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电力技术应用 2023年6月25日第40卷第12期· 59 ·根据离散化公式，通过编程实现零极点算法。
3 实验分析验证3.1 实验平台搭建搭建完善的锂电池充电实验平台，如图4所示。
调试电脑锂电池恒压模块电流探头串联电源AC/DC电源示波器图4 锂电池充电系统实验平台该实验平台可以通过恒压恒流充电等过程完成对锂电池的串联分容，在此实验平台上进行恒流转恒压充电实验，以测试系统的可行性和稳定性。
3.2 恒流转恒压充电实验该平台的额定电压为5 V ，计量测试系统充电的电压精度，结果如表1所示。
表1 精度测试实验数据表流程期望电压/V 回检电压/V 实测电压/V 精度要求/mV恒压充电0.050.049 90.0499＜1恒压充电1.000.999 91.0002＜1恒压充电1.501.499 81.5000＜1恒压充电2.002.000 11.9999＜1恒压充电3.003.000 02.9999＜1恒压充电4.004.000 34.0002＜1恒压充电5.005.000 44.9997＜1在全电压区域范围内，充电的稳态精度均在满量程的0.02%以内。
采用15 A 充电，恒流转恒压充电过程中的电压曲线和电流曲线如图5所示。
由图5可知，在恒压点3.2 V 处，所有电池进入恒压充电状态，电压点无过冲，且电流平滑下降。
4 结 论文章提出了一种新型单体共负极锂电池组恒压充电控制策略，实现了对新型锂电池的恒流恒压充电控制。
实验表明，该策略可使电池的电压控制精度达到满量程的0.02%以内。
在恒压阶段，电流平滑下降满足电池分容生产要求。
参考文献：[1] 雷 旭，陈潇阳，于明加，等.基于SOC 自适应分阶的动力锂电池两步优化快速充电策略[J].中国公路学报，2022，35（8）：65-78.[2] 孙立群.无人机锂电池免插拔的自动充电系统设计[J].单片机与嵌入式系统应用，2021，21（8）：87-91.[3] 赵佳佳，郭爱军，汪凯斌，等.一种通用型矿用物探仪器锂电池充电管理系统[J].电子设计工程，2022，30（3）：158-162.[4] 万明丽，葛俊夏，徐柏兴，等.纯电动物流车三元锂电池充电时间优化简析[J].汽车电器，2021（5）：30-31.[5] 路成东.考虑能量损失与温升优化的动力锂电池多阶段恒流充电策略研究[D].武汉：湖北工业大学，2021.[6] 吴铁洲，路成东，黄柱越.一种提高锂电池脉冲充电能量利用率的方法[J].电源技术，2020，44（12）：1775-1778.[7] 汪 俊，王 毅.基于专用PWM 芯片的锂电池充电电路设计[J].电子制作，2021（10）：8-10.[8] 何胜利，阮文骏，邓任任，等.基于初级重构的IPT 恒流恒压充电系统研究[J].电力电子技术，2022，56（7）：99-101.[9] 王德玉，秘锡鸿，傅超伟，等.基于变结构补偿网络的WPT 恒流/恒压充电系统[J].电工电能新技术，2022，41（4）：9-15.[10] 唐 鑫，欧阳权，黄俍卉，等.基于深度强化学习的锂电池快速充电控制策略[J].机械工程学报，2022，58（22）：69-78.2.62000400600800流程时间/s1 0001 2001 400-6-5-4-3-2-1012345678910111213141515 A充电进入恒压点时电流减小恒压点3.2 V电流/V电压/V恒压点切换平滑2.72.82.93.03.13.23.33.43.53.63.73.83.94.04.14.24.34.44.54.6图5 恒流转恒压充电过程中的电压、电流曲线。
浅谈我国锂电池系统的串并联优化成组原理和方案摘要：在纯电动汽车、电网储能应用中，单体电池串联以满足电压需求，并联以满足容量需求，串并联连接方式往往同时存在。
因此我们致力于研究纯电动汽车以及电网储能用串并联电池组的建模仿真方法，基于对串并联电池组的建模仿真分析，探究影响锂离子电池组性能的主要因素以及优化的电池成组方法。
大容量锂电池储能系统在电力系统中的应用发展潜力巨大，尽管国内单体制造技术已相对成熟，但电池成组理论研究不多，成组后性能极大程度下降以及安全性问题也亟待解决。
基于储能系统电池成组的特点，分析了成组应用中影响电池组性能的因素，并从应用角度介绍了当前国内电池成组技术的现状，提出了储能系统中电池成组与集成技术的关键问题，并归纳了未来储能系统中成组技术的发展方向。
