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。     

电池组单体并联充电电路

本文介绍一种使用大电流固态开关转换单体串并联连接的充电电路,在电池组放电时各单体处于串联状态。需要充电时,各单体即转换为并联状态,接入单路充电机即可保证全部单体处于相同电压下,杜绝了衰减单体过充的可能。     

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-...     

一种电动汽车动力电池组动态匹配均衡器的设计与实现

围绕新能源汽车动力电池组充放电过程容量不均衡、电池组整体性能下降这一关键科学问题开展研究。在升压斩波电路和Cuk均衡器的基础上,设计出了一种可根据荷电状态差异程度来动态调节单体电池充放电的优先匹配顺序、高均衡效率的新型均衡器。试验表明,新型均衡器有效提高了动力电池组的整体性能,对完成高效均衡具有一定的实际应用价值。     

一种新的充电方案对锂电池组循环性能的影响

分别对A、B两组36V10Ah磷酸亚铁锂锂离子电池组进行传统充电方案与新的充电方案交叉的循环性能测试,通过不同方案下的循环前后容量对比可以发现,新的充电方案可以在一定程度上提升电池组的循环性能,对于单体性能差异较大的电池组,其改善效果尤为明显。通过实验发现,电池组循环性能的衰减主要是由于电池组整体的差异性而使得充电容量衰减,而非单体性能的下降。另外,通过对电池组中3个单体进行单独放电而故意加剧电池组间单体电池荷电状态失衡,从而模拟实际使用过程中可能会出现的单体间自放电率差异较大的情形。在此种状态下,新的充电方案可以通过10次的循环过程将电池组容量恢复至正常水平。因此,新的充电方案可以有效地均衡电池组间单体容量差异,从而避免使用过程中由于单体间自放电差异的存在和累积而导致电池组寿命的急剧缩短。     

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。     

温度对磷酸铁锂电池性能的影响

主要从放电容量、放电中值电压、放电能量三个方面研究了低温阶段(25℃至-20℃)与高温阶段(25℃至60℃)两阶段温度对磷酸铁锂电池性能的影响,同时还对比了低温(-20℃)充放电与常温充电低温放电两种情况下放电容量,最后考察了48V/180Ah电池组(15串)在充放电过程中电池组内不同区域的温度场分布情况。实验结果表明:对于实验的样品,低温对电池影响较大,-20℃是其低温坎;高温下电池性能变化不明显,温度50℃以上,电池性能开始下降,推荐使用温度范围0℃～50℃;常温充电相比低温充电其放电容量仅提升10%;电池组在使用过程中,最内部的单体与最外面的单体温度差异可达12℃。     

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。     

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。     

电动汽车的电池管理系统(下)

<正>(接上期)五.电池的均衡管理为什么需要电池均衡呢?首先一个串联的电池包,不管你怎么去筛选,总是会出现不均衡(电压差别、容量差别、内阻差别、充电和放电速度差别)现象。这样在实际使用过程中,每个单体电池的输出电量是不一样的。这里需要增加一个衡量电路,以提高电池包储电空间的利用率。在电池充放电时,出现的不均衡现象如图6所示。     

一种铅酸蓄电池电压平衡仪电路设计

针对铅酸蓄电池组在浮充电过程中,单体电池的端电压会出现不平衡的问题,分析了其产生的原因,阐述了该仪器的电路组成结构、工作原理、技术指标,以及自动控制主程序流程图。该仪器具有自动循环每个电池的端电压,自动均衡充电,实时显示实时评估电池容量、储存、记录和打印当月电池组工作情况与PC通讯。是功能比较完善,智能化比较高的蓄电池测量维护设备。     

电动汽车电池功率输入等效电路模型的比较研究

为了选取合适的等效电路电池模型应用于电动汽车系统仿真,提出GNL模型,并与R int、Theven in、PNGV、RC模型进行性能比较。以320单体串联的80A.h镍氢电池组为研究对象,基于同一组复合脉冲试验数据,辨识各模型的参数,进而建立各模型基于Matlab/Simulink的功率输入仿真模型。使用20 kW恒功率放电和FUDS工况试验数据验证,并比较各模型性能。仿真与试验的比较表明,功率输入等效电路电池模型的电压误差为主要误差,电流误差为次要误差,5种模型中PNGV和GNL模型更适用于电动汽车仿真,而GNL模型具有更好的精度。     

Impedance-based and circuit-parameter-based battery models for HEV power systems

The relationship between voltage and current inside a battery, or the impedance, plays an important role in the simulation and design of hybrid electric vehicle (HEV) power systems. This paper proposes a new approach employing the Bode plot for evaluation of equivalent circuit parameters for a lithium polymer battery (LiPB) for HEV application. The main concept of the proposed circuit-parameter-based model approach is the application of a transfer function used to process the frequency response of the battery for calculation of accurate circuit parameters. Additionally, the Bode plot is also applied to derive the impedance-based model directly from frequency response measurements for short time simulations and practical use in the HEV. Two methods for battery modeling are proposed and verified experimentally with the voltage-current profile of a conventional HEV using the battery measured in this paper. The results show that the proposed circuit-parameter-based technique provides a satisfactory battery equivalent circuit model.     

