基于Buck-Boost电路与相对极差策略的锂电池组分层均衡技术研究

针对串联锂电池组均衡过程中出现的均衡速度慢、能量转移效率低等问题,提出一种基于Buck-Boost电路的分层均衡拓扑结构,以各单体电池的荷电状态(SOC)作为均衡变量,采用相对极差法的均衡控制策略以实现各层均衡单元的同步均衡。首先阐述了改进后均衡拓扑的整体结构以及分层分组的方法、最小均衡单元的均衡原理以及均衡过程中相关参数的计算过程;之后根据所设计的分层拓扑结构设计了与其相适应的均衡控制策略;最后在Matlab/Simulink中分别搭建了不同拓扑下的仿真模型并进行了均衡仿真验证。仿真结果表明,在8节电池与9节电池的不同情况下与传统单层均衡拓扑相比,文中所提出的采用相对极差控制策略的分层均衡拓扑结构在均衡速度上分别提高了86.06%和84.21%,在能量转移效率上分别提高了3.3%和4.22%,验证了所提均衡拓扑以及均衡策略的有效性。

基于Buck-Boost准谐振电路的电池自适应分组均衡方案研究

针对Buck-Boost均衡电路中开关频繁通断导致均衡效率降低的问题,文中对传统的Buck-Boost电路进行改进,设计可实现开关管的零电压导通的准谐振电路,有助于减小开关损耗,提高均衡电路的效率。为减少开关管的通断次数,并缩短均衡时间,均衡策略采用全局优化视角,分段选择电压和SOC作为目标均衡变量,并提出电池单体间、单元间及模组之间的自适应分组均衡策略。以8个电池串联的电池组为例,设计静置、充电、放电和浮充均衡实验,结果表明,与传统方案相比,提出的均衡电路和均衡策略在均衡效率和速度上有显著提升,可助力电池组的整体性能提升及其延寿。

基于Buck-Boost电路的分层均衡方案

提出基于Buck-Boost模块的高效的分层均衡电路拓扑结构,该均衡电路可实现用于储能以及电动汽车中串联电池组快速高效的均衡。根据均衡能量流向,分为两种不同的均衡过程:电池组能量从端侧向另一侧流动;电池组能量从中部向两侧流动。两种均衡过程可同时进行,且在不同层上的电流互不影响。该方案选取荷电状态(SOC)值在一定阈值范围之外的单体电池作为均衡对象,并相应提出电流电压双环的控制策略,对两组串联的磷酸铁锂电池进行了充电均衡实验以及静置均衡实验。实验结果表明,该方案可以实现电池组快速均衡,提升电池组的整体性能。

基于两级均衡电路的电池组智能均衡方法

为解决传统均衡电拓扑均衡效率较低的问题,文中提出了一种两级均衡拓扑结构。该均衡拓扑将电池组分为组内与组间两种形式,组内采用Buck-Boost均衡电路,组间采用可重构均衡电路,组内与组间可同时均衡,提高了均衡效率。以SOC(State of Charge)作为均衡变量,组内均衡算法采用基于SOC的模糊逻辑控制策略,减少均衡时间,提高均衡效率。使用MATLAB/Simulink软件对电路拓扑建模仿真,并与传统Buck-Boost电路进行对比。仿真结果表明,在充放电状态下,相较于传统Buck-Boost电路,所提算法及均衡拓扑使均衡时间减少了约28%,表明该均衡电路及算法具有良好的性能。

基于双Cuk电路电池主动均衡系统的控制与优化

针对新能源电池间电压不均衡现象,采用了一种基于非隔离式主动均衡闭环自适应调节的控制均衡方法。使用意法半导体STM32F407VET6作为主控与BMS上位机和车机进行交互;使用上海琪埔维半导体提供的XL8812车规级芯片作为电压采集芯片。该方案已打板测试,实现了4~240节电池电压测量,以12节电池为一组可以进行主动均衡。主控输出两路互补带死区频率和占空比均可调节的双路PWM信号,通过光隔离放大来驱动均衡电路。得出“削峰填谷”的策略,成功地将电压较高的电量转移到电压较低的电池单体中。

基于锂电池均衡保护芯片的电压采样电路设计

针对锂电池均衡保护问题,设计一种基于锂电池均衡保护芯片的电压采样电路。采用主动均衡的方式对锂电池进行均衡保护。电压采样电路采样两节锂电池电压以监测锂电池的差异性,并通过8位逐次逼近型数模转换器进行数据转换。运用均衡控制逻辑分析转换的数据,对锂电池执行均衡保护。采用华虹NEC 0.18μm BCD工艺进行设计并通过仿真验证。仿真结果表明,电压采样电路有较高的电压采样精度,逐次逼近型数模转换器的有效位数等指标均有优秀的性能表现。本研究能够可靠地采样各电池的电压,适用于锂电池均衡保护芯片的应用场合,有利于延长电池组的使用时间。

