一个框架的多层多相交错转换器基于图论的电动汽车

文摘

锂离子电池发挥重要作用在大规模储能系统。然而,电池组的功率不一致限制了现代科技的发展在能源存储区域。本研究的动机是服务日益增长的需求对锂离子电池的能量平衡。本研究提出了一个灵活的多相交错转换为能源系列锂电池组的均衡配置。此外,图论应用于均衡电路的分析。它的目的是建立一个统一的标准的比较。平均效率的参数被认为是一个重要的指标来评估平衡系统的特点。该方法通过构造一个验证锂离子电池组均衡电路。可以看出该多相交错转换器具有灵活的特点,同时具有低能量损失与传统方法相比。结果表明,该方法简化了复杂的均衡电路为图和促进系统的平均效率的比较。 It is concluded that this method is a feasible and powerful method for evaluating the battery equalization circuit. This approach can be applied for solving complex problems in other engineering applications.

1。介绍

电池管理系统通常被称为电池管家,主要用于智能管理和维护每个电池单元,防止电池过度充电和过放电,延长电池的使用寿命,监控电池的状态。因此,百时美施贵宝的功能安全设计是非常重要的电池储能系统的安全。陆et al。1]分析了BMS的成分,总结了电池状态的评价方法,得出BMS研究的基本方法和步骤,以及需要进一步探讨的关键问题。这些结果有很大帮助BMS的功能安全设计。王等人。2)提出了一种基于粒子滤波的联合估计准确评估关键指标SOC和SOE BMS和能源存储系统。目前,应用最广泛的化学电池燃料电池和电化学电池。延长电池系统在未来的生活,王et al。3]提出了一种有限状态机在混合能源系统能源管理策略和最优pid的OER过剩氧比控制方法最大化净输出功率从燃料电池。与其他电化学储能技术相比,锂离子电池累计装机容量最大,占全球86.3%的电化学能量储存。因此,目前的研究集中在锂电池的能量平衡问题成堆,这限制了可用的容量和循环寿命的包。研究表明,不同的参数,包括制造差异、环境条件、操作条件,可以触发细胞中大量的异构性问题(4]。此外,复杂的化学机制有一定不利影响的能力,效率,电池的使用寿命。这将导致进一步不平衡的能量和热失控的电池组充电和放电过程中,增加灾难性事件的风险(5,6]。因此,对串联电池组均衡转换器是必要的解决上述缺点,延长电池组的整体生命周期(7]。唐et al。8)提出了一个基于平衡流动比率的电池均衡算法(BCR),解决问题的弱电压均衡系统的可观测性和实时状态估计问题在磷酸亚铁锂电池的均衡管理系列活动平衡的磷酸亚铁锂电池没有准确的电压均衡期间原位状态信息。

许多学者进行了广泛的研究,研究电池均衡电路,它可分为主动和被动均衡(9- - - - - -11]。道等。12)表明,被动均衡消散的多余的能量最高的电压电池放电细胞通过一个电阻。重复此过程,直到所有细胞达到相同的收费水平。他们比较了在MATLAB软件建模的主动和被动均衡。被动均衡的优点在于简单和高可靠性的电路。另一方面,被动均衡的缺点是其直接电能源消耗热能的形式,导致大量浪费能源。杨et al。13调查系统的散热。主动均衡电路往往需要外围电路检测电荷状态(SOC),这样可以选择合适的均衡策略来实现电池能量转移(14]。这增加均衡电路的复杂性,而达到快速均衡和有效的能量流。因此,研究活跃的均衡电路的平衡上述因素是非常有趣的。目前,主流积极均衡电路可以分为以下四种类型:细胞旁路,细胞间,cell-to-pack,混合均衡拓扑。

