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.     

HEV锂离子串联电池组混合均衡策略研究

针对HEV中电池组的不一致性这一影响电池组性能、降低电池组寿命的问题,研究了多绕组变压器磁性均衡模型以及多原边绕组DC-DC均衡模型的电路和工作原理,为了得到较好的均衡效果,提出了一种2级均衡系统,第1级均衡模块采用多绕组变压器磁性均衡电路,第2级均衡模块采用多原边绕组变压器均衡电路.实验结果表明2级均衡系统有效减小了HEV中锂离子电池组充放电的不均衡性,适用于HEV混合动力汽车.     

基于单片机控制的锂电池组电路的设计

提出一种基于单片机控制的锂电池组电路设计方案.采用8位CMOS闪存单片机PIC16F886作为主控芯片,电路设计中含有S-8254芯片的一次保护电路、S-8244芯片的二次保护电路和MCU的辅助保护功能电路,辅以电池均衡控制电路,实现对整个电池组电路的状态监控和保护功能.对所设计的锂电池组电路进行测试实验,结果表明该设计不仅能精确测量电池组电量,有效保护其电路,而且可使电池进行均衡充电,使各个电池都发挥出最优的性能,从而满足笔记本电脑电源的要求.     

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。     

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%。     

电动汽车用锂离子动力电池电感主动均衡系统

研究了一种单体锂离子动力电池电感主动均衡方案,该方案通过相应的开关控制,将高电量电池的多余能量存储到电感中,并通过电感将能量转移到低电量电池中。详细介绍了方案的结构设计、系统仿真及参数选择、优化。以典型车用锂离子电池模块进行均衡方案测试,结果表明,该方案具有较好的均衡效果和较高的均衡效率。     

基于Fly-back变压器模块化均衡方法

文章针对锂离子串联电池组提出均衡方法,基于多绕组反激式(Fly-back)变压器的正向和反向变换分别实现单体与单体、模块与模块之间的能量流动.变压器的正向电路结合通用滤波器能显著降低均衡后单体电池间电压差,减小变压器线圈匝数不均匀带来的系统误差;Fly-back变压器可通过反向电路实现去磁,且无需额外去磁电路.使用一对...     

同芯多绕组均衡拓扑的分析与验证

随着动力锂电池的应用越来越广泛,为了保证电池组能够安全高效地充放电,常采用均衡拓扑控制电池单体间的参数不一致性,然而均衡拓扑通常无法兼顾均衡效率高、均衡速率快、易控制等特点,因此研究各电路参数对均衡效果的影响尤为重要。本文根据均衡拓扑的工作原理建立了两种工作模式的等效电路模型,分析了均衡拓扑中的电路参数对均衡速率和均衡效率的影响,利用matlab/simulink搭建了基于同芯多绕组均衡拓扑的四单体均衡系统,验证其均衡功能,搭建了同芯多绕组均衡拓扑的实验平台,实验验证了相关电路参数对均衡效果的影响趋势。     

基于单体电池动态供电方法的均衡电路

为较好地同时兼顾元器件使用数目、均衡转换效率、均衡速度以及可以较为方便地对电池组内任意单体电池进行均衡的需求,提出一种均衡电路。通过控制与每节单体电池以及附加电源相对应的继电器的动作状态,使需要被均衡的单体电池不对外放电,而同组中的其他单体电池处于正常工作状态,达到对电池组进行均衡的目的。详细阐述了均衡电路的工作原理,分析了均衡电路两种工作模式及工作特点,并采用此均衡电路对串联的7节具有不同初始荷电状态(state of charge,SOC)的18650电池进行了均衡实验。实验结果表明,所提出的均衡电路,能够较好地对单体电池进行均衡,使电池组达到设定的均衡状态,证实了该电路的可行性。     

结合变压器正反激原理的动力电池主动均衡方法

为了解决动力电池状态不一致导致电动汽车电池组容量下降的问题,提出了一种结合变压器正反激原理的动力电池主动均衡方法。该方法首先将变压器作为能量转移器件,实现电池组的均衡系统模组化,均衡模组内电池通过变压器正激原理进行均衡,模组与电池组间利用变压器反激原理进行均衡;然后,根据能量转移方向的不同,分别实现能量从电池组向均衡模组或均衡模组向电池组转移的两种均衡模式;最后,采用基于电池电压的控制策略,通过判断电池电压状态选择相应的均衡模式,实现不同均衡模组的同步均衡。搭建了均衡实验平台,在静置和美国城市循环工况测试条件下,分别验证所提出均衡方法和控制策略的有效性,实验结果表明,与传统基于变压器的均衡方法相比,提出的结合变压器正反激原理的均衡方法具有更快的均衡速度,平均均衡速度可达0.097mV/s。     

基于平面连杆机构的主动平衡器

提出一种结构独立的主动平衡器的设计构想,旨在不改变待平衡机构原有结构和运动规律的情况下,通过引入控制系统来实现机构的柔性平衡.该平衡器由两自由度机构和控制电机组成,两自由度机构的一个输入轴兼做输出轴,与待平衡机构的输入轴或输出轴相联并与其以相同的速度转动,另一个输入轴由控制电机驱动.这种特殊的结构使主动平衡器成为具有一个外伸轴的智能平衡箱,既可以方便地安装在待平衡机构上,又可以通过结构参数和控制参数的调整来满足其不同的平衡要求.对主动平衡器进行概念设计,确定了基于平面连杆机构的4种可行研究方案,并以其中的1种为例,介绍了主动平衡器的设计方法.最后,以曲柄摇杆机构为待平衡机构给出了算例,对不同平衡目标下主动平衡器各种研究方案和附加杆组法的平衡效果进行了比较.结果表明：由于控制系统的引入使主动平衡器具有更大的柔性,故对不同平衡目标,均可通过其执行机构结构参数和控制输入运动规律的优化设计获得较好的平衡效果,并可通过控制输入的再设计有效地补偿因工况改变而造成的机构动力性能的变化.     