关键词：锂离子电池；串并联电池组；优化成组在纯电动汽车、电网储能应用中，单体电池串联以满足电压需求，并联以满足容量需求，串并联连接方式往往同时存在。
因此我们致力于研究纯电动汽车以及电网储能用串并联电池组的建模仿真方法，基于对串并联电池组的建模仿真分析，探究影响锂离子电池组性能的主要因素以及优化的电池成组方法。
1．串并联电池组拓扑结构电池组典型的连接方式有先并联后串联、先串联后并联，如图a b 所示，混联方式如图c 所示。
其中北京奥运会、上海世博会纯电动公交车用电池即采用先并后串的连接方式，电网电池储能中往往采用先串后并的连接方式。
从电池组连接的可靠性以及电池电压不一致性发展趋势和电池组性能影响的角度分析，先并联后串联连接方式优于先串联后并联连接方式，而先串后并的电池拓扑结构有利于对系统各个单体电池进行检测和管理。
先并后串连接方式的建模仿真可用于电动汽车整车仿真的动力电池部分，计算整个电池组的功率输出；先串后并连接方式的建模仿真可用于电网储能中并联支路的投切后不均衡电流、电流均衡时间的仿真计算；再综合考虑这两种基本连接方式对混联方式的电池组建模。
锂离子电池成组技术
锂离子电池是现代电器设备中最常用的电池之一。
由于其高能量密度和较长的使用寿命，已经成为了广大用户的首选。
不过使用单个锂离子电池能够提供的电压和电流是有限的，因此需要通过成组技术来满足不同应用场景的需求。
1. 串联组合
串联组合是一种常见的锂离子电池成组技术。
它通过将多个电池的正极和负极连接起来，将它们的电压叠加起来。
例如，将两个3.7伏的单体电池串联连接起来，就能够产生一个7.4伏的电源。
同时，电池的容量也相应增加，可以提供更长的使用时间。
不过需要注意的是，在串联连接多个电池时，每个电池的充放电状态需要严格保持一致，否则可能会导致电池损坏或火灾等安全问题。
3. 混合组合
总之，锂离子电池成组技术能够有效地提高电池的电压、电流和容量等特性，满足不同应用领域的需求。
但是需要注意的是，在使用过程中要严格遵守安全规范，确保每个电池的充放电状态、容量和内阻一致，避免出现潜在的安全问题。
·开发与创新·0引言随着电动车和便携式电子产品的快速发展，对于电池技术的研究受到越来越多学者的关注和重视，电池技术也在近年来不断地的更新换代。
锂离子电池由于其能量密度高、自放电小、无记忆效应、使用寿命长及单节电池电压高等许多优点，得到了广泛的应用，迅速成为市场上的主流电池产品。
对于较大功率的电器而言，单节电池的容量是有限的，不能保证用电器长时间工作，而串联锂离子电池组可以提供较高的电压、较大的电池容量。
但是在实际使用时，锂离子电池组各单体电池之间存在差异性，在电池组充放电过程中，这种差异性会使个别单体电池由于过充或者过放而损坏，从而导致整个电池组损坏，降低电池组的使用寿命，因此在充放电时对锂电池组中的单体电池进行能量均衡是十分必重要的[1]。
为解决串联锂离子电池组在充放电时的均衡问题，提高电池组的性能和使用寿命，本文综合前人的研究成果[2]，提出了一种改进型的串联锂离子电池组充放电均衡管理方案。
该方案直接采用DC/DC 开关电源，在充放电过程中根据检测到的各单体电池的状态（电压值、电流值等），运用智能化算法判断出需要均衡的单节电池，对该节电池进行额外的均衡充放电，实现电池间能量的转移。
1整体设计思路图1为串联锂离子电池组均衡管理整体设计框图。
（1）中央控制器采用TMS320F2812，满足系统接收、处理大量数据，并进行相关算法运算和对实时性的要求。
（2）电池监测：采用精工S-8254A 芯片，可测量4个串联锂离子电池电压，电流传感器采用霍尔传感器CSCA0075A000-U12J-001，电压传感器采用霍尔电压传感器CLSM-10MA ，ATmega32为MCU 构成监测模块。
设计出电池组过压、欠压、过流、短路、过温、低温保护电路[3]。
修稿日期：2012－12－18基金项目：陕西国防学院2012年立项课题（Gfy12-10）作者简介：马艳（1984-），女，陕西长安人，本科，讲师。
动力锂离子电池组均衡策略研究
齐火箭;张新瑞;王嘉宏;徐海宾;张捷靖
【期刊名称】《电源学报》
【年(卷),期】2024(22)2
【摘要】为了有效减小串联锂离子电池组在使用过程中的不一致性,提出一种使用Cuk均衡器结合双层选择开关的新型均衡拓扑,该拓扑能够快速地实现任意单体间的能量传递,提高均衡速度。