细胞旁路电路分为完全分流(15,16和分流电阻17,18]平衡方法,实现均衡的连续切换正常和绕过操作之间的充电电池。旁路电路中的开关管反复开启和关闭,这种情况估计电池的电压水平。细胞间电路实现充电和过量放电细胞之间的能量流。为了达到这个平衡原则,集中均衡拓扑的双向buck-boost电路通常采用(19,20.]。研究表明,随着开关频率的增加,系统的体积和质量有效地减少。此外,发现分享电感或电容作为能量传递中降低系统成本。回顾文献显示最近改进的简单buck-boost和Cuk架构(21,22]。这种细胞间均衡模式可以有效地减少重复流的能量。然而,能量传输的所有异常的电池都应该通过共享储能电感或电容。当电容或者电感释放能量一定的电池,其他电池只能被迫等待。所以这是一个耗时的过程。Cell-to-pack返回能量流从整个电池组的充电电池23]。这种架构将异常电池的能量转移到整个电池组来减少能量不一致,这不可避免地导致二级收取剩余的充电电池。与此同时,将能量转移到整个电池实施高压压力开关(24,25]。总之,混合均衡拓扑是一个合理的解决方案,它有一个灵活的能量传递路径和结合了上述电路的优点。单个细胞均衡器(ICE)直接用于平衡一些细胞实现cell-to-pack pack-to-cell均衡(26]。王等人。27)和董事长等。10)详细讨论了cell-to-pack和pack-to-cell均衡方法。应该指出,类似的拓扑,使混合均衡吸引研究人员的均衡速度效率和灵活性。这种变换器的缺点是复杂的控制逻辑,扩张的挑战,发展的局限性。预计高度集成电路和智能算法,如深度学习,将在最近的将来解决这个问题。

目前的研究组织如下。多相变流器的工作原理在部分说明2。基于图论和相应的数学描述、建模和评估部分中所示3。此外,多层优化设计的原则,提出了部分4。随后,仿真和实验分析执行部分5。最后,结论和未来的工作提供了部分6。

2。多相交错均衡电路的原理

2.1。多相交错转换器结构

为了获得能量双向传输在连续电流模式(CCM),传统的二极管buck-boost MOSFET电路结构所取代。使它更适合电池组,小说提出了多相交错转换器。多相交错的转换器,mosfet驱动互补模式。图1显示了该转换器。它表明,电路组成n−1 subconverters和n电池,其中的电感器我^th均衡模块连接的阴极我^th电池。对于每一个均衡电路(EC)模块,上面的开关管的排水,降低开关管的源连接到电池的正面和负面的公交车。每个subconverter用来平衡双方的电池组的能量分离的电感器。

基本电路的操作模式是每个均衡模块的电池组件划分为两个部分相辅相成,从而实现两个部分之间的能量转移。转换器的晶体管工作在一个互补的驾驶模式,和各自的责任周期设置的输入电压和输出电压的函数方程(1)(7)。表1象征着方程描述表(1)(7)。 其中下标我代表电池的数量输入腿,我∈int [1;N−1),U_嗨均衡器的输入电压,U_李均衡器的输出电压。这个固定占空比均衡模式产生平均电感器的一侧电压等于电池电压的部分。在一个案例中,两个细胞分离的电感的能量平衡,可能产生电感两端的电压是一样的。换句话说,能量交换通过电感电路的一部分从释放的能量从其他电路的一部分。在另一个案例两部分在电池组的能量是不平衡、电感将权力转移捐赠的过量放电的充电电池。每个开关管的工作周期在表中给出了均衡电路2。此外,在自然自发的平衡方法,这些开关驱动在互补模式。

2.2。Cell-to-Pack架构原则

当上面的开关(S_H)电子商务₁是打开,电池B吗₁将能量转移到电感l。然后,感应器将能量剩余的细胞,其中每个剩余的n−1电池吸收1 / (n−1)地区的分裂的能量。此外,当第二个均衡模块EC的上开关₂被打开,每个B₁和B₂电池能量的转移1/2部分电感。然后,剩下的电感释放能量电池,这意味着剩下的n−2电池吸收1 / (n−2)部分的能量。这些均衡模块由2n−2开关管和n−1电感。为了进一步减少组件的数量,上述和简化电路可以采用,但在平衡时间的损失为代价。

