Referat
Elektr transport vositalari sohasida akkumulyatorlarni boshqarish tizimlarining (BMS) ishlashi va batareyalarning samarali ishlash muddati asosiy e'tibordir. Batareya paketining ishlash muddatini yaxshilash uchun vaqti-vaqti bilan batareyalarni muvozanatlash kerak. An'anaga ko'ra, batareyani muvozanatlash asosan passiv balanslash texnologiyasiga tayanadi, bu batareyalar orasidagi muvozanatga erishish uchun ortiqcha energiyani issiqlik energiyasiga aylantiradi. Biroq, bu usul nafaqat issiqlikni boshqarish muammolarini keltirib chiqarmaydi, balki akkumulyator batareyasining umumiy samaradorligini ham pasaytiradi.
Ushbu moddada Kalman filtr algoritmini BMS samaradorligini optimallashtirish, passiv balanslash texnologiyasining kamchiliklarini samarali hal qilish uchun Kalman filtr algoritmidan foydalanadigan innovatsion faol balanslash strategiyasini taklif etadi. Asosiy maqsadi - batareyani zaryadlash va zaryadsizlash, shu bilan batareyaning ishlash muddatini uzaytiradigan tizimni yaratish. Tizim Kalman filtr algoritmini har bir batareyaning holatini aniq baholash uchun foydalanadigan va optimal zaryadlash va hajmini hisoblash, batareyalar o'rtasidagi muvozanatni muvozanatlash uchun.
Tadqiqot fon, reja va natijalar
1. Tadqiqot asosi va motivatsiyasi
Elektr transport vositalarining rivojlanish fondi va batareyalarni boshqarish tizimlarining ahamiyati: atrof-muhitning ifloslanishi va yonilg'i quyish narxlarining o'sishi, elektr quvurlari chiqindilarining o'sishi elektr transport vositalarini ta'kidlaydi. Batareya menejmenti tizimlarining innovatsiyasi elektr toki transport vositalarini kelajakda tashish uchun kuchli nomzod qildi, ammo BMS samaradorlik va ishonchlilikni yaxshilash uchun hali ham ko'p sohalarga ega.
Batareyani boshqarish tizimining asosiy elementlari va muammolari
Soc va So'x bahoining ahamiyati: zaryadlash (SAC) va Sog'liqni saqlash holatini aniq baholash BMS ishonchli va samarali ishlashi uchun juda muhimdir. San tadbirlari To'liq zaryadlangan holatga nisbatan batareyaning mavjud hajmini, So'h, to'liq zaryadlangan davlat va ishlab chiqarish holatlari o'rtasidagi energiya saqlash sig'imi farqini aks ettiradi.
Batareya to'plamini loyihalashda qiyinchilik va muvozanatlash talablari: Xavfsiz va energiya tejaydigan batareya paketini loyihalash juda qiyin, chunki u ketma-ket va parallel ravishda ko'p sonli batareyalardan iborat yuzlab voltli doimiy kuchlanish va yuzlab kilovatt quvvatni talab qiladi. Biroq, ishlab chiqarishdagi nuqsonlar va qarish tufayli batareyaning parametrlari mos kelmaydi, bu batareya paketining samarali quvvatini pasaytiradi. Shuning uchun, har bir batareyaning energiyasidan to'liq foydalanish uchun BMS va tashqi balanslash sxemalari kerak. Batareyani muvozanatlash davrlari passiv va faol balanslash bo'linadi. Passiv balanslash batareya energiyasini haddan tashqari zaryadlashni oldini olish uchun shunt rezistorlar orqali issiqlik energiyasiga aylantiradi, faol balanslash esa batareyalar o'rtasida energiyani to'g'ridan-to'g'ri uzatish uchun DC/DC konvertorlari yoki boshqa quvvat uzatish usullaridan foydalanadi. Faol balanslash sxemasini amalga oshirish batareya paketlarining xavfsizligini, chidamliligini, zaryadlash va zaryadsizlantirish ko'rsatkichlarini va energiyadan foydalanish samaradorligini oshirishi mumkin.
