电动汽车锂电池组高效主动均衡的研究与测试

电动汽车车载动力锂电池组在动态循环工况下的不一致性问题会严重降低电池组的整体性能。为此设计了一种基于宽压双向DC/DC的锂电池组主动均衡系统,实现任意单节或相邻多节电池间的高效能量转移。系统包括开关阵列选通单元、双向DC/DC单元和超级电容储能单元等。以各单节电池实时电压为均衡变量,开展均衡策略研究,并搭建了电池组主动均衡系统测试台架,对电池组在静置和恒流充电两种状态下进行均衡测试。结果表明:所提出的主动均衡方案可快速改善电池间的电压不一致性,均衡过程中能量转移效率可达83%以上。     

充电模式下锂离子电池组主动均衡控制方法研究

目前电动汽车都会采用到驱动动力强劲的锂离子电池,在充电模式下保证锂电子电池组实现主动均衡控制,有效推进电动汽车电力系统良性发展,提升电汽车整体性能。文章中所探讨的是基于双向Buck-Boost拓扑结构的主电路主动均衡控制系统,它其中基于荷电状态SOC建立主要均衡判据,进而实现了对主动均衡控制策略的有效改进。简单研究了充电模式下的锂离子电池组主动均衡控制电路设计方法,锂离子电池组的SOC均衡控制策略,并对其设计控制方法仿真结果进行分析。     

基于SOC多模块变压器电池组主动均衡技术研究

针对纯电动汽车动力电池单体间以及电池模组间的均衡速率和均衡效率问题,设计电池单体串联和电池模组串联电路来研究电池单体间和电池模组间充放电时的均衡速率和均衡效率,电池单体间采用电感式和多模块变压器式的主动均衡方式,电池模组间采用多模块变压器主动均衡方式。在MATLAB/Simulink软件环境下分别搭建相应的仿真模型,以电池荷电状态（SOC）为均衡控制变量,采用“均值-差值”控制策略进行仿真实验。仿真结果表明,串联电池单体采用多模块变压器均衡时间是电感式均衡时间的3倍;电池组间均衡时底层单体电池SOC通过电感式均衡快速保持一致,顶层电池模组通过变压器同时充放电,使得电池组SOC保持一致。将单体均衡采用电感式,模组采用多模块变压器式均衡应用于车载多电池箱均衡中有助于提升均衡速率和均衡效率。     

电动汽车锂电池组充电均衡控制方法研究

锂电池组是电动汽车的主要驱动能源,然而尚不成熟的电池均衡充电技术成为制约电动汽车普及化的最大瓶颈。本文针对锂电池组中因单体电池性能差异造成能量不一致性的不良影响,以各单体电池电压为控制变量,提出一种基于模糊控制的锂电池组充电均衡控制方法。并通过MATLAB仿真分析得出:在充电均衡过程中,利用模糊控制方法调节PWM的占空比,电池组能够较好地完成各单体电池间的能量均衡,证明了该方案的可行性。     

锂离子动力电池的智能均衡控制策略研究

对于串联锂离子电池的均衡问题,我们提出了一中基于模糊逻辑控制的智能电池均衡方案。该电池均衡方案是由一个带有能量转移电容双向的DC-DC控制器,这个能量转移电容可以用于设计能量均衡系统中的无损耗均衡器。仿真和实验的结果表明锂离子电池组的均衡性能良好。模糊逻辑均衡控制策略可以减少32%的均衡时间。     

一种基于Sepic-Zeta混合斩波电路的动力电池组双向高速均衡器研究

本文提出一种基于Sepic-Zeta混合斩波电路的动力电池组双向高速均衡器,该均衡器在电池组3种不同的工作状态下采用不同均衡拓扑电路和均衡控制策略。电池组充电状态下,均衡电路等效为Sepic斩波电路,选择电池组中能量最高的单体电池作为Sepic斩波电路的输入端进行均衡放电,均衡放电电流连续;电池组放电状态下,均衡电路等效为Zeta斩波电路,选择电池组中能量最低的单体电池作为Zeta斩波电路的输出端进行均衡充电,均衡充电电流连续;电池组静置状态下,选择电池组中能量差异性最大的单体电池进行均衡放电或均衡充电,其对应的等效电路为Sepic或Zeta斩波电路。该均衡器拓扑电路原理简单,均衡电路容易实现,均衡能量易控制,均衡电流连续、可控,因此均衡速度快、均衡效率高。最后,搭建锂离子电池实验平台进行电池组3种工作状态下的均衡实验,验证了该方案的可行性。     