子模块的基本工作原理在多相交错均衡电路见图2。假定电池B_我是充电的时候。因此,有必要将B的过度的能源_我在电池组其他细胞。

当开关年代_{L (我−1)}打开时,电流流经电感吗l_(我−1)和开关年代_{L (我−1)}从电池B_我电池B_n。在我,电感器l_(我−1)吸收的能量从B_我B_n。随后,开关_{L (我−1)}是关闭的,电感的电流方向不变由于随心所欲。然后,电流从B₁B_(我−1)通过二极管D_l和电池吸收电感的能量释放。第二国家的工作原理类似于状态的我,不会这里描述。

结合两种状态,B的过度的能源_我可以转移到剩余的细胞与下面的说明。

假定B之间的区别_我电池组的平均值问额外的我。国家,每个电池从B释放能量_我B_n将 ,这是暂时存储在电感吗l_我1电池,然后它被释放到B₁B_我−1。在第二状态中,释放能量的电池从B₁B_我被设置为 ,这是暂时存储在电感吗l_我,然后它被释放到B_{我+ 1}B_n。应该指出,功率输出可以同时在EC操作_我−1和电子商务_我。

表3在均衡过程中显示了每个状态的切换。在每个开关周期中,吸收和释放能量的感应是相等的。因此,控制方程可以推导出以下。

方程(8)- (10从B)描述了能量交换₁B_(我−1)从电池B,释放能量_我质量和能量交换B_{(我+ 1)}B_n,分别。

方程组(11)和(12)可以减少在下面的形式:

拟议中的多相交错转换器可以轻松充电电池的能量转移到剩余的只有两个开关管的控制。应该指出,这个函数是通过控制电池充电时只有一个开关管在第一或最后系列电池的位置。在实际情况中,通常有过量放电电池。在上面的均衡过程,控制怠速开关管在均衡模块可以实现传输的能量剩余电池的电池过放电的电池。

2.3。细胞间的架构原则

多相交错转换器具有良好的性能在实现能量交换从任何异常电池电池组剩余的电池。在工程应用中,异常的电池不是可以忽略不计,这样的数量均衡异常电池导致重复的能量损失。因此,这是一个可行的选择大多数充电电池的能量转移到最过量放电的电池。为了应对这个解决方案,该电路能实现这样的功能没有添加组件或增加控制复杂性,访问路径的函数收益率1和0的路径,分别。应该确定的可访问性的能量流。例如,过多的能量₂不能被转移到B₁通过电子商务₁(即。₂l₁B₁= 0)。电池能够将能量转移到一个电池编号大于它的均衡模块,它连接到负极。

同样,电池可以传输能量的电池序列号小于它的均衡模块,连接到它的正极。

根据节2。2,每一个细胞的过度能源可以转移到电池组剩余的细胞。在这个过程中,对照组的辅助开关管是打开这剩余的能量电池电池组可以转移到一个电池。结合上述两个过程,可以传输任意的过度能源电池电池组的电池。

所以,各种复杂的电池不平衡条件可以解决由公式(17)(20.)。在接下来的四个方程,问_Δ是一个平衡状态矩阵的n电池,Δ问_n−1是均衡模式矩阵的n−1电池均衡器,T每个电池均衡器均衡时间矩阵。对于每个电池平衡状态,这四个公式可以用来获得所需的控制电池均衡器和要求每个电池均衡器的工作时间。然后,电池均衡器控制相应的工作时间,从而达到各种各样的电池平衡状态和解决各种复杂的电池不平衡问题。

