项目名称: 总线式结构电场耦合型电池组能量均衡系统及控制方法研究

项目编号: No.61773079

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2018

项目学科: 自动化技术、计算机技术

项目作者: 凌睿

作者单位: 重庆大学

项目金额: 16万元

中文摘要: 电池组能量均衡技术主要用于消除串联锂离子电池组中各节电池荷电状态差异,避免过充或过放,延长电池组使用寿命。本项目针对现有均衡技术速度慢、效率低、体积大、不易扩展等问题,以能量均衡系统为对象,研究新型均衡器电路结构及其动态模型和能效模型,为均衡器的能量流控制和电池组系统的能量均衡控制提供新的解决途径。拟运用软开关技术,研究一种新型的电场耦合型隔离均衡器电路,提高能量传输效率,减小系统体积,建立灵活、高效的能量转移路径。通过将软开关条件转化为控制约束,建立约束条件下均衡器的动态模型。通过分析功率开关动作时的电流和电压曲线,结合电路的瞬态过程,揭示均衡器能量传输过程的损耗机理;获取不同谐振工作方式下,不同谐振参数、工作频率和输出功率条件下的能量损耗数据,建立均衡器的能效模型。本项目不但可推动控制理论的发展,而且可为电池组延长使用寿命、提高均衡速度和能量管理效率提供新的方法。

中文关键词: 锂离子电池组;电池均衡;高阶滑模控制;能量管理

英文摘要: The energy equalization technology for battery packs is mainly used to eliminate the difference of states of charge in the series-connected lithium ion battery cells, avoiding over-charge or over-discharge, and prolong the service life of battery packs. In order to solve the problem of existing techniques, such as slow speed, low efficiency, large size, less easily modularization and so on, the energy equalization system is studied in this project including a novel equalizer circuit topology and it’s energy flow dynamic model and energy efficiency model, which may provide a way for the controls of the energy flow of the equalizer and the whole system. This project intends to study a novel type of electric field coupling isolation equalizer circuit with soft switching technology, to improve the efficiency, reduce the size of the system, and establish a flexible and efficient energy transfer path. The dynamic model of the equalizer under the constraints is established with transforming the soft switching conditions into control constraints. The loss mechanism of energy transferring process is revealed by the analysis of the current and voltage curve of the power switches with the transient process. The energy loss data is obtained with different resonant parameters, switching frequency and output power conditions under the different resonant modes, and the energy efficiency model of the equalizer is established. This project can not only promote the development of control theory, but also provide a new solution to improve the equalization speed and the energy efficiency, and prolong the service life of battery packs.

英文关键词: lithium-ion battery pack;battery equalization;high order sliding mode control;energy management

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