LTC6803在镍氢电池储能管理系统中的应用

605040302010020212022E2023E 2024E2025E年份5.799.6417.5430.3047.72图1 中国电化学储能累计装机容量趋势图Fig. 1 Trend chart of cumulative installed capacity ofelectrochemical energy storage in China电化学储能产业链中，变流器conversion system ，PCS)是储能电池与电网之间功率交换的重要单元，实施有效和安全的储电深圳市盛弘电气股份有限公司占10%阳光电源股份有限公司占34%比亚迪股份有限公司占22%科华数据股份有限公司占20%北京昆兰新能源技术有限公司占14%图2 2020年PCS 海外出货量前5位的国内生产商对比情况Fig. 2 Comparison of top 5 domestic manufacturers inPCS overseas shipments in 2020目前针对电化学储能系统中PCS 拓扑结构收稿日期：2022-01-18大学生创新创业训练计划项目；国网江西省电力有限公司科技项目（52182020008K ，男，博士、教授，主要从事大规模储能技术方面的研究。

**************电池组DC/AC 逆变器LC滤波器交流母线图4 单路全桥两电平拓扑结构Fig. 4 Two-level topology structure ofsingle circuit full-bridge该单路全桥两电平拓扑结构在实际工程运用时，由于目前工程现场存在电池组最高直流电压限制及其中开关器件因通态损耗造成的高成本，因此从成本和安全两方面考虑，必须使用大容量工频变压器接入电网，但由此带来了高成本及设计、制造困难等一系列问题。

1.2 多重化全桥两电平拓扑结构对于两电平拓扑结构来说，由于串联电池数量的限制，输入一般为低压，单机容量较小，大多数不会超过500 kW。

第54卷第12期2020年12月电力电子技术Power ElectronicsVol.54,No.12December2020一种应用于soc氢储能系统的电力电子变换器牟树君I,杨文强郭志强2,杨志宾3(1.北京低碳清洁能源研究院，新能源技术中心，北京102211；2.北京理工大学，自动化学院，北京100084；3.中国矿业大学(北京)，化学与环境工程学院，北京100083)摘要：可逆高温固体氧化物电池(SOC),既可作为固体氧化物电解电池(SOEC)运行于电解水制氢模式，亦可以作为固体氧化物燃料电池(SOFC)运行于氢发电模式，实现电转氢、氢转电的能量转换。

针对目前高温SOC电堆输入、输出参数差异较大的现况，这里介绍了一种多支路高增益电力电子变换器，以满足不同功率等级SOC 电堆并网的需求。

结合SOCS程控制的需求，给出了变换器的控制方法。

通过仿真验证了变换器拓扑、结构设计及控制方法的有效性和正确性。

关键词：固体氧化物电池；氢储能系统；电力电子变换器中图分类号：TM919.47文献标识码：A文章编号:1000-100X(2020)12-0017-03A Power Electronic Converter for SOC Based Hydrogen Energy Storage SystemMU Shu-jun1,YANG Wen-qiang',GUO Zhi-qiang2,YANG Zhi-bin3(1.Nation Institute of Clean and Low Carbon Energy,Beijing102211,China)Abstract:Reversible high temperature solid oxide cell(SOC)can be used as solid oxide electrolysis cell(SOEC)to produce hydrogen from water.lt also can be used as solid oxide fuel cell(SOFC)to generate electricity from hydro-gen.Based on the two operation mode,SOC could realize energy conversion between electricity and hydrogen.A multi branch high gain power electronic converter is introduced,which could help to solve the problem that caused by the big difference between input and output parameters of SOC stacks,and bring great convenience for connecting differ­ent power level SOC stacks to the grid.Control method of the converter is given according to the requirement of SOC process control.Design of topology,structure design and control method are verified by simulation.Keywords:solid oxide cell；hydrogen energy storage system；power electronic converterFoundation Project:Supported by National Key R&D Program of China(No.2018YFE0106700)1引言近几年，我国风、光、水等可再生能源弃电比例有所降低，但弃电量依然较大。