根据这一分析,能量之间的任何电池可以在两个方向流动。传递能量的过程从任意电池电池组和电池能量转移到其他电池的过程可以通过从任意传输能量电池电池组中的电池。因此,多层多相交错转换器可以直接调用指定的均衡器通过矩阵方法,可以直接实现的效果cross-stage不相邻电池之间的均衡,从而减少能量循环。而在电池均衡电路与指定路径,不相邻电池之间的能量平衡只能转移从一个水平到另一个通过相邻电池之间的能量平衡,实现横向校正均衡的目的,因此,不同的能量循环重叠现象是由多个不相邻细胞之间的能量转移的方向和均衡的时间将会非常长时成长的路径。在电池均衡电路与指定路径,当电池数量大,水平之间的能量转移相邻电池需要经过很多次的均衡器。总效率的结果乘以单效率。然而,均衡器每次可能导致能量损失,假设每次等于η的效率;因此,整个n次的传输效率ηⁿ。然而,一个电池到另一个电池之间的能量转移效率至少在多层多相交错转换器η⁴,所以当电池的数量很大,多层多相交错转换器是减少能量损失。简而言之,与传统的均衡电路与指定路径之间特定的电池,多相交错转换器具有更高的灵活性,从而减少能量循环,减少能量损失,加快均衡速度。

2.4。混合架构原则

在上面的均衡过程中,EC均衡模块_我和电子商务_我−1连接到电池B_我被控制。同样的,当异常B_我扩展到多个相邻的电池,是一个均衡分支电路的顶部部分串联电池组和最后一个均衡分支电路的控制。发现能量可以从任意部分的电池组中的电池电池的另一部分,如图3。英国石油公司的电池能源₁在电池组剩余转移到细胞,然后整个电池堆栈将精力转移到英国石油公司₂。完成的过程中,英国石油公司的能源₁转移到英国石油公司₂。

3所示。基于图论建模和评估

3.1。图论的多相交错转换器

图论方法是复杂的均衡电路完成节点和不完整的节点和边。一个完整的节点是一个存储设备,可以长期储存能量的均衡电路,如超级电容器和锂离子电池。节点只能暂时储存能量(如电感和电容)被称为不完整的节点。自从纸更侧重于双向变换器,边缘没有特别规定文本是双向的边缘,允许能量双向传输。这种区别是被分配的方向不同的边缘图,从而使其有向图和有向图。在这个抽象图解表示,只有均衡电路中的能量流路径考虑不管这些路径的实际组件开关设备、继电器、和二极管只是部分的边缘。图4说明了多相交错电路的对应图。可以看出在所有电路,均衡路径,位于中间的电池组是省略了。

3.2。模型的参数和设计

在本节中,我们跟着陈等人提出的方法对电池均衡框架(28]。系统的平均效率的考虑进一步澄清和改进。一些表达式应该定义,如下:可伸缩性:这意味着电路结构可以容纳任意数量的电池串联,虽然它显然是均衡调整。拓扑不仅限于确定数量的电池的应用。在这个过程中增加或减少电池的均衡模块可以简单地调整,以达到相同的功能,而无需重大改变电路结构。路由器(LR):最长的路径,使最大能量损失或均衡时间最长在极端情况下,当电池能量的传输过程传递的最大数量均衡模块。发现的最长路径四个多相交错的均衡。此外,细胞绕过架构是最长的路径n−1。平均效率(AE):假设每个均衡电路的效率η。为了计算系统的平均效率,效率应该考虑在不同的平衡条件,以及产品的累计金额计算路径概率和效率。的多相交错均衡转换器提出本文有三种类型的均衡路径,如下:(1)两个异常电池存在的电池组。在这种情况下,均衡器的效率η²。(2)存在一个异常电池的电池,和其他异常电池电池组。在这种情况下,均衡器的效率η³。(3)没有一个异常电池位于末端的包,和他们都是位于电池组。在这种情况下,均衡器的效率η⁴。随后,有三种情况下的能量异常电池电池组的多相交错转换器:异常的电池都是结束,最后只有一个异常的电池,和异常的电池组内电池。当电池与过度能源位于电池的两端,需要传输的能量电池一端到另一端。方程(21)(23)目前对应的概率对于每一个上述三种情况,分别为:

中相应的矩阵是以下形式:

