锂离子电池管理系统及其均衡模块的设计与研究

针对混合动力汽车单体电池性能的不一致性造成的不利影响,设计了电池管理系统及其均衡模块。该系统采用单片机,对电池组参数进行实时精确采集并分析处理,再通过控制电路实现电池组的均衡充放电。试验结果表明,该系统不仅可使电池进行均衡充放电,而且能对电池的不一致性进行有效补偿,使各个电池都发挥出最优性能。

基于能量转移的电池组均衡模块研究

电动汽车发展带动电源技术的革新与进步。电动汽车电压较高,所需电池节数较多,启动电流大,导致电池过度充电或过度放电,从而造成了电池不平衡现象,降低了电池组的总容量,甚至损坏电池组。有源平衡解决放案实现了"容量恢复",解决了在电池组放电时,从SOC值较高的电池向SOC值较低的电池重新分配电荷,降低所有电池的余留容量,与电池组中SOC值最低的电池相匹配,使电池组均衡。

无人机应急电源均衡模块设计与运用

介绍了一种电源均衡模块的设计要求,描述了该均衡模块实际在无人机上的功能与用途,以及在无人机上实际运用遇到的问题与解决方案。

一种低频储能型MMC子模块电容电压均衡控制策略

针对低频工况下传统MMC子模块电容电压幅值大幅波动的问题,提出一种基于超级电容和双向DC/DC变换器的新型储能MMC低频子模块电容电压均衡控制策略,采用基于子模块整体能量排序算法的双向DC/DC变换器控制超容储能系统,以维持MMC低频工况下子模块的电容电压稳定。通过MATLAB/Simulink对新型储能MMC低频子模块电容电压均衡控制策略进行仿真研究,仿真结果表明,所提控制策略能够有效抑制低频工况下子模块电容电压的波动。

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。使用一对互补的脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)信号控制金属-氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor,MOSFET)开关,将8节磷酸铁锂电池均分成2个模块进行动静态均衡实验。实验结果表明,该均衡方法可以有效降低单体间电压差,均衡结果比现有的同类均衡器更精确。

基于磁化能量的锂电池串模块化均衡方法

串联电池组单体间的电压不均衡会造成系统能效降低及使用寿命的缩短。针对传统多绕组变压器充电均衡方法中因大量电压传感电路的存在造成系统体积、成本的增加,以及由于单个变压器不易实现多绕组而导致电池串单体数受限等问题,介绍了一种基于磁化能量的新型模块化充电均衡方法。利用磁化能量进行多电池组模块间均衡的方法大大减少了额外元器件的使用,减小系统体积、降低损耗。分析了电路充电均衡原理及均衡器性能。对两模块锂电池串联储能系统进行仿真和实验验证,验证了该模块化电压均衡方法的快速性及有效性。

基于子模块电容电压允许值的MMC均压控制策略

针对模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)传统子模块(sub-module,SM)均压策略存在的开关频率高、开关损耗量多、计算量大等问题,提出基于子模块电容电压允许值的均压控制策略。通过引入电容电压允许值变量,使得SM电压始终在规定的范围内运行,降低了功率器件损耗。与此同时,由于不需要每个控制周期对全部SM进行排序,进一步减少了控制策略的计算量。通过仿真结果验证了所提策略的有效性,可以显著减少单位时间内功率器件的开关次数。

与均衡风缸控制模块相关的故障分析与处理

CCB-II型制动机作为HXD3型电力机车的制动系统,在铁路运输中得到了广泛的应用。CCB-II型制动机由五大模块组成,均衡风缸控制模块作为电控控制单元中的一个模块,用来控制均衡风缸压力的变化,从而控制列车制动管的减压量,最终达到控制制动缸的目的,使列车制动可靠。因此,准确地分析均衡风缸控制模块的控制方法、工作模式、常见故障及处理方式,对掌握CCB-II型制动机起着至关重要的作用,同时也为理论教学提供了依据。