2. Rejani taklif eting
Umumiy arxitektura va ish printsipi: Sxema-ga qarang (1-rasmga qarang) (Kengaytirilgan Kalman filtri algoritmi), BMS-ni boshqarish vositalari va faollashtirishni faollashtirish. Tekshiruvchi har bir batareyaning SAC ni sezadi va yuqori Sokrat batareyalardan signallarni past satli batareykalarga yo'naltiradi, natijada batareyaning paketidagi batareya zaryadini muvozanatlash.
SANCESS usuli
Kengaytirilgan Kalman filtri algoritmi jarayoni: SOCni baholash Kengaytirilgan Kalman filtri algoritmini qabul qiladi, bu takrorlanuvchi jarayon bo'lib, asbob va baholashdagi shovqin va xatolarni hisobga oladi. Birinchidan, batareyaning turli xil atributlarini va ularning bog'liqligini aniqlang va batareyaning ekvivalent elektron modelini loyihalash uchun birlashtirilgan parametr modelidan foydalaning.
Kirning kuchlanish huquqi (KVL) yordamida tumanni tahlil qilish orqali terminal kuchlanish tenglamasi olinadi:
Kirchoxning amaldagi qonunlarini (KL) Batareya Sans va tuman doirasi asosida RC filial tenglamasini olish uchun murojaat qilish:
Uzluksiz vaqt holati fazo modelini yarating, so‘ngra uni diskret-vaqt holati fazo modeliga aylantiring (korrelyatsiya matritsasi va vektorlarini qayta ishlash uchun yopiq shakldagi diskretlash formulasidan foydalangan holda) va nihoyat SOC baholash uchun Kalman filtri algoritmini qo‘llang (davlat tenglamalari va o'lchov tenglamalari, shovqin mustaqil nol o'rtacha Gauss jarayonidir, hisoblash vaqtni yangilash va o'lchovlarni yangilash bosqichlarini o'z ichiga oladi).
Buck kuchaytirgich konvertorining printsipi: Buck kuchaytirgich konvertori DC-DC konvertoridir va chiqish voltaji kirish voltajidan past yoki yuqori bo'lishi mumkin. Kalit yoqilganda (MOSFET yopiq, diyot o'chirilgan), induktor energiyani saqlaydi; Kalit o'chirilganda (MOSFET o'chirilgan, diod yoqilgan), induktor yukga energiya chiqaradi va chiqish kuchlanishi ortadi. Uning ish rejimi ikki holatga bo'linadi.
Faol muvozanatni faol muvozanatlash mexanizmi: faol muvozanatqa aylantirishning nazorat mexanizmi, batareyalarni almashtirish yo'nalishini belgilaydi va kalitni boshqarish uchun pwm signallarini yuboradi. Agar boshqaruvchi eng yuqori batareya n -1 ga energiyani uzatishni aniqlasa, u S2N tugmachasiga signal yuboradi. Idilikni maksimal qiymatga oshirgandan so'ng, kalit yopiq, indUl kuchlanish qayta tiklanadi, d -1 -1 _ Energiya diod orqali va aksincha batareyalarda.
3. Simulyatsiya natijalari
SOCni baholash algoritmini tekshirish: Matlab-da kengaytirilgan Kalman filtri algoritmi tomonidan hisoblangan SOC vaqt bo'yicha haqiqiy SOC egri chizig'iga mos keladi, bu algoritm batareya SOC ni baholashda muvaffaqiyatli ishlatilganligini ko'rsatadi.