根据开路电压OCV(open circuit voltage)-荷电状态SOC(state-of-charge)曲线的特性,采取分段式均衡,将电压和SOC作为均衡变量,并设计模糊逻辑控制FLC(fuzzy logic control)算法动态调节均衡电流,以减少均衡时间和能量损耗。
使用Matlab/Simulink软件进行模型搭建并仿真,实验结果表明,所提出的能量传递拓扑比传统Cuk电路在相邻单体间能量传递的拓扑要节省22.17%的均衡时间。
此外,与均值差分算法相比,使用FLC算法在静置和充放电条件下,提高了30%以上的时间效率和约11%的能量效率。
验证了该均衡方案的可行性。
【总页数】11页(P205-215)
【作者】齐火箭;张新瑞;王嘉宏;徐海宾;张捷靖
【作者单位】国网冀北电力有限公司张家口供电公司
【正文语种】中文
【中图分类】TM912
【相关文献】
1.锂离子电池组充电均衡电路及其均衡策略研究
2.锂离子蓄电池组最佳优先均衡策略研究
3.锂离子电池组均衡控制策略研究
4.串联锂离子电池组均衡策略研究
5.锂离子电池组均衡电路及其均衡策略研究
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锂离子电池串联一致性与电压差的研究王正;庞佩佩;赵付双;邓耀明【摘要】在不同放电截止电压条件下,分析了2串(2S)锂离子电池组(标称容量为3850mAh)的放电容量、循环性能、组内电芯间电压差(△V)和内阻之间的相关信息,以优化电芯配组的筛选条件.结果表明,电芯起始电压差较大的电池组随着循环的进行,电压差进一步迅速变大,容量衰减加快.电池组放电截止电压由6.0V提升到6.8V,电芯间电压差明显减小,尽管0.5C和0.2C放电容量分别损失约3.6％和2％,但可有效提高电池组的使用性能.同时,结合直流放电电阻(DCR)和电化学阻抗谱(EIS)测试结果指出,串联配组时,除了考虑单体电池的容量、电压和内阻三个因素外,电芯的DCR值能更直观反映电芯放电时的受到阻挠程度,可作为配组考虑参数.【期刊名称】《电池工业》【年(卷),期】2017(021)001【总页数】5页(P12-15,25)【关键词】电压差(△V);循环性能;放电截止电压;DCR;EIS;电芯一致性【作者】王正;庞佩佩;赵付双;邓耀明【作者单位】东莞市迈科新能源有限公司,广东东莞523770;东莞市迈科新能源有限公司,广东东莞523770;东莞市迈科新能源有限公司,广东东莞523770;东莞市迈科新能源有限公司,广东东莞523770【正文语种】中文【中图分类】TM912锂离子电池自1990年实现商业化以来，已在消费类电子市场得到广泛应用[1～3]，并在电动汽车和储能市场也表现出很好的应用前景[4]。
单体锂离子电池应用在智能手机和平板电脑终端时，对其能量密度和快速充电能力的要求较高，因为这些指标对延长电池的续航和缩短充电时间很重要。
对于那些需要串并联电池组的应用来说，除了上述要求外，还对组内单体电池的一致性提出了新要求，以满足充放电过程中电池组性能稳定性的要求。
对于并联和串联电池组来说，并联是组内各电芯在电流大小互不干扰情况下的充放电，相同时间内充入或放出不相同的容量，而各单体电芯两端的电压相等。
等效电路法动力锂离子电池组系统建模与仿真王新霞;王党树【摘要】以锂离子电池作为研究对象分析了多种电池等效电路模型的优缺点,最终选取二阶RC等效电路模型,搭建了仿真模型.该模型很好地表现了电池的输出特性,不仅直观地反映了开路电压(Open Circuit Voltage,OCV)-荷电状态(State of Charge,SOC)特性,更进一步反映了工作电压-荷电状态特性,对电池的SOC在线评估具有的重要作用.【期刊名称】《实验室研究与探索》【年(卷),期】2018(037)007【总页数】5页(P92-96)【关键词】电池模型;电池管理系统;荷电状态估计;均衡保护【作者】王新霞;王党树【作者单位】西安科技大学电气与控制工程学院,西安710054;西安科技大学理学院,西安710054【正文语种】中文【中图分类】TP274+.20 引言建立准确的电池等效模型是研究电池荷电状态估计和均衡管理一种重要方法。
目前国内外学者所建立的电池模型大致可分为电化学模型、数学分析模型或电气原理模型[1-4]。
