【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及電池均衡，尤其涉及一種雙列多飛渡電容電壓均衡系統(tǒng)及其容量整定方法。
技術(shù)介紹
1、在現(xiàn)代電池管理系統(tǒng)(bms)中，電池或超級(jí)電容器串聯(lián)使用時(shí)，各單元的電壓均衡是一個(gè)關(guān)鍵問題；由于制造工藝、材料特性等因素，每個(gè)電池或超級(jí)電容器的容量和性能會(huì)有所不同，在串聯(lián)充放電過程中，這種差異會(huì)導(dǎo)致各個(gè)單元的電壓不均衡；這不僅會(huì)降低電池組的整體性能，還會(huì)縮短其使用壽命，甚至引發(fā)安全隱患；因此，實(shí)現(xiàn)串聯(lián)電池或超級(jí)電容器的電壓均衡對(duì)提高系統(tǒng)性能和安全性至關(guān)重要。
2、當(dāng)前，電壓均衡技術(shù)主要分為被動(dòng)均衡和主動(dòng)均衡兩大類：
3、1、被動(dòng)均衡：通過放電電阻將高電壓?jiǎn)卧哪芰肯牡簦蛊潆妷航档偷脚c其他單元一致；該方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，但存在能量浪費(fèi)問題，整體效率較低。
4、2、主動(dòng)均衡：通過能量轉(zhuǎn)移實(shí)現(xiàn)電壓均衡，將高電壓?jiǎn)卧哪芰哭D(zhuǎn)移到低電壓?jiǎn)卧怀Ｒ姷闹鲃?dòng)均衡方法包括電感式均衡和電容式均衡；其中，飛渡電容電壓均衡方案是一種典型的主動(dòng)均衡方法，其通過控制開關(guān)管的通斷，將高電壓?jiǎn)卧哪芰哭D(zhuǎn)移到電容上，再由電容將能量傳遞到低電壓?jiǎn)卧?/p>
5、雖然飛渡電容電壓均衡方案在一定程度上解決了電壓不均衡的問題，但其在實(shí)際應(yīng)用中仍存在以下局限性：
6、1、無(wú)效能量流動(dòng)：在串聯(lián)單元數(shù)量較多時(shí)，能量需要通過多個(gè)電容傳遞，導(dǎo)致無(wú)效能量流動(dòng)增加；例如，能量從電壓最高的電池單元傳遞到電壓最低的單元過程中，會(huì)經(jīng)過許多其他單元，這會(huì)造成能量損失。
7、2、均衡時(shí)間長(zhǎng)：由于無(wú)效能量流動(dòng)的存在，電壓均衡過程
8、3、容量整定缺乏指導(dǎo)：現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)飛渡電容容量的選擇和整定方法缺乏詳細(xì)指導(dǎo)，導(dǎo)致設(shè)計(jì)人員在實(shí)際應(yīng)用中難以確定最佳的電容容量，從而影響均衡效果。
9、因此，亟需等待解決。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀，本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題在于提供一種有效降低無(wú)效能量流動(dòng)并顯著加快了電壓均衡速度，還給出了容量整定方法以優(yōu)化了均衡電路性能的雙列多飛渡電容電壓均衡系統(tǒng)及其容量整定方法。
2、本專利技術(shù)解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種雙列多飛渡電容電壓均衡系統(tǒng)，其特征在于，包括n級(jí)依次排列的均衡單元，所述均衡單元包括飛渡電容、超級(jí)電容和雙極開關(guān)；
3、任意兩個(gè)相鄰的均衡單元中的所述超級(jí)電容均相互串聯(lián)，任意兩個(gè)相鄰的均衡單元中的所述飛渡電容均相互串聯(lián)；
4、第一級(jí)均衡單元中的所述雙極開關(guān)的其中一個(gè)電極與超級(jí)電容的正極電性連接，其余的每一級(jí)均衡單元中的所述雙極開關(guān)的其中一個(gè)電極與上一級(jí)超級(jí)電容的負(fù)極以及同一級(jí)超級(jí)電容的正極均電性連接；