基于剩余充电电量的锂离子电池组容量快速估计方法

针对传统锂离子电池组容量确定方法存在的效率低、能耗高且只能离线应用等问题,提出一种基于电池剩余充电电量的锂离子电池组容量快速估计方法。首先,基于充电电压曲线一致性原理,以电池组内率先充电至充电截止电压的电池单体电压曲线为基准,通过电压曲线的平移缩放与线性插值计算出各单体电池的剩余充电电量与剩余充电时间,从而实现各单体电池的荷电状态(State of Charge, SOC)在线估计,在此基础上实现电池组容量的快速估计。其次,在电池单体模型的基础上建立电池组的仿真模型,并在全SOC区域上对模型参数进行分段辨识。通过所建立的仿真模型得到电池组的充放电曲线,并对电池组容量进行估计。最后,对4个单体串联而成的电池组进行充电试验。研究结果表明:仿真容量与估计容量误差为1.2%以内,验证了所提出的容量快速估计算法的有效性;利用所提方法估计出电池组容量与试验得到的电池组容量的误差为2.61%;该方法根据电池充电曲线的平移与缩放即可在线估计出电池组容量,可应用于新电池组容量的在线快速估计,能在保证3%估计误差的基础上将检测效率提高到传统方法的2倍以上。     

怠速充电工况下的电池SOC平衡控制

在分析单电机和双电机混合动力电动车发动机怠速充电工况下电池能量稳定性控制要求的基础上,提出了一种怠速充电工况电池SOC平衡的主动控制策略,并给出相应控制过程的能量控制目标值计算公式和相应的分析。通过对所提出的怠速充电工况电池SOC平衡控制策略进行仿真和实车测试,结果表明,该控制策略能有效控制电池SOC平衡,怠速充电过程中电池主动能量的过充和过放控制的稳定性也得到改善。     

基于可重构电路的锂电池组充电均衡研究

为了提高电池均衡速度、减少能量损耗，将基于开关电感的Buck-Boost均衡电路和可重构均衡电路相结合，设计了可重构Buck-Boost充电均衡拓扑，根据5种不同的锂电池荷电状态（SOC）分布情况制定了相应的均衡策略，基于MATLAB/Simulink进行仿真分析，并与开关电感的Buck-Boost均衡电路进行对比，结果表明，在各种工况下，所设计的均衡拓扑和均衡策略将能量转移效率和均衡速度分别平均提高了19.0%和25.4%，有效提升了均衡性能。     

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.     

电池管理系统的均衡设计

通过对电池管理系统中被动均衡和主动均衡的效果比较,阐明主动均衡可以大大减小电池组中单体电池一致性的差异,从而提高电池组的使用效率。     

车载锂离子电池组的充电技术与均衡管理方法研究综述

电动汽车快速和智能充电是未来的发展趋势。本文介绍了多段恒流充电、超大电流尖峰脉冲充电、变脉宽正负脉冲充电等充电方法,对电池的SOC值、内阻、析气和析锂极值点等参数实时精确获取,从而实现电池的无损伤最大电流充电;本文还介绍了双向反激式主动均衡、利用(DC-DC)变换器式和变压器式结合的两级均衡等均衡策略,实现了电池单体的快速均衡管理。     

一种串联锂离子电池组P-C-C-P均衡器及其控制方法

针对电动汽车锂离子电池组各单体间往往存在电量不一致而导致电池组的可利用容量降低,并大大缩短了电池组使用寿命的问题,提出了一种基于反激式变压器的P-C-C-P均衡器.它结构简单、易于控制,采用反激式变压器在电池组中进行能量传输,提升了均衡效果;在电池组充、放电和静置过程中,可根据情况在3种均衡策略,即P-C、C-C和C-...     