因此,多相交错转换器的平均效率可以计算的

积累每一种情况下的均衡效率的方法获得的平均效率也可以应用于其他均衡电路。应该指出,在大多数工程实践,每个解决方案策略的收入通常是加权平均获得的平均价值问题。

3.3。设计理想的平衡结构

可以代表不同的能源传输路径的效率分配平衡电路,这些电路的效率作为相应的边的权重的图。在本研究的其余部分,它假定每个边都有同样的重量η相同类型的均衡器。然而,它应该表示,提出了分析方法是通用的,可以利用即使违反了这种假设。

一个重要的一步是简化上述邻接矩阵通过将平衡电路的能量储存元素作为一个平衡路径的一部分,而不是显式地将它们作为节点。这个简化表示,上述电路的电感器简单地作为一个路径,通过B_我和B_{我+ 1}一个可以交换能量。

讨论了框架的主要好处之一是,它可以检测不同的均衡电路之间的同构。两个电路同构,如果他们有相同的有向图,同样的加权可达性矩阵,和类似的平衡特征。这个框架的另一个好处是,图论可以描述“理想”平衡电路的特点。例如,一个可以选择以下属性作为所需的特征:(1)均衡结构应该是双向的,这样应该有任意两个固体之间的边缘点。在这种情况下,有向图是完整的和最长的和最短的能量传输路径是相等的。(2)每个可靠点的入度和出度应该都是n−1这样边缘的总量n(n−1) / 2。(3)加权理想均衡结构的可达性矩阵应该是对称的,和所有nondiagonal矩阵元素应该一律平等。(4)电路结构应该很容易扩大而使细胞间和cell-to-pack平衡。

直接细胞间均衡法满足上述理想需求和进一步的优势在效率方面,平衡速度。在下一节中,重点是平衡拓扑,每个转换器是一个直接的细胞间转换器。预计将两个或两个以上的直接细胞间转换器组合成一个更大的平衡电路不会自动保证所有直接细胞间充填平衡电路的优点。

4所示。多层优化原理设计应用的多相交错转换器

4.1。多层电池组的均衡

数以百计的电池串联连接的增加设备压力,虽然提高了组件的参数要求。分组和分层电池组能减少设备的压力是一个合理的选择。为了减少这种压力,平衡电路的用图表示,提出了在目前的研究中,并应用于多层系统。该方案考虑这些设备树,低电池由树叶和均衡单元由内陆点。完整的树表示法的多层构造平衡电路,包括所有不同的层和它们之间的联系。另一方面,可以构造紧凑和减少表示,每组由下层细胞的平衡电路由一个图的顶点代表更高的层次。

为了简化分析多层平衡拓扑中,以下假设:(1)电池均衡系统中的每个转换器直接细胞间平衡转换器(2)只有两个不平衡电池的电池串联字符串(3)过度充电电池的能量和过量放电电池提出了E - E,分别(4)当系统中有多个层,下层均衡器操作

适当的分层分组电池组可以改善当地的平衡。因此,它可以有效改善的速度均衡,如图所示5。然而,密集的分组不利影响当地的平衡利益。此外,它增加了成本控制。

4.2。能源路径优化的分层平衡系统

所需的能量传递路径的优化确定拓扑,平衡效率和速度保证任何不平衡的情况下电池包装。这个问题转化为寻找搜索树中的最短路径问题。多层均衡电路的能量路径优化问题可以使用弗洛伊德算法。的基本步骤如下。

假设一个= (一个_ij)_n×n,d,R表示权重矩阵的重量地图,距离点我对点J的数量,从点的最短路径V_我来V_j,分别。(1)初始化:我,j,d_ij=一个_我,r_ij=j,k= 1。(2)更新d_ij,r_ij:对所有我,j,如果d_本土知识+d_kj<d_ij,d_ij=d_本土知识+d_kj,d_ij=k。(3)终止判断:如果k=n,则流程结束r_ij的最短路径,其他的吗k=k+ 1,进入第二步。

根据上述算法,很明显,如果第一个和最后一个电池能量状态异常,细胞旁路的均衡路径最长的架构。在分层包均衡,电池以前能够直接平衡在一个层也可以分为不同的底层群体为了增加均衡的路径,应该考虑的设计。分层的好处分组需要权衡均衡增长路径,这是一个需要考虑的因素在设计未来的均衡电路。