电压自均衡直接耦合式模块化多电平直流变压器

直流变压器是未来直流电网中的关键设备。针对现有直接耦合式模块化多电平直流变压器（modularmultilevel DCtransformer,MMDCT）所存在的交流环流和滤波需求大等问题,该文提出一种适用新能源接入场合的升压型MMDCT（Boost-MMDCT）拓扑及其控制与调制方法。其主要特点在于：1）采用准谐振电路在子模块间构建了平衡功率传递回路,相对现有MMDCT拓扑避免了贯穿桥臂和直流侧的交流环流;2）结合该文提出的相邻子模块互补投切调制方案,实现了子模块电容电压的自然均衡和稳定,控制简单、可靠;3）将加在输入电感上的方波电压幅值限制为单子模块电压,相对现有MMDCT拓扑大大减小了输入滤波电感;4）实现了多数开关的软开关运行和剩余开关的小电流关断,具有较小的开关损耗和电磁干扰。基于Matlab/Simulink,对提出的直流变压器拓扑进行仿真分析,验证其运行原理的正确性及控制算法的有效性。

均衡风缸控制模块工作模式分析与研究

CCB-Ⅱ型制动机作为HXD3型电力机车的制动系统,在铁路运输中得到了广泛的应用。CCB-Ⅱ型制动机由五大模块组成,均衡风缸控制模块作为电空控制单元中的一个模块,用来控制均衡风缸压力的变化,在列车制动时,均衡风缸控制模块能够响应自动制动阀的动作,根据自动制动阀所在的位置,来实现均衡风缸的减压量的大小,从而控制列车管的减压量,最终达到控制制动缸的目的,使列车可靠制动。因此能够准确的分析均衡风缸控制模块的工作模式,常见故障及处理方式,对于掌握CCB-Ⅱ型制动机起到了至关重要的作用,同时也为理论教学提供了依据。

MMC预充电子模块电容电压均衡特性仿真建模

模块化多电平换流器在预充电阶段会出现子模块电压分布不均的现象,严重时会导致子模块旁路,进而影响系统的正常运行。基于MMC预充电过程子模块电容电压的均衡特性,提出了MMC预充电模型搭建方法。该模型充分考虑实际阀塔各导体结构之间的寄生电容参数,以及子模块取能电源等效电阻参数对子模块电压均衡特性的影响。针对超大规模子模块数量下存在的计算效率低的问题,提出了预充电过程MMC单桥臂等效方法,以及换流阀寄生电容集成降阶方法。结合实际工程参数,通过仿真结果与实测数据的对比,验证了所提模型的正确性和有效性。在此基础上,进一步仿真分析了阀塔寄生电容、取能电源等效电阻、子模块均压电阻等参数对子模块电压均衡特性的影响规律,可为工程设计提供参考依据。

基于准Z源网络的高增益模块化多电平谐振直流升压变换器

针对目前模块化多电平直流变换器(modular multilevel DC-DC converter,MMDC)在工程应用中轻型化、高增益等需求,该文提出一种适用于中小功率新能源接入场合和柔性直流输电系统的单向非隔离型高增益谐振MMDC拓扑及其调制与控制策略。其子模块电容和桥臂电感发生串联谐振,工作在谐振状态。所提变换器特点在于:1)由准Z源网络、上桥臂和下桥臂三部分组成,正常运行时,上、下桥臂投入子模块数恒定,以保证高压直流侧输出电压的稳定;2)结合提出的子模块交替投切调制策略,可实现子模块电容电压自均衡;3)变换器下桥臂大功率子模块可实现软开关运行,具有较小的开关损耗及电磁干扰。详细分析所提变换器的拓扑结构、工作模态、功率流动、控制和参数设计,仿真和实验结果验证所提变换器拓扑和控制算法的有效性。