电动汽车磷酸铁锂电池组均衡电路设计

为了优化和提升电动汽车中的磷酸铁锂电池组均衡系统的性能,在应用广泛的Buck-Boost均衡电路基础上,提出了一种可减少开关数量、加快均衡速度和提高效率的拓扑结构。该均衡电路用开关电感模块替代电感,克服了Buck-Boost均衡电路仅能在相邻电池间传递电荷的缺点,通过控制电感模块中的开关继电器,改变BuckBoost电路的均衡子电路,减少电荷转移步数。通过对比分析和实验验证可知,优化后的Buck-Boost均衡电路相较于原电路减少了开关数量,加快了27%的均衡速度和提高了均衡效率。

基于Buck-Boost锂离子电池组均衡电路设计

针对锂离子电池组电池的不一致性,提出一种Buck-Boost锂离子电池组均衡电路方案。以MSP430F5529和电池管理芯片BQ20Z45为核心构建最大值法的均衡控制策略,实现单体电池荷电状态的一致。实验结果表明,均衡管理可解决荷电状态失配和容量/能量失配,从而改进串联锂离子电池组的性能。

基于可重构电路的锂电池组充放电均衡器设计

针对锂电池组在充放电后锂电池单元能量不一致问题,提出了基于可重构电路的锂电池组充放电均衡电路。在充电阶段,均衡器通过改进的可重构电路控制锂电池组的串并联形式以及锂电池单元的充电状态,实现锂电池组充电均衡;在放电过程中,通过同步Buck电路结合开关管给能量最低的锂电池单元补充能量,实现放电过程中的能量均衡;最后,在MTALAB/Simulink中,对4节锂电池单元组成的电池组进行仿真和均衡验证。结果表明,该均衡器在锂电池组充放电过程中能实现快速均衡,并有效降低电池的不一致程度。

基于改进型Buck-Boost电路的锂离子电池均衡控制

针对传统BuckBoost均衡电路不能对非相邻单体电池进行直接均衡控制的问题,在传统BuckBoost均衡电路的基础上提出一种优化的BuckBoost均衡电路.优化的电路可实现非相邻单体电池间的均衡控制,并通过分组分层结构的方式应用于大功率串联电池组中,以实现较多数量单体电池间的均衡.通过电路工作原理分析以及基于Matlab/Simulink仿真实验,验证了优化后的均衡电路及其在分组分层模块化均衡应用中的可行性与有效性.

基于改进Buck-Boost的分层均衡电路研究

针对传统Buck-Boost均衡电路在电池数量增多时,会造成均衡时间长,效率低等问题,提出了一种改进Buck-Boost的分层均衡电路拓扑结构。该均衡电路在组内电池与电池或电池组与电池组之间采用双向Buck-Boost均衡器,利用电感储存和传递能量,在组间两电池包之间采用外加外部电源的反激式变压器进行不同程度的充电来达到均衡。以电池的荷电状态(SOC)作为均衡变量,在MATLAB/Simulink中搭建了8节串联锂电池组仿真模型,4节串联电池为一个电池包,两个电池包之间采用组间均衡,设置8节电池直接均衡为对照组。结果表明:在静置状态下,分层均衡所需时间比直接均衡快9.18%,且均衡后分层均衡的容量比直接均衡高1.1%。在外加电源下,能较快将电池组充满电,验证了所提均衡电路的有效性。

锂离子电池组均衡电路的发展现状

介绍了锂离子电池组均衡电路的发展现状及均衡电路的原理。按功耗和功能对均衡方式进行了分类,能量非耗散型均衡和充电均衡有广泛的实际应用。展望了锂离子电池组均衡电路的发展趋势。

基于计算机仿真的Buck-Boost电路研究(英文)

Buck-Boost电路中含有丰富的非线性现象。它工作过程中电路拓扑结构的循环切换导致了谐波、分叉和混沌等非线性行为。基于PSPICE仿真,研究了电流控制DC/DC Buck-Boost开关转换器中的倍周期现象。而且,建立了开关转换器的数学模型和叠代映射来解释这种非线性现象。基于MATLAB仿真,从叠代映射中得到了系统分叉图。