5、第一級(jí)均衡單元中的所述雙極開關(guān)的動(dòng)觸頭與同一級(jí)飛渡電容的正極電性連接，其余的每一級(jí)均衡單元中的所述雙極開關(guān)的動(dòng)觸頭與上一級(jí)飛渡電容的負(fù)極以及同一級(jí)飛渡電容的正極均電性連接；
6、每一級(jí)均衡單元中的所述雙極開關(guān)的另一個(gè)電極與同一級(jí)超級(jí)電容的負(fù)極以及下一級(jí)超級(jí)電容的正極均電性連接。
7、一種雙列多飛渡電容電壓均衡系統(tǒng)的容量整定方法，其特征在于，包括以下步驟：
8、s1：在兩種脈沖狀態(tài)下，列出網(wǎng)孔電流公式：
9、
10、將上述解可以轉(zhuǎn)換為頻域電容器的電壓方程，得到公式(2)：
11、
12、s2：把頻域電壓方程轉(zhuǎn)換成時(shí)域，把其中的d1t和d2t分別轉(zhuǎn)換成時(shí)間t的狀態(tài)a和b，再把電容的初始電壓同時(shí)求解6個(gè)方程；
13、s3：根據(jù)放電時(shí)間矩陣求放電的初始電壓，終止電壓，超級(jí)電容的單體容量，電阻的阻值，從而得到均衡電流的計(jì)算公式(3)：
14、
15、s4：簡(jiǎn)化公式(3)后得到公式(4)，fsw是開關(guān)頻率，v’ca和v’cb分別是飛渡電容a、b狀態(tài)下的電壓，如下方所示：
16、
17、s5：經(jīng)過變換后得到容量整定公式(5)，如下方所示：
18、
19、優(yōu)選地，所述步驟s3中，通過任何電容器路徑的時(shí)間平均電流是根據(jù)其頻率、電容值和其在結(jié)束狀態(tài)電壓中的變化來(lái)計(jì)算的。
20、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于：本專利技術(shù)通過增加一列飛渡電容，形成雙列結(jié)構(gòu)，不僅增加了電流流經(jīng)的路徑，有效降低無(wú)效能量流動(dòng)，還顯著加快了電壓均衡速度。
21、此外，本專利技術(shù)通過數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)，給出了雙列多飛渡電容的容量整定原則和方法，為實(shí)際設(shè)計(jì)提供了明確的指導(dǎo)，從而優(yōu)化了均衡電路的性能。
22、本專利技術(shù)在保持電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的同時(shí)，顯著提升了電壓均衡的速度和效率，克服了現(xiàn)有技術(shù)中的主要缺陷，適用于各種電池和超級(jí)電容器的串聯(lián)系統(tǒng)，具有廣泛的應(yīng)用前景和市場(chǎng)潛力。
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1.一種雙列多飛渡電容電壓均衡系統(tǒng)，其特征在于，包括n級(jí)依次排列的均衡單元，所述均衡單元包括飛渡電容、超級(jí)電容和雙極開關(guān)；
2.一種雙列多飛渡電容電壓均衡系統(tǒng)的容量整定方法，其特征在于，包括以下步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙列多飛渡電容電壓均衡系統(tǒng)的容量整定方法，其特征在于，所述步驟S3中，通過任何電容器路徑的時(shí)間平均電流是根據(jù)其頻率、電容值和其在結(jié)束狀態(tài)電壓中的變化來(lái)計(jì)算的。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種雙列多飛渡電容電壓均衡系統(tǒng)，其特征在于，包括n級(jí)依次排列的均衡單元，所述均衡單元包括飛渡電容、超級(jí)電容和雙極開關(guān)；
2.一種雙列多飛渡電容電壓均衡系統(tǒng)的容量整定方法，其特征在于，包括以...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李超，馬毅，郭昊坤，穆文杰，趙毅乾，許佳俊，程偉東，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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