银杉蓄电池组技术

单个蓄电池的电压与容量有限,在许多场合下要组成串连蓄电池组来使用。但蓄电池组的中的电池存在均衡性的问题。如何进步蓄电池组的使用寿命,进步体系的稳定性和削减成本,是摆在咱们面前的重要问题。 蓄电池的使用寿命是由多方面的因素所决定,其间最重要的是蓄电池自身的物理性能。 此外,电池办理技能的低下和不合理的充放电准则也是形成电池寿命缩短的重要原因。对蓄电池组来说,除去上述原因,单体电池间的不共同性也是个重要因素。针对蓄电池充放电进程中存在的单体电池不均衡的现象,笔者剖析比较了现在的几种均充办法,结合实际捉出了无损均充办法,并进行了试验验证。 现有的均衡充电办法 完成对串联蓄电池组的各单体电池进行均充,现在主要有以下几种办法。 1.在电池组的各单体电池上附加一个并联均衡电路,以到达分流的作用。在这种模式下,当某个电池首先到达满充时,均衡装置能阻挠其过充并将剩余的能量转化成热能,持续对未充满的电池充电。该办法简略,但会带来能量的损耗,不适合快充体系。 2.在充电前对每个单体逐个通过同一负载放电至同一水平,然后再进行恒流充电,以此确保各个单体之间较为准确的均衡状况。但对蓄电池组,因为个别间的物理差异,各单体深度放电后难以到达完全共同的抱负效果。即便放电后到达同一效果,在充电进程中也会呈现新的不均衡现象。 3.定时、定序、单独对蓄电池组中的单体蓄电池进行检测及均匀充电。在对蓄电池组进行充电时,能确保蓄电池组中的每一个蓄电池不会发生过充电或过放电的情况,因而就确保了蓄电池组中的每个蓄电池均处于正常的工作状况。 4.运用分时原理,通过开关组件的操控和切换,使额外的电流流入电压相对较低的电池中以到达均衡充电的意图。该办法效率比较高,但操控比较复杂。 5.以各电池的电压参数为均衡方针,使各电池的电压恢复共同。如图2所示,均衡充电时,电容通过操控开关交替地与相邻的两个电池衔接,承受高电压电池的充电,再向低电压电池放电,直到两电池的电压趋于共同。 该种均衡办法较好的处理了电池组电压不平衡的问题,但该办法主要用在电池数量较少的场合。 6.整个别系由单片机操控,单体电池都有独立的一套模块。模块依据设定程序,对各单体电池分别进行充电办理,充电完成后主动断开。 该办法比较简略,但在单体电池数多时会使成本大大添加,也不利于体系体积的减小。 无损均充电路 本文提出了一种无损均充电路。均充模块发动后,过充的电池会将剩余的电量转移到没有充满的电池中,完成动态均衡。其效率高丢失少,一切的电池电压都由均充模块全程监控。 1电路设计 n节电池串联组成的电池组,主回路电流是ich。各串联电池都接有一个均衡旁路,如图3所示。图中bti是单体电池,si是mosfet,电感li是储能元件。si、li、di构成一个分流模块mi。 在一个充电周期中,电路工作进程分为两个阶段:电压检测阶段(时刻为tv)和均充阶段(时刻为tc)。在电压检测阶段,均衡旁路电路不工作,主电源对电池组充电,一起检测电池组中的单体电池电压,并依据操控算法核算mosfet的占空比。在均充阶段,旁路中被触发的mosfet由核算所得的占空比来操控开关状况,对相应的电池进行均充处理。在这个阶段中,流经各单体电池的电流是不断变化的,也是各不相同的。 除去衔接在b1两端的m1,一切的旁路分流模块组成都是一样的。在均充旁路中,因为二极管di的单向导通作用,一切的分流模块都会将剩余的电量从相应的电池转移到上游电池中,而m1则把剩余的电量转移到下游的电池中。 2开关管占空比的核算 充电时电池的荷电状况soc(stateofcharge)可由下面的经验公式来得出,其间v是电池的端电压。 soc=—0.24v2+7.218v一53.088(1) soc是电池当前容量与额外容量之比,soc=q/qtotalx100%。 通过把电压检测阶段末期检测到的电池电压转化为荷电状况,而单节电池的贮存容量qest,n与soc存在相应的联系,qest,n能够被估算出来。 在充电平衡阶段,从主充器充入单节电池的电量是ichtcep。其间,tcep为一个充电周期内均充阶段的时刻。为使在均充阶段到达单节电池贮存容量的平衡,均充的方针qtar应为: 但是,在被激起的旁路和其他电池之间的充电转化是相互影响的,单体电池经旁路输出给其他电池的电流和接纳的充电电流很难用一个简略的公式进行核算。不过,gauss-seidel迭代法能够处理这个问题。 期望的贮存容量qn能够用下式来核算: 其间,idis,n是一个开关周期中的均匀电流,iobt,n是从其他被触发的旁路中取得的电流。qtar是抱负状况下电池经充电周期ts到达均充时的电荷量,qn是期望的贮存容量,取qtar=qn,即(2)、(3)持平。通过相应换算,得到占空比的核算公式: 这里的函数fn只是一个暗示函数,表明dn和d2……d3存在必定联系。 3试验设计 为了验证本文的均衡充电办法,以两节单体电池组成的蓄电池组为例进行试验和剖析,主要验证旁路中开关管对电压的调节作用。操控流程见图4。 因为没有现成的蓄电池,需用代替电池来进行试验。充电进程中蓄电池内阻和端电压都在不断变化,并且充电进程中电池蓄积能量,依据对蓄电池的物理性质的剖析和相关资料,采用“电阻串联电容”来代替单体蓄电池来进行试验。 本试验中,选用两个小功率npn管c1815(q1、q2)来代替开关管,用89c51芯片的p1.0和p1.1脚操控q1、q2的开关。一起,蓄电池的端电压v1和v2由差动放大电路采集,经a/d转化送到cpu。在整个进程中,电压每20ms采样一次,每隔1s上传上位机并保存并主动制作曲线。图5为试验电路图。 试验成果与剖析 通过试验成果能够看出,充电开始时电压相差为1.98v,在通过充电140s后,电压相差值约为0.2v;在均充进程中,电池电压有趋向共同的趋势。均充办法能依据单体电池的差异,缩短蓄电池组之间的不共同性,使蓄电池组的全体性能得到进步,寿命延长。 一起,从试验成果来看,该办法也有效果不抱负的地方,那就是两节电池端电压差值较大。究其原因,一是本试验中用“电阻串联电容”来代替蓄电池,这和真实的蓄电池存在差别,无法到达抱负的模拟状况;二是本试验主要是查验开关管的开关对电压的均衡影响,在许多环节上进行了简化处理,忽略了一些非必须因素,而这些因素也对试验成果有必定的影响。 但总的来说,本试验到达了预定的意图,证明了无损均充法的可行性。