项目名称: 串联储能电源高效均衡系统结构及控制策略研究

项目编号: No.51207034

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 电能储存与节电技术

项目作者: 刘晓芳

作者单位: 哈尔滨工业大学

项目金额: 25万元

中文摘要: 能量均衡技术是防止串联储能系统过充和过放,避免储能系统有效容量和安全性降低,提高循环使用寿命的有效方法。在前期科研实践基础上,拟从建立储能单体物理端行为特性模型入手,归纳充放电参数对电源特性的影响,完善储能单体在充放电过程中各外部参数对SOC表征力的分析,奠定建立基于单体SOC的高效均衡方法的研究基础;建立均衡过程能量流的传递模型,提出均衡系统结构的有向图描述方法,用以分析能够实现的串联单体间能量直接交互传递的均衡电路拓扑;基于多种均衡拓扑的结构特征和同构性分析,进行多种均衡拓扑的优化组合方法研究,构建多层均衡系统;建立复杂失衡条件下储能系统的能量传递模型及其均衡代价函数,设计均衡路径寻优算法实现均衡策略的优化设计。为实现兼有均衡效率高、均衡速度快、线路结构简单的均衡系统结构及其均衡策略研究提供分析和设计的理论依据,促进动力型串联储能均衡技术进步和工业化应用。

中文关键词: 电池组均衡;均衡器拓扑;图论;优化控制;均衡效率

英文摘要: Differences in chemical characteristics, operating temperature or different internal resistance can cause differences in cell remaining capacity, leading to overcharging or overdischarging of respectively most charged and most discharged cells, decreasing the total stack storage capacity, shortening the battery lifetime and, eventually, permanently damaging the cells. Cell voltage equalizers are usually used for series-connected energy storage cells to eliminate cell voltage imbalance that may cause premature deterioration and reduce the available energy of the cells.Conventional cell voltage equalizers cannot meet requirements of large capacity energy storage system for low transfer efficiency, circuit complexity increaseing proportionally with the number of series-connected energy storage cells. Cell equalization system during bidirectional operations are investigated based on the experimentally established State Of Charge (SOC) estimators in order to select the target cell for charge distribution. The directed graph and weighted matrix representation of each equalization structure are defined to deduce a realistic direct graph model and then establish a real equalization structure.A hierarchical structure of the equalization is proposed based on tree diagram and optimal spanning tree, using certain direct eq

英文关键词: Battery balancing;Equalizer topology;Graph theory;Optimal control;Equilibrium efficiency

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