Observer-Driven Charging of Supercapacitors
Observer-Driven Charging of Supercapacitors
复制标题
观察者驱动的超级电容器充电
DOI：
10.1109/tii.2019.2935246
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发表时间：
2020-05
影响因子：
12.3
通讯作者：
Wang Jing
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Li Heng;Peng Jun;He Jianping;Huang Zhiwu;Wang Jing
电池平衡是防止超级电容器电池过度充电的关键。现有的电池平衡充电方法大多采用输出反馈控制，即在控制器设计中直接利用电池的终端电压。这些方法的一个限制是充电结束时的电压下降效应，这会降低系统容量并导致电池不平衡。为了解决这一挑战，在本文中，我们提出了一种超级电容器的观察者驱动充电方法。采用开关电阻电路，并采用开关系统理论进一步建模，其中考虑了单元的RC模型。利用图论对细胞间的通信相互作用进行建模。设计了切换Luenberger观测器来估计每个电池等效电容器的电压，设计了基于共识的切换控制律来对超级电容器进行充电和平衡。利用方框图导出了闭环系统模型。建立了实验室试验平台，验证了所提出的充电方法的有效性。实验结果表明，与现有的充电方法相比，该方法能有效缓解电压降效应。
Cell balancing is crucial for charging supercapacitor cells to prevent cells from over-charging. Most existing cell-balancing charging methods typically adopt an output feedback control, i.e., the terminal voltages of cells are directly utilized in the controller design. One limitation of these methods is the voltage drop effect when the charging is terminated, which degrades the system capacity and results in cell imbalance. To address this challenge, in this article, we propose an observer-driven charging method for supercapacitors. The switched resistor circuit is applied and is further modeled using the switched systems theory, where the RC model of cells is considered. The communication interactions among cells is modeled using the graph theory. A switching Luenberger observer is designed to estimate the voltage of the equivalent capacitor of each cell, and a consensus-based switching control law is designed to charge and balance supercapacitors. The closed-loop system model is derived using the block diagram. A laboratory testbed has been built to verify the effectiveness of the proposed charging method. Experimental results show that the proposed method can effectively alleviate the voltage drop effect when compared with existing charging methods.
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影响因子：
11.8
作者：
Ding Zhai;Xuan Liu;Yanjun Liu
通讯作者：
Ding Zhai;Xuan Liu;Yanjun Liu
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作者：
Kaus, Maximilian;Kowal, Julia;Sauer, Dirk Uwe
通讯作者：
Sauer, Dirk Uwe
影响因子：
1.2
作者：
Matthew M. Peet
通讯作者：
Matthew M. Peet
DOI：
10.2307/3616070
发表时间：
1973-12
期刊：
The Mathematical Gazette
影响因子：
--
作者：
K. Fraughnaugh
通讯作者：
K. Fraughnaugh
DOI：
10.1007/978-3-8348-9329-1_2
发表时间：
2010
期刊：
--
影响因子：
--
作者：
M. Loebl
通讯作者：
M. Loebl