基于瞬态均衡的混合动力电动汽车动力电池管理系统

在论述动力电池能量管理系统的必要性和基本构成之后,介绍了以Motorola推出的HCS12系列单片机和电池监测芯片DS2438为核心的电池监测系统及其软硬件设计,设计了以充电使能信号和充电强度信号为控制信号的智能均衡模块,这样构成了电池均衡管理系统.实践证明,该系统可以实现电池的瞬态均衡管理,效果良好.     

汽车电池均衡管理技术分析与探究

通常纯电动汽车的动力电池是由若干单体电池组合而成,每一个单体电池荷电状态会存在一定程度的差异,而此差异会直接决定动力电池的使用性能,因此需要对动力电池进行均衡管理。其中锂离子动力电池的主要研究集中在电池单体技术、热管理技术以及能量管理技术等方面,因此BMS（电池管理系统）对动力电池均衡系统尤为重要。本文通过对电池均衡管理系统进行基本的介绍,并建立电池等效模型,为后续电池均衡模型的仿真提供理论参考,进而为电池均衡管理提供重要的研究价值。     

基于容量增量曲线与充电容量差的电池组微短路诊断方法

目前还没有一种有效的手段针对处于前期演化阶段的锂离子电池微短路进行检测，为此本文提出了一种基于电池充电容量增量（IC）曲线和充电容量差（DCC）变化规律的微短路故障诊断方法。首先确立锂电池短路故障与充电容量增量的关系，利用小波变换对IC曲线进行降噪，得出在不同电流倍率和温度下IC曲线最高峰（ICPV）与电池荷电状态（SOC）唯一对应。然后提出利用充电容量差DCC描述存在内短路的故障电池与正常电池的SOC差异，并据此得出锂电池微短路的量化方法。最后通过仿真分析与实验验证表明，在不同工况下循环测试均可获得电池微短路的量化信息，且诊断最大误差均小于8.12%。     

基于能量守恒和四线法的SOC估算策略研究

传统的电池荷电状态(SOC)估算方法已经不能满足蓄电池变电流放电工况的需要,而混合动力液压挖掘机中蓄电池变电流放电工况异常复杂,因此变电流工况下SOC的准确估算具有重要意义。在能量守恒定律和四线法测量蓄电池内阻的基础上,提出了一种新的SOC估算策略,经过仿真和实验分析,证明新的SOC估算策略能够胜任大电流和变电流放电工况下SOC的估算工作。     

SOC不一致的电池并联性能研究

此文从实验角度考察了当SOC状态不一致的两电池(0%/100%)并联时并联搁置阶段、放电阶段以及放电结束后的静置阶段的干路电压及支路电流变化情况,并比较了并联充放电与单体单独充放电的放电容量间的差异。实验结果表明:当开路电压相差较大时,其接触时的瞬间电流非常大,此情形可能会对电池造成伤害,因此应尽量避免开路电压相差较大的电池直接并联;在并联搁置时,电压较高的电池会对电压较低的电池进行充电,起到自我均衡的作用;并联恒流放电过程中,经过并联单体的支路电流不断变化;并联放电结束后,两电池之间仍然在相互充电以达到电压平衡;无论并联整体放电还是并联后单体单独放电,其容量均与单体独自放电容量相当。SOC不一致电池并联不会对容量产生不利影响。     

压差作为控制参数对电池系统充电均衡效果影响的研究

基于电感主动均衡技术,研究以压差作为均衡控制参数对电池系统充电均衡效果的影响。结果表明,当控制均衡工作电压区间并采用末端分段降流充电模式时,可达到较好的均衡效果。     

电动汽车用NiMH电池建模及基于状态空间的SOC预测方法

电动汽车的电池管理系统需要精确、可靠的电池荷电状态(SOC)预测器。针对氢镍(NiMH)电池，提出了一种集总参数等效电路模型，介绍了通过实验获得电池参数的方法。该模型考虑了温度对电池参数的影响，能反映电池充放电的动态过程。文中用状态空间描述了R—C电池模型，在此基础上建立了一种新的基于状态空间的SOC递推算法，并对电池的充放电过程进行了仿真计算。分析表明，提出的SOC估计方法同样可用于其它类型的动力电池。