三元材料中ni的作用
在三元材料中，镍（Ni）是一种重要的组成元素，具有多种作用：
1.提高电池的容量：镍在三元材料中可以提高电池的容量。

这是由于镍具有更高的比容量和比能量密度，能够大大提高电池的能量存储密度。

2.延长电池的循环寿命：在三元材料中添加足够的镍可以延长电池的循环寿命。

这是由于镍的添加改善了电极材料的结构性能，减少了电极的极化现象，从而提高了电池的循环性能。

3.改善动力电池的性能：镍还可以改善动力电池的性能，包括充放电的速度、电池的损耗等。

这是因为三元材料中的镍能够使电池充放电的速度更加平稳，减少电池的损耗，延长电池的使用寿命，从而提高了电池的性能。

综上，镍在三元材料中起到了提升电池容量、延长电池寿命和改善动力电池性能的重要作用。

随着未来技术的不断进步，科学家们将继续研究和优化三元材料中镍的使用，以进一步提高动力电池的性能和适用范围。

iec62932标准解读
IEC 62932标准是关于储能系统的国际标准，它包括了储能系统的定义、术语、分类、性能要求、测试方法等内容。

该标准旨在为储能系统的设计、开发、部署和运营提供统一的规范和指导。

在IEC 62932标准中，储能系统被定义为能够存储能量并在需要时释放能量的设备。

这些设备可以采用各种技术，如电池、超级电容器、压缩空气储能等。

标准还对储能系统进行了分类，包括电化学储能系统、机械储能系统、热储能系统等。

此外，IEC 62932标准还规定了储能系统的性能要求，如能量密度、循环寿命、安全性能等。

同时，标准还包括了对储能系统进行测试的方法和程序，以确保其符合规定的性能要求。

总的来说，IEC 62932标准为储能系统的设计、制造和使用提供了统一的技术规范和测试方法，有助于推动储能技术的发展和应用。

锂离子电池储能技术的研究进展 随着社会的不断发展和人类对能源的需求不断增大，人们意识到了储能技术的重要性。其中最热门的就是锂离子电池储能技术。近年来，随着新能源汽车的快速普及，对锂离子电池的需求也急剧增加，促进了储能技术的不断创新和进步。本文将从锂离子电池的基本原理、发展现状和未来趋势、创新技术以及应用领域等方面进行阐述。

一、锂离子电池的基本原理 锂离子电池以锂离子在负极和正极之间的移动来储存和释放能量。其中，正极一般采用三元、钴酸锂、磷酸铁锂等材料，负极则采用石墨、硅等材料。通过离子在电解液中的移动，可以让电子经过外部电路流动，从而形成电流。锂离子电池的电压一般在3.6-3.7V，容量较大，循环寿命较长，因此广泛应用于电动汽车、通讯设备、储能系统等领域。

二、锂离子电池的发展现状和未来趋势 随着新能源汽车市场的不断扩大，对锂离子电池储能技术的需求越来越大。目前，全球几乎所有的锂离子电池生产厂家都在不断升级其生产工艺和技术，以提高电池的能量密度、循环寿命和安全性。例如，由于硅负极的高比容量和低成本，近年来研究者们纷纷尝试开发硅基负极材料，以提升锂离子电池的性能。

未来，锂离子电池的发展趋势将主要集中在以下几个方面：一是提高电池的能量密度，以延长电池的使用寿命和行驶里程；二是提高电池的快充和慢放性能，以适应不同场景下的需求；三是改善电池的安全性和可靠性，以避免电池起火或爆炸等意外情况的发生。

三、锂离子电池的创新技术 为了更好地满足市场需求，锂离子电池的研究者们不断探索新的材料和技术。以下是目前锂离子电池领域的一些创新技术：

1. 固态电池技术 固态电池技术是指采用固态电解质代替传统液态电解质的电池技术。相比传统液态电解质，固态电解质具有更高的稳定性、更高的能量密度和更好的耐用性。此外，固态电池还可以使用锂金属作为负极材料，能够显著提高电池的能量密度。

2. 混合离子电池技术 混合离子电池技术是指采用氧元素和金属离子共存的电解质，以实现更高的能量密度。相比传统锂离子电池，混合离子电池的能量密度可提高30%以上，而且具有更好的安全性能。

电池储能能量转换系统研究综述王书毅;李勇琦;彭鹏;凌志斌【摘要】能量转换系统作为连接储能电池和电网的枢纽,其性能直接关系到电池储能系统的电气技术指标、电池寿命和运行经济性.从能量转换系统拓扑结构出发,介绍两电平、三电平和适用于超大容量的多电平逆变器在能量转换系统中的研究进展和应用现状.从能量转换效率、电能质量、储能容量和技术成熟度等多个方面对上述三种拓扑结构能量转换系统进行了比较,总结了能量转换系统不同拓扑结构优缺点,并对未来能量转换系统的发展趋势进行了展望.【期刊名称】《电气自动化》【年(卷),期】2018(040)004【总页数】4页(P1-4)【关键词】电池储能;能量转换系统;两电平;三电平;多电平【作者】王书毅;李勇琦;彭鹏;凌志斌【作者单位】上海交通大学电气工程系,上海200240;中国南方电网有限责任公司调峰调频发电公司,广东广州511400;中国南方电网有限责任公司调峰调频发电公司,广东广州511400;上海交通大学电气工程系,上海200240【正文语种】中文【中图分类】TM4640 引言储能是智能电网的重要组成部分。

