并联锂离子电池组建模及不均衡电流分析

近年来电池储能以其响应速度快、能量密度高等优点,在电力系统中发挥重要作用。为满足实际应用的要求,电池储能系统需要将电池或电池组并联从而达到较高的可用容量,但并联电池在实际中受内阻、容量、荷电状态(SOC)等影响将出现电流不平衡现象,一定程度上制约了电池充放电电流和使用条件,影响了电池性能。针对并联电池组支路电流采集过程繁琐且状态估计复杂的情况,以电池的二阶等效电路为基础,结合回路电流法建立了并联电池组的仿真模型。模型能够根据锂电池的性能参数及状态方程实现并联支路电流的计算,进而估计并联电池组的状态,省去了对并联支路电流的检测环节。同时重点研究了并联电池组的支路不均衡电流现象,以磷酸铁锂电池为例,分析了并联电池组的充电特性。针对并联电池组的支路不均衡电流影响因素较为复杂、难以解耦的特性,采用控制变量法,通过模型详细分析了内阻、容量、初始SOC等因素对支路电流点的影响,为并联电池组的设计、成组优化及性能分析提供了参考。

变电站直流系统并联蓄电池组核容技术研究

为实现变电站的高质量运行,针对直流系统并联蓄电池组核容技术的应用展开分析。介绍变电站直流系统结构,阐述并联蓄电池组的运行原理,分别从核容系统、模块、运行3个维度探讨核容技术的应用,明确核容技术在直流系统并联蓄电池组中的应用价值,以期为变电站直流系统的高质量运行提供技术支持。

无主从自均流并联并网电池储能系统

提出了一种无主从自均流的并联并网电池储能系统,并将系统中的变流器设计为双向可拓展变流结构,使其成为一四象限运行的储能系统,并且不对电网造成谐波污染,具有较高的功率因数。在此基础上,将系统的工作状态设计为蓄电池并网充电、蓄电池并网放电及应急电源3种模式,控制单元根据不同的工作模式控制各变流器的运行状态,不仅可以实现传统电池储能系统的基本功能,还能够在电网故障时作为应急电源独立使用。同时,给出了系统的控制管理策略,以达到系统稳态和暂态运行的控制目标。最后,基于电磁暂态仿真验证了该系统及其控制管理策略的有效性。

基于纵横交叉优化的可重构电池组环流抑制策略

退役电池之间巨大的特性差异会降低储能系统的有效容量和安全性,严重阻碍电池的梯次利用。可重构电池组能灵活切换电池之间的连接方式,是应对电池特性差异的有效方案。然而,电压差异导致的电池组内部环流,会降低电能效率和缩短电池寿命,并引发局部过热等安全问题。以构建最多并联路径和抑制环流为目标,提出了可重构电池组的路径组合优化策略。建立了优化模型,并根据模型特征设计了离散二进制纵横交叉优化算法,克服了路径组合优化面临的非确定性多项式难题。最后,通过仿真和实验验证,证明了所提出的路径组合优化策略能有效抑制环流。

基于STM32的锂电池组并行充电系统的设计

由多个锂电池串联形成的电池组作为新型环保储能设备,在机器人、无人机等设备中得到了广泛的应用。为了缩短电池组充电时间、保证电池电压均衡性、提高充电系统的效率和可靠性,设计了一种基于STM32控制的多路反激变换器并行输出的并行充电电路,实现了串接电池组的每节电池单独分阶段恒流充电和保护。提出了一种基于不连续导电模式反激变换器的占空比控制法,并进行了相应的理论分析、计算机仿真、程序编写及实验验证。仿真和实验结果表明,所设计的并行充电系统有效缩短了锂电池组的充电时间,同时实现了充电过程中的电压均衡和过压保护等功能。

锂电池能量管理系统优化与策略研究

由于锂电池的内阻等参数存在差异,需要对每个电池均衡管理才能发挥整个电池组的最佳性能。常用的均衡管理系统是基于电压的串联电池均衡管理,充电时间长,并且没有对并联电池之间的循环电流进行有效管理。针对充电时间和循环电流,设计基于SOC的串联电池主动均衡的拓扑结构、分组控制策略系统,以及并联电池有序放电策略系统。以4节电池串联构成的电池组进行均衡仿真实验,结果表明该系统的均衡时间比常用的均衡系统所用时间减少31.5%,证明设计的均衡系统和控制策略有效。并联电池有序放电策略系统减少了并联电池间的循环电流,因此在充电电压、电流基本一致时,消耗能源与时间成正比,该系统节约能耗大于31.5%。

矿用锂电池组并联均流电路的设计

介绍了矿用锂电池组并联均流电路的设计。通过对环流现象和电流的不均衡现象的研究,设计了并联均流电路,并用单片机对其进行控制,以达到均衡电流的目的。实验结果表明该均流电路工作稳定可靠,能够很好地投入煤矿井下电机车使用。

电池组并联环流抑制方法的研究

对电池组并联时环流产生的原因进行分析,并对环流现象提出了三种解决方案,即预充电阻解决方案、二极管解决方案和DC-DC转换器解决方案,最终对三种方案进行了对比。

钠硫电池串并联电池组性能影响因素分析

为了研究钠硫电池串并联电池组性能影响因素,首先在并联支路容量、并联支路初始荷电状态、电池串并联连接方式一致的前提下,研究了并联支路欧姆内阻差异对钠硫电池组性能的影响,实验结果表明电池成组时选用欧姆内阻一致的电池能够减小并联支路在平台期和充电末端的不平衡电流,同时还能够减小并联支路之间的荷电状态累积差异;其次在单体电池内阻、电池组使用环境、电池组使用工况等参数一致的情况下,研究了不同串并联方式对钠硫电池组性能的影响,实验结果表明采用先串后并的连接方式时每个支路串联的电池数量越多,该并联支路电池内阻更接近该批次电池电池内阻平均值的整数倍,能够显著降低并联支路电流不平衡性和荷电状态累积差异。

并联电池组模型简化算法及电流分布验证

随着电池技术日趋成熟,其应用的前景越来越广阔。为了获得更高的容量水平,提高整体的能量利用率,电池往往需要进行并联使用。目前常用的仿真方法将并联电池组当作大电池,忽略了电池之间的不一致性,更不能反映电池组内部的电流分布。该基于等效电路模型的简化算法适用于非均匀性并联电池,而且其适用于并联结构层数多的复杂电路。这种简化可以极大地提高仿真速度,同时在不一致的情况下保持精度。利用该算法进行的蒙特卡罗(Monte Carlo)仿真得到蓄电池并联数和正态分布参数,同时分析其对电流分布的影响。