Faol balanslash davrining samaradorligini baholash: Matlab simulyatsiyasi modelidan foydalanib, faol muvozanatlash sxemasi buk ko'taruvchi konvertor bilan yuqori va pastki batareyalarning dastlabki SOC mos ravishda 23% va 20% ga o'rnatildi. Simulyatsiyadan so'ng, yuqori va pastki batareyalarning yakuniy muvozanatli SOC darajasi mos ravishda 21,39% va 21,4% ni tashkil etdi, ular dastlabki o'rtacha SOCga yaqin edi va zaryad balansiga muvaffaqiyatli erishdi. Endüktans qiymati, tsikl va ish aylanishi kabi parametrlarni o'zgartirish orqali muvozanatlash vaqti va yakuniy muvozanatlash SOC o'rtasida o'zaro bog'liqlik mavjudligi aniqlandi. Misol uchun, indüktans qiymati pasayganda, tsikl oshadi yoki ish aylanishi o'zgarganda, muvozanat vaqti va yakuniy SOC mos ravishda o'zgaradi. Xususan, indüktans qiymati qanchalik kichik bo'lsa, tsikl qanchalik katta bo'lsa va ish aylanishi ma'lum bir diapazonda o'zgaradi, muvozanat vaqti qisqaradi, ammo yakuniy SOC ham ma'lum darajada ta'sir qiladi.
| H dagi L (induktivlik). | Muvozanat uchun sarflangan vaqt soniya | Yakuniy SOC (%) |
| 1 | 423 | 21.45 |
| 0.5 | 228 | 21.4 |
| 0.1 | 80 | 21.02 |
| 0.01 | 39 | 20.16 |
| 0.001 | 34 | 21.5 |
| Davr (lar) | Muvozanat uchun sarflangan vaqt soniya | Yakuniy SAC (%) |
| 1 | 329 | 21.44 |
| 1.5 | 228 | 21.4 |
| 2 | 187 | 21.36 |
| 2.5 | 143 | 21.34 |
| Bojning aylanishi (%) | Sekundda muvozanatga olib boriladigan vaqt | Yakuniy SOC(%) |
| 30 | 594 | 21.45 |
| 40 | 340 | 21.43 |
| 50 | 228 | 21.4 |
| 60 | 72 | 21.2 |
| 70 | 51 | 20.93 |
Xulosa
Faol muvozanatlash texnologiyasi bo'yicha tadqiqotlar: Ushbu maqola batareya paketlarida bitta batareya zaryadlash darajasi balansining faol muvozanatlash texnologiyasiga qaratilgan. Loyihani yakunlash jarayonida kutilgan natijalarni olish uchun faol balanslash sxemasi ishlab chiqildi va sxema simulyatsiyasi o'tkazildi.
SOCni baholash usullarini tanlash: bir nechta yagona batareya SOCni baholash usullari o'rganildi va kengaytirilgan Kalman filtri usuli chiziqli bo'lmagan parametrlarni baholashda uning aniqligi tufayli qabul qilindi.
Tadqiqotni tekshirish: Umuman olganda, loyiha batareya ishlashini yaxshilash va xavfsizlik xavfini kamaytirishda faol balanslash samaradorligini muvaffaqiyatli namoyish etdi. Simulyatsiya orqali faol muvozanat tumanida turli xil boshlang'ich SAWK bilan batareyalar uchun batareyalar uchun yaqinlashishi mumkin.
Muayyan talablarni hisobga olishning ahamiyati: tadqiqot, shuningdek, batareya tizimlari va dasturlarning o'ziga xos talablarini diqqat bilan ko'rib chiqish zarurligini diqqat bilan ko'rib chiqish zarurligini ta'kidlaydi. Turli xil batareya tizimlari (masalan, turli xil dastur stsenariylarida foydalanishning turli xil turlari va batareya zaryadlari) turli xil batareyalar va batareya zaryadlari, masalan, muvozanatni yo'qotish va boshqalar. Shuning uchun, Eng mos faol muvozanatlashtirish sxemasi maqbul chiqish va xavfsizlikka erishish uchun haqiqiy holatga ko'ra tanlangan bo'lishi kerak.