含Buck电路的锂电池低功耗电量均衡技术研究

锂离子电池具有功率密度大、使用寿命长和重量轻等特点,现已被广泛应用于电动汽车、通信设备和家用电器等领域,但受充、放电电量不均衡问题的影响,电池组运行的效率及稳定性较差,电池均衡问题已成为近年来研究的热点。针对此问题,拟采用一种含Buck电路的电量均衡方法和自适应无迹卡尔曼滤波剩余电量(SOC)算法,重点研究该电路的均衡原理、控制策略及其应用方法,通过仿真和实验分别对其均衡效果进行了验证。与传统方法相比,该方法具有电路简单、损耗低及响应快速等优点。

一种基于混合斩波电路的蓄电池组高速能量均衡器的研究

提出一种基于混合斩波电路的蓄电池组高速能量均衡器,这种独特的电路结构使得均衡器性能优异,通过不同的斩波电路能够分别实现电池组充电状态、放电状态和静置状态下的充电能量均衡、放电能量均衡和静置能量均衡。为了提高均衡速度和有效快速地提高电池组的充、放电容量,电池组不同的工作状态采用不同的能量均衡策略,均衡电流连续、可控性强,均衡电路易控、易实现。本文详细分析了该能量均衡器的均衡策略、工作原理,并搭建实验平台对串联的磷酸铁锂电池进行充、放电均衡实验,均衡实验结果证明该能量均衡器的有效性。

锂离子电池组充电均衡电路及其均衡策略研究

为解决电池组充电不均衡问题,研究了电感对称式均衡电路,根据锂离子电池充电端电压变化特性,制定了分阶段组合式的均衡控制策略,并在此基础上制作了锂离子电池组充电均衡控制系统,成功地将电池组充电结束后端电压差距控制在30 m V之内,消除了电池组充电不均衡现象。

一种基于Cuk斩波电路的双向双层桥臂的蓄电池组均衡器的研究

为了快速有效地实现串联锂离子单体电池间的能量均衡,提出了一种基于Cuk斩波电路的双向双层桥臂的蓄电池组均衡器。此均衡器根据电池组的充放电状态采取两种不同的均衡策略:当电池组处于充电状态时,电池组中具有最高荷电状态的单体电池通过Cuk斩波电路被快速均衡放电;当电池组处于放电或静置状态时,电池组中具有最低荷电状态的单体电池通过Cuk斩波电路被快速均衡充电。均衡器拓扑电路原理简单、均衡电流连续、均衡电流可控性强、均衡效率高。最后对此均衡器进行了仿真实验,证明了此方案的可行性。

基于Boost-Buck电路的锂离子电池组均衡充电方法

针对锂离子电池组中串联的各单元电池间电量不均衡的问题,提出了一种基于Boost-Buck电路的锂离子电池组均衡充电电路。阐明了该均衡电路的工作原理,给出了均衡电路参数的选取原则和均衡充电控制策略。根据均衡电路拓扑结构搭建电路仿真模型,验证了均衡过程中主电路中储能元件电流、电压变化规律,并对先恒流后恒压直流电源充电时的单元电池间的均衡充电过程进行了仿真,仿真结果表明均衡效果明显。

航天器锂离子蓄电池组均衡电路研究

锂离子电池在长期充放电过程中,蓄电池组内各单体电压的离散性会逐渐变大,致使整组电池寿命下降甚至失效,为此航天应用长寿命锂离子电池组必须采用均衡电路。文章对几种常用的锂离子蓄电池组均衡电路作了分析与比较,包括能量耗散型均衡电路和能量非耗散型均衡电路,介绍了其均衡工作原理;从轨道特性的角度总结了航天器电源系统对均衡电路的需求特点,据此分析了恒定分流电阻均衡电路、开关控制分流电阻均衡电路、平均电池电压均衡电路、开关电容均衡电路、DC-DC变换器均衡电路等应用于航天器电源系统的适用性,并给出了各均衡电路的应用分析结论。

新型串联锂离子电池组主动均衡电路设计

为解决串联锂离子电池组电压均衡问题,提出了一种新型主动电池到电池均衡电路。该电路主要包括N+5个双向开关以及一个LC谐振电路,其中,N表示电池组中电池的数量。利用LC串联谐振电路能够直接将能量从最大充电电池传输至最小充电电池,无需使用多绕组变压器。并且在零电流开关条件下,运行电路中的所有开关能够减少平衡所用功耗。通过10节串联锂离子电池的实际测试,结果显示相比常规均衡电路,提出的电路能够实现快速平衡并且传输效率更高。当均衡功率为0.48 W和2.04W时,实测功率传输效率分别为92.7%和79.2%。