Floyd算法是一种动态编程算法,这是适用于“所有对最短路径”(APSP)。密集的图形效果最好,可以积极或消极的和边缘的重量。这个算法是简单和有效的。由于结构紧凑的三重循环,密度图的效率高于V | | *迪杰斯特拉算法的实现,也高于V | | * SPFA算法的执行。

5。仿真和实验分析

5.1。仿真波形和分析

在实验中,B₂充电(U_B2= 4 VU_B1,U_B3,U_B4= 3.6 V,我= 2)。B的过度转移能量的过程₂其他细胞模拟和验证。均衡电路,它由两个电池配备一个均衡模块。图6表明,仿真实验的4个电池都是建立在PSIM11软件。

图7说明当均衡电路是由四个电池,这个过程经历了四个模式。提出了动态电压波形,副总裁₁到副总裁₄表示对应的每个电池的电压。为了简化仿真的参数设计,切换的频率是1 kHz。在随后的实验中,开关频率设置为20 kHz,以减少设备的损失。

5.2。实验波形和分析

实验验证已经完成,进一步验证相关的仿真实验结果。实验系统参数如表所示4。

图8表明实验电路构造没有验证的理论设计,并讨论了影响模拟。在实验中,八个电池作为实验对象建立八细胞单层均衡,三层双cell均衡,但是底部单元和两层上部单元结构。实验利用八个测试对象与模型18650锂离子电池均衡过程的流程图如图9。

电池的电压在实验记录,和它与原点绘制软件。为了验证以上层次的优越性包均衡相比单层均衡,以下三个电池包层次结构的设计。图10 ()系列展示了八细胞单层均衡结构,其中七个均衡器顺序将电池组划分为八个补充部分,使双向流动的能量之间的部分。图10 (b)显示了八细胞二叉树均衡结构。最后四均衡模块使细胞之间的双向传输的能量为每个八国集团电池。二级均衡模块实现能量传递两个电池之间的两个相邻电池,和三级均衡模块达到能量平衡之间的第一个四个电池和最后四个电池。图10 (c)显示了一个混合均衡结构。图10 (d)显示了一个旁路方法均衡结构。在过去的两个均衡模块,四个电池被分组来实现能量平衡,和顶层均衡模块实现两个模块之间的能量转移。

图11说明在一个单层多相交错转换器的八个细胞,每个均衡模块的开关晶体管在连续电流模式互补传导。在实验中,每个电池的电压在电池组逐渐变得均匀。严重滥收费用和过量放电的电池有一个更快的传输速率比轻微的异常的电池能源。最终平衡状态,电池能量传递减慢。

图12表明可以平衡的二叉树结构均衡之间的两个相邻电池在一个较低的水平。在高水平均衡,有可能平衡电池充电或放电,创建一个不必要的能量循环。当电池包的数量的增加,造成的功率损耗能源循环会影响平衡。

图13表明混合分层分组地形,在某种程度上,可以减少能量的生成循环,因此可以提高平衡速度。增加细胞的数量在每组底部层减少了当地的抵消电池能量异常。它还降低了电池组的总层数和大型设备上的电压应力;因此,系统的成本降低了。不断增加的细胞在底部细胞包数量的增加当地循环的发生的概率,同时减少能量的不同偏移量。因此,选择合适的潜在的数据包数量的大量电池串联具有十分重要的意义。

5.3。分析和比较的结果

根据前一节讨论的设计和仿真,实验结果进行了分析和处理,平均效率理想条件下获得作为一个参考价值根据方程(26)和(27):

根据这些方程,获得理想的多相平衡效率和旁路电路分别在不同的电池数量(n= 8,n= 16)。电池电压数组是随机生成的使用电脑,和平均效率在不同循环次数是单独计算。为了避免大错误引起的一个实验中,每个周期执行十次仿真和结果绘制在图14。结果表明,单个实验和理想之间的错误意味着增加周期的数量减少。随着细胞数量的均衡电路增加,平均效率降低。当电路中有八个电池,多相转换器的平均效率低于旁路转换器。然而,当电池的数量增加到16岁,平均多相变流器的效率高于绕过转换器。