在电网中应用储能，可以实现电网削峰填谷，提高输变电设备利用率，促进新能源接入、提高电网的安全性和灵活性。

根据应用场景的不同，电网对储能容量和响应速度有着不同的需求。

电池储能受地理环境影响小,适用面广，因而目前储能工程中以电池储能项目为主[1]。

能量转换系统(Power Conversion System,PCS)是电池储能系统的核心之一。

PCS连接电网与电池，实现交流侧和直流侧功率的双向流动。

能量转换效率、单机容量、对电池和电网的友好性是其重要技术指标。

PCS的拓扑结构和控制策略对上述指标有着至关重要的影响，本文将对不同PCS拓扑结构的特点和适用范围进行分析探讨，并总结电池储能PCS的技术发展方向。

1 两电平PCS两电平储能系统PCS采用的AC/DC双向变流器的交流测输出电压为双电平，再通过滤波器和变压器与电网连接。

能量转移式电池均衡器专利介绍周宝林能量转移式电池均衡器以其结构简单，性能稳定、均衡效率高、适应性强、综合成本低、应用范围广而可以广泛应用于镍氢电池组、镍镉电池组、各种锂电池组、超级电容器组、通讯用电池组等。

本均衡器的功能主要是解决串联电池组使用一段时间后，组中各电池电压不平衡，影响整个电池组使用寿命的技术难题。

在技术原理上采取将电压高的电池能量转移一部分到电压低的电池中，提高低电压电池的电压，最终达到电池组内各电池的电压基本相同，彻底解决了电池的“木桶效应”问题。

因此电池均衡器又可以称之为电池电压平衡器。

它能够在很短的时间里平衡各电池电压，具有非常低的功耗和非常高的电能转换效率，节约电能，经济环保。

本均衡器适应电压范围宽，最低可以适用于2块低电压镍镉电池或镍氢电池组。

本技术设计理念先进，使用非常成熟且易于采购的电子元器件，没有采用MCU、单片机、专用芯片等特殊器件，也不使用专用接口和专用线缆，具有明显的成本优势，系统的可靠性高，运行稳定、适宜长期连续运行。

本专利技术创造性地突破了现有技术中大多只能进行电池充电均衡的技术难题，以及虽然可以解决电池充电均衡和放电均衡的难题，但无法解决设备成本高的困惑。

本技术的另一个优势是可以在电池静止期间和充放电恢复期间对电池电压进行高效均衡，是一种全方位的电池均衡技术。

提高对电池的均衡效率，调查统计数据表明，电池组的静止期间和充放电恢复时间总和远远长于电池的充、放电时间总和，能在静止期间和充放电恢复期间对电池进行均衡是本技术的一个突出亮点。

本均衡器采取均衡电流动态管理技术，相邻电池间电压差大时，自动提高均衡电流，电压差小时，自动降低均衡电流，实现均衡电流自动调整。

实验样机均衡电流可以从几十微安到几百毫安自动变化。

待机电流低于0.7毫安，超低功耗的只有0.2毫安。

本均衡器只有在相邻电池电压差较大的情况下才会发生较大均衡电流，这种情况下，均衡器的功率器件也仅仅会有少量的温升，在大多数时间里，均衡器工作在待机自动电压监测和微功耗状态（自身功耗只有零点几毫瓦至几毫瓦），自身温度和电池所在的环境温度相同。

基于修正卡尔曼滤波的锂电池管理系统设计龚利英;彭业胜;黄胜高【摘要】针对当前锂电池管理系统设计中经常出现的硬件采样电路复杂、SOC估算准确度低、需要高端处理器来实现复杂的SOC估算算法等问题,设计了适用于8位单片机的修正卡尔曼滤波算法,并基于STM8S单片机和BQ76930模拟前端芯片设计了一款用于智能扫地机器人的锂电池管理系统,应用所述算法,实现了对SOC、电芯电压、电流、温度等参数的实时准确测量,通过实验室模拟测试和真实产品测试,结果表明:系统参数测量误差小于5％,达到了设计要求,并且电路简单、稳定可靠、响应速度快、成本低.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2019(027)007【总页数】5页(P167-170,175)【关键词】锂电池管理系统;卡尔曼滤波;SOC估算【作者】龚利英;彭业胜;黄胜高【作者单位】惠州经济职业技术学院信息工程学院,广东惠州516057;惠州经济职业技术学院信息工程学院,广东惠州516057;惠州蓝微电子有限公司广东惠州516008【正文语种】中文【中图分类】TM912电池管理系统BMS是锂电池与用电设备间的纽带，其作用是为了监控锂电池的状态，防止电池出现过度充电或过度放电，延长电池的使用寿命，提高电池能源的利用率，所以研究电池管理系统具有十分重要的意义。

目前，BMS的研究多集中在SOC估算方面，大量文献对SOC估算进行了研究。

张松等在矿用电机车上使用安时积分法和开路电压法估算SOC[1]。

陈仕俊等使用LTC6803采样电池电压，使用霍尔电流传感器采样电流，软件上使用安时积分法和开路电压法相结合的策略[2]。

李改有等使用AD7280采集电池的电压电流，SOC数值直接从DS2788读取[3]。

荣雅君等采用TMS320LF2407搭建了BMS平台，使用Matlab来仿真研究算法并进行了模拟工况实验[4]。

刘骞等采用PIC18F4580单片机设计了基于CAN的分布式BMS，采用径向基函数（RBF）神经网络算法进行SOC估算[5]。