On-board aging estimation using half-cell voltage curves for LiFePO<Subscript>4</Subscript> cathode-based lithium-ion batteries for EV applications

The aim of this work is the design of an algorithm for on-board determination of the actual capacity of a lithium iron phosphate (LFP) cathode-based lithium-ion battery for electric vehicle applications. The presented approach is based on the detection of the predominant aging mechanisms (in terms of loss of lithium and loss of active material in both electrodes) by determining the single electrode voltage curves. The information related to the characteristic length and position of the voltage plateaus, which can be gathered during battery operation, can be used to obtain the actual aging state of the cells. The length of the plateaus depends on the respective position that the voltage curves of the single electrodes have in relation to each other. Relating the change of the plateau characteristics to the possible aging mechanisms allows the determination of the actual battery aging state in terms of total cell capacity. The work presents a possible implementation of an algorithm for capacity determination based on the described methodology. The algorithm is validated with various differently aged LFP cells. Furthermore, the work discusses the ability of the method to detect the actual battery capacity if the characteristics of only part of the quasi-OCV (open circuit voltage) curve are detected. Achieved accuracy and existing limitations are described and discussed in detail.     

海运出口乘用车蓄电池亏电问题的解决

提出了出口乘用车蓄电池亏电问题,分析了问题原因在蓄电池和整车电路两个方面;通过选用性能优良的蓄电池,改进整车电路原理图、熔断丝盒以及线束,解决了问题。     

车用锂电池PP隔膜机械失效导致内部微短路的机理研究

车用锂电池在工作过程中会经受机电热的耦合作用,其中机械滥用是引发锂电池内部短路的最主要风险之一,很可能导致严重的起火事故。隔膜的机械完整性是防止锂电池在机械滥用条件下发生内部短路的关键因素。通过综合的力学测试发现,不同尺寸的压头导致PP隔膜两种截然不同的变形和失效模式。最后分析了触发锂电池内部微短路的机理,并通过力学试验和理论分析提出了锂电池内部微短路下的隔膜临界位移准则。     

汽车电器防浪涌电路研究

针对在汽车出现较大的浪涌波动时,通过电器电源输入端加入所述TVS管设计,使电压稳定在电器可以承受的范围内,以保证PCB板上其他元件不受瞬间浪涌的破坏,进而能有效提高汽车电器防浪涌电路的浪涌吸收能力,提高用户体验。     

基于学习率的纯电动与燃料电池汽车分场景经济性比较研究

新能源汽车较高的成本是制约我国新能源汽车发展的重要因素之一.本研究构建了纯电动和燃料电池汽车经济性综合分析比较模型.基于新能源汽车各关键零部件的学习率曲线,对纯电动和燃料电池乘用车、客车和货车的未来制造成本趋势进行了分析和比较.同时结合我国私家车、出租车、公交车和物流车4个应用场景,对各场景下纯电动和燃料电池汽车使用成...     

专用道条件下电动公交线路静态无线充电设施布局优化

为了减少电动公交线路静态无线充电设施的布设成本，从而提高时间控制点的有效利用率，提出了考虑时间控制点影响的静态无线充电设施布局优化方法。首先建立电动公交车运行状态表达模型，提出乘客出行时间成本增加量计算方法；随后在总松弛时间、电池剩余电量、准点率的约束下，将每个站点是否布设静态无线充电设施、是否设置为时间控制点以及对应的松弛时间作为优化变量，将充电设施总布设成本与乘客出行时间成本增加量最小以及站点有效利用率最大作为优化目标，建立专用道条件下静态无线充电设施布局优化模型，并采用嵌入随机模拟技术的麻雀搜索优化算法进行求解；最后以一条实际线路为例进行案例分析，并对电池容量、充电功率进行敏感性分析。研究结果表明：在满足不同班次电量需求的前提下，充电设施的总布设成本、乘客出行时间成本增加量随着电池容量或者静态无线充电功率的增加而减少，且充电设施的总布设成本呈阶梯形状变化。     

动力电池气密检测标准与IP68的关系

目前各大主机厂动力电池布置方案均为将动力电池布置在车辆底盘下方,起到节省车内空间、降低车辆重心、保证汽车行驶平稳性的作用.动力电池作为纯电动车的唯一动力来源,是高能量体零部件.目前续驶里程超过600 km的纯电动汽车,电量均在100 kW·h左右,任何水和灰尘进入动力电池内部都可能导致内部短路,会引起着火爆炸的风险,危...