电化学模型是从电池的电解液、电极、隔膜材料之间的反应机理出发,用数学模型反映电极化学反应过程及电解液离子的浓度变化。
建模者应具有良好的电化学知识，所以模型只能在特定环境条件下使用[2]。
数学分析是根据经验利用过数学方程来表示电池内部关系，抽象于实体电池,主要有Peukert、RVW和随机马尔科夫链模型。
但不能表征电池内部具体参数如电阻、端口电压，难以仿真[5-8]。
电气模型又称作等效电路模型，是用具体的电气方程描述电池内部特性和外特性。
主要有Thevenin模型[9-10]、PNGV(Partnership for a New Generation of Vehicles)模型[5]和通用性的非线性(General Nonlinear, GNL)模型[11-12]：Thevenin模型对电池稳态特性的描述不够完善，同时无法预测电池的工作时长；PNGV 模型对Thevenin模型做出了改善，但是它的精度是一大缺陷；GNL模型是对PNGV 模型的扩展与推广，模型适用性广，但同样模拟精度不高。
锂电池组等效模型构建与SOC估算方法研究李建超;王顺利;刘小菡;杨东;钟俊【摘要】以由7个单体串联的钴酸锂电池组为检测对象,搭建BMS系统(Battery Management System, BMS),实现对锂电池组各单体电压、电流、温度的实时监测和电池的荷电状态(State of Charge,SOC)估算;以STM32F103ZET6为控制器,设计电池的电压检测电路、电流检测电路及温度检测电路等,探索并实现了基于扩展卡尔曼(EKF)算法的荷电状态估算法.实验结果表明:该电池管理系统能够实现对电池组的电压、电流及温度等参数的监测,其中电压测量误差低于0.40%,还能完成对钴酸锂电池组中各单体电池的SOC估算,其误差低于5.00%.%Taking a lithium cobalt oxide battery pack with seven battery cells connected in series as the object of detection to set up a BMS system to realize the real-time monitoring of the voltage,current and temperature of the lithium battery pack together with the state of charge(SOC)estimation was implemented and through taking STM32F103ZET6 as a controller,the battery voltage detection circuit,current detection circuit and the temperature detection circuit were designed and a novel SOC estimation method based on extended Kalman (EKF)algorithm was realized.The experimental results show that,this BMS can detect the voltage,current, temperature and other parameters of the battery pack and the measurement error of the voltage is less than 0.40%.The SOC estimation error of the individual cell in the lithium cobalt oxide battery pack is less than 5.00%.【期刊名称】《化工自动化及仪表》【年(卷),期】2018(045)002【总页数】4页(P150-153)【关键词】电池管理系统;SOC估算;扩展卡尔曼算法【作者】李建超;王顺利;刘小菡;杨东;钟俊【作者单位】绵阳市产品质量监督检验所;西南科技大学信息工程学院;西南科技大学信息工程学院;绵阳市产品质量监督检验所;绵阳市产品质量监督检验所【正文语种】中文【中图分类】TH862+.7锂电池因具备工作电压高、重量轻、使用寿命长、循环充放电次数多及环保等优点，逐渐成为蓄电池的主流，在手机电池、备用电源、航空设备及电动汽车动力电池等方面广泛应用。
