BMS保持通信联系,以保证电池组安全快速充电。车辆最高车速可达117km/h,0～50km/h加速时间为6.80s,50～80km/h加速时间为7.34s,爬坡度超过20%,续驶里程为204km,百公里耗电仅为19kWh。到目前为止该车辆已运行5万多km。     

锰酸锂正极锂离子二次电池纯电动汽车的研制

以100Ah的锰酸锂锂离子二次电池锂离子电池组和30kW交流电机组成了动力系统,研制了MGL6486EV电动汽车。电池组的电压为304V,能量为37kWh,电池组采用了智能管理系统(BMS)和均衡系统。电动机采用全数字适量控制,并具有刹车能量回收和防溜车功能。在充电时智能充电机始终与BMS保持通信联系,以保证电池组安全快速充电。车辆最高车速可达117km/h,0~50km/h加速时间为6·80s,50~80km/h加速时间为7·34s,爬坡度超过20%,续驶里程为204km,百公里耗电仅为19kWh。到目前为止该车辆已运行5万多km。     

动力锂离子电池管理系统的研究

研究了如何保证锂离子二次电池组能在工作条件下安全地进行充电、放电,设计硬件系统,可精确检测每一只电池的端电压、电池的温度及电池组的工作电流。根据这些参数计算电池的剩余电量,以及对电动车实际测试数据,进行分析。以上实验已经通过5000km路程的实际考验。     

动力锂离子电池管理系统的研究

研究了如何保证锂离子二次电池组能在工作条件下安全地进行充电、放电,设计硬件系统,可精确检测每一只电池的端电压、电池的温度及电池组的工作电流。根据这些参数计算电池的剩余电量,以及对电动车实际测试数据,进行分析。以上实验已经通过5000km路程的实际考验。     

一种高稳定高精度单片锂电池充电芯片设计

锂电池是便携式电子设备电源的首选,但是存在充电精度以及充电环路的稳定性问题。论文对一种具有高稳定性,充电电压高精度以及单片集成的锂电池充电芯片进行设计。提出了改进折叠式运放结构作为恒流充电电路和新颖的恒压充电电路,经过这些改进提高了充电环路速度和稳定性,并且利用两级运放的高增益来提高充电环路精度;提出了电流模温度热调整电路;最后基于CSMC0.5um混合CMOS工艺,得到芯片的物理版图,后仿真结果表明充电环路具备很好的稳定性,充电精度达到0.5%以下。     

快充条件下18650锂离子电池热-力耦合分析

为研究锂离子电池温升所产生的热应力和形变分布,建立了快充条件下18650锂离子电池的热模型,仿真得到不同环境温度下电池的温度场分布,并在此基础上建立顺序热-力耦合模型,进一步分析电池的热应力和形变分布.结果表明:随着环境温度增加,电池最高温度增大,温差减小,充电末期电池温度稍有下降且降幅随环境温度增加而减小;最大应力值出现在电池柱面外边中间部分,最小应力分布在轴向两端;最大形变分布在电池轴向两端,最小形变出现在电池中心区域;电池的应力和形变随环境温度增加分别呈减小和增大趋势.