图15说明了相关性的平均效率和电池的数量。为了进一步比较两个电路之间的平均效率比较的两个均衡器单体效率模拟电池的数量作为独立变量。在这个模拟,一个均衡器的效率η₁= 0.8。当电池的数量小于16节,旁路电路的平均效率总是高于多相转换器。然而,当电池的数量超过16,结果正好相反。随着电池的数量增加,旁路电路的平均效率趋于零,而多相转换器的平均效率的方法η⁴。

仿真数据结果导入到起源软件画图像的平均效率,电池的数量和周期。数据16和17分别显示结果。系统的平均效率与个别电池效率呈正相关,但电池的数量的增加会导致平均效率下降。根据项目的实际需求,选择适当数量的电池系列的平衡和提高个人效率为优化考虑。

此外,系统的平均效率之间的关系和一个均衡器。此外,两个均衡电路的效率在八电池和十六个电池相比。图18表明当系列中,有8个细胞的平均效率绕过转换器总是大于多相的转换器。然而,当细胞的数量增加到30 2、电池均衡模块大于百分之五十。因此,多相变流器系统效率高于旁路转换器。随着电池的数量增加,旁路电路的平均效率显著降低。然而,多相转换器的平均效率仅略有降低。

适当的分层分组均衡提高系统的整体效率的增加电池的数量。系统的平均效率呈正相关,一个均衡器的效率。增加一个均衡器可以显著提高效率的平均效率平衡系统。发现16个电池,如果一个均衡器的效率超过百分之六十,平均多相变流器的效率高于旁路拓扑。然而,当一个均衡器的效率低于百分之六十,平均多相转换器的效率低于旁路转换器。是观察到的相同数量的电池,两个均衡器的平均系统效率也可能有优势由于单体效率的差异,并在工程实践中应该考虑这个问题。

与现有技术比较电路复杂性是由在表5。与传统的旁路电路相比,MMIC有更少的组件和更低的电压应力,这将降低系统的成本,提高系统的稳定性。为了说明系统彻底,我们执行一个分析效率和功率损耗如图19。

随着电池的数量增加,能源和均衡器电路传输损失的增加,但系统的效率略有增加MMIC在不同旁路电路。这意味着旁路电路比小规模的MMIC,更高效,但低当规模扩大。随着电池的数量增加,旁路电路的效率明显降低,但MMIC的效率略有提高。通过深入说明每一部分的能量损失八细胞系列均衡,系统的主要能量损失显然是发现开关和电感器,而低导通电阻SiC设备将大大降低系统的应用在未来的损失。

6。结论和未来的工作

多相交错转换器使灵活的系列电池之间的能量平衡。考虑到能量流过程中,图论用于电路的简化分析和优化路径。针对平衡态的多样性造成的多单元的串联,当前的研究提出了一种新的计算方法的平均效率系统,比较了多相交错的多个方面转换器的效率和旁路拓扑。实验表明,系统的平均效率与单个均衡模块的效率。适当的分层分组均衡有效地提高系统的平均效率。

与现有的均衡器相比,多相交错转换器有显著的优势在大规模储能电池均衡系统。平均效率指数可以影响系统效率在多个州和降低系统性能的评价由于初始状态的特殊性。这种方法简化复杂的问题转化为图形和使用图论知识解决相关问题已经应用广泛的工程实际问题。

数据可用性

PSIM11仿真数据用于支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

作者的贡献

Shuailong戴框架提出了一个评估用的均衡电路。Zhifei山设计和实现平衡电路及其控制。大为歌曲建立一个实验平台,进行了物理模拟。腾李起草了手稿。Mengfan李完成的手稿,Pinduan胡帮助正确的长条校样。

确认

这项研究工作得到了国家大学生创新与创业训练计划(201711075009)。

补充材料

Floyd算法主程序。(补充材料)

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