MMC电池储能系统直流侧三级能量均衡控制

为了保障电池储能系统的安全高效运行,需要对电池进行均衡。提出了基于能量偏差对模块化多电平电池储能系统(modular multilevel converter based battery enegy storage system,MMC-BESS)进行均衡控制,适用于梯次电池和电池混用的场合。首先,根据电池的充放电状态进行系统功率分配;然后通过相间均衡、子模块均衡和桥臂均衡实现了系统的三级均衡控制;最后,在试验样机上进行测试,得到的相关物理量波形验证了三级均衡中各个控制方法的适用性。测试结果验证了MMC-BESS三级均衡控制策略的正确性。

电动汽车用锂电池组均衡控制算法

串联锂电池组充放电时的不均衡,导致电池循环寿命缩短,均衡管理模块已成为电池管理系统的关键组成部分。针对串联电池组不一致性带来的影响,设计了基于超级电容的电池组单体电压均衡模块,该模块采用分组均衡,并将不均衡状态分为3种,分别采用不同的控制方法。仿真和实验结果表明该模块不仅使电池组均衡充放电,而且改进了均衡结构,提高了均衡效率。

串联蓄电池组均衡充电系统

分析了蓄电池不一致性的原因,在此基础上,设计了一种简单、实用、高效的均衡充电系统。在电池组充电时实施PWM分流,实时监测控制各单体的工作情况。通过独立均衡模块,实现蓄电池组的均衡充电,克服单体间的不一致性。该方法可大大延长电池的使用寿命,实验验证了该方案的可行性。

串联电池组并行均衡管理研究与应用

基于串联电池组最大可用容量分析,研究并行均衡方式的可行性及影响因素,应用脉宽调制技术控制均衡电流,通过均衡与采集线缆分时复用技术,确保串联电池组均衡的一致性,并通过试验验证和工程化应用。

蓄电池组均衡充电控制策略的研究

独立光伏VRLA蓄电池储能系统是由多个单体电池串联而成,由于单体电池内阻、电压和容量的不一致,导致使用过程中差别扩大,使电池组循环寿命缩短。通过分析蓄电池不一致的原因,针对非耗散型均衡控制电路,深入研究电池组均衡充电控制的电路模型,并在此基础上提出了一种简单、高效、高可靠性的均衡充电控制方案。该方案中的PWM分流模块能自动实现单体电池间的能量转移,从而能逐步减小电池组的不一致性,它能保证电池组中所有电池单体在充电中后期都处在同一充电深度。实验结果表明,该电路能够实现电池单体间高效、快速的电压均衡,可有效避免电池单体过充和过放,大大延长了蓄电池的使用寿命。

基于BQ 76PL536的均衡系统设计

由于无人机电池缺少有效的均衡保护,使得电池使用寿命缩短;同时与普通电池相比,无人机专用电池价格要高出几倍,频繁地更换电池造成了资金的浪费。为了延长无人机电池的使用寿命,提出在无人机电源中添加简单、实用的电源均衡模块,并给出了基于BQ76pl536芯片的电源均衡模块设计和实验结果。

镍氢电池均衡充电系统的设计

为实现镍氢电池动力系统电动大巴车的均衡充电,针对镍氢电池现有的均衡器均衡电流小,均衡时间长等不足,设计了大电流电压控制式均衡系统,与现有充电机和电池管理与检测系统配套使用.实验证明此系统可以有效地对电池组进行均衡充电,延长电池寿命.

电动汽车新型双层均衡控制电路研究

为改善电动汽车锂电池组单体电池间电压不匹配而导致的放电能力减弱和使用寿命缩短的固有缺陷,提出一种新型的基于功率电感的双向无损控制电路的均衡方案,采用Buck-Boost改进电路将电池组进行模块化均衡。仿真结果表明,其容量效率ηc和能量效率ηE分别从均衡前的53.356%、58.692%提升到了59.582%、67.463%,从而可以有效起到均衡电池组间能量的目的,延长锂电池组的使用寿命。