Study on the application of active balancing device to solve the vibration problem for the rotor with bending fault

The rotor with bending faults that occurrs on the rotating machinery usually vibrates seriously. This paper investigates to apply the active balancing device on a flexible rotor with bending faults to solve the vibration problem. Two problems are studied by finite element method firstly： Where the balance actuator is fixed on the shaft and how much the balancing capacity of the active balancing device is needed. The experiment is then carried out on the test rig, which consists of a flexible rotor with bending faults. The test results indicate that the bending rotor peak vibration response can be decreased from 550~m to 40~tm below by using the active balancing device. The peak vibration response decreases approximately by 93 %. The synchronous vibration due to the rotor bending faults can be controlled effectively by using ac- tive balancing device. The active balancing device is especially adapted to solve the problem caused by thermal distortion with time-variation and randomness, which is varied with working conditions, thus it has good practical value in practice.     

基于峰值电流控制的快速电池均衡电路

设计了一种基于反激式变压器作为DC/DC转换器的快速无损电池组均衡电路,从高电压电池抽取电流返还回整个电池栈,采用多环式分层结构与峰值电流控制策略显著提高均衡速度,缩短均衡时间。对比传统结构及控制策略的仿真验证了这一设计思想的正确性。     

发动机平衡机构的优化设计与应用

文章对V型8缸发动机进行了平衡分析,进一步应用优化设计理论,对平衡轴进行了优化设计,并设计出改进后的平衡轴。使该平衡机构基本上完全平衡了二次往复惯性力,而且最大可能地消减了倾覆力矩。改进后的平衡轴外型尺寸小,质量轻,可有效减小发动机的振动激励力,改善发动机的振动品质。本平衡方案极大地改善了该发动机的振动特性。     

基于负荷均衡的配电网供电恢复软件设计

建立了负荷均衡数学模型,提出了以配电线路负荷均衡为目标的供电恢复软件的设计方法．该软件从配电自动化、配电网生产管理等自动化系统获取配电网运行数据和参数数据,通过在线计算故障关联区域的负荷均衡,提供供电恢复方案．将该故障恢复软件应用于KH-8000P主站系统,可使计算得到的供电恢复方案在主站系统的人机界面上显示,为调度人员提供技术参考．     

Study on online elimination of sudden unbalance-induced vibration using active balancing technology

An active balancing technology has been applied to solve the severe vibration caused by sudden unbalance in rotating machineries during their working process. First, based on the generation principle of sudden unbalance, a simulation test stand with a sudden unbalance generation device was set up. Then, the balancing planes were optimized by using the finite element method (FEM) to determine the position for balancing device installation. Finally, the active balancing experiments were carried out on the test stand. The experimental results indicate that the vibration response caused by sudden unbalance can be decreased from 77μm to 8μm by using the active balancing device, and the vibration amplitude reduction was up to 89.6%. From this example, it can be concluded that the active balancing device, which is installed on a proper position of the rotor, can effectively control the random transient synchronous vibration, demonstrating its high value in engineering practice.     

电动汽车锂离子电池管理系统的关键技术

 锂离子电池具有能量密度高、功率密度高、寿命长、环保等特点,已经在电动汽车中获得应用。但电动汽车锂离子电池组的容量大、串并联节数多、安全工作区域有限,需要电池管理系统对其进行有效控制与管理,以充分保证电池的安全性、耐久性和动力性。电池管理系统由各种传感器、执行器、控制器等构成,其关键技术包括:传感器的精度及传感器之间的同步技术、电池单体及电池组的状态(荷电状态、健康状态、功能状态、能量状态、安全状态等)估计技术、电池组一致性辨识与均衡技术、安全充电和故障诊断技术。为了研发先进的电池管理系统,首先要对锂离子电池性能进行测试研究,确定影响其性能的主要因素及变化规律;然后采用基于机理、半经验或经验的建模方法建立电池系统模型,设计基于模型的电池系统状态估计及性能优化管理算法,并进行系统集成和应用开发,以保证在电池安全可靠运行的前提下发挥出最佳的动力性能。     

采用新型电磁动平衡装置的动平衡研究

针对高速转子不平衡产生振动超标的问题,设计了一种基于静磁场的电磁在线动平衡装置;详细讨论了该动平衡装置的基本工作原理和设计方法;通过有限元软件ANSYS建立实体模型,计算并分析了设计参数对该装置所施加电磁力的影响.以转子的动力学有限元模型为基础,通过缩减不平衡响应与不平衡量之间的关系矩阵,采用无试重法识别出转子集中不平衡量的大小,最后通过搭建动平衡试验台实现了转子的动平衡,从而验证了该新型电磁动平衡装置的有效性.研究结果表明,该动平衡装置可以产生用于动平衡的电磁力,并且能够根据无试重法识别出的不平衡量值施加电磁力于高速转子,有效地抑制振动幅值.由于受结构和工作原理的限制,该电磁动平衡装置更适用于高速精密转子的在线动平衡.