锂电池组均衡系统设计与方法研究

发布时间：2017-06-03 13:04

  本文关键词：锂电池组均衡系统设计与方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,能源危机和环境恶化问题日益突出,传统汽车不仅消耗化石燃料且造成了很大的污染,因此采用电池作为动力源的电动汽车越来越引起重视。电动汽车的车载动力电池往往需要串并联成组才能达到电动汽车的电压、功率、能量等级要求,然而电池成组后如果出现单体电池不一致性的现象,会导致整组电池电量下降、利用率降低。本课题以北京市科委“节能与新能源汽车培育”专项课题中的《矿用防爆无轨胶轮纯电动汽车关键技术研究》为依托,主要任务是针对电池组不均衡问题提出实际可行的解决方案。本文首先从电池等效电路模型出发,利用ARBIN BT2000充放电设备对单体磷酸铁锂电池和钛酸锂电池做了参数性能实验测试,以此为基础分析了直流内阻、极化电压、SOC(State of Charge)和电池容量对电池组不均衡的影响。分别对能量耗散型和能量非耗散型均衡电路结构进行了分析,对比了不同的均衡方法和均衡控制策略,并提出了本文适用的基于外电压判别方法的能量耗散型电路结构。本文分别针对在线和离线两种方式完成了均衡系统设计。在线均衡系统是以飞思卡尔的单片机和凌力尔特LTC6804-1芯片为核心设计出采集均衡板,该板的主要功能是采集电池组内各单体电压、测量单体温度、均衡电池组容量和对外通信。本文提出了离线均衡系统的功能设计和模块设计方案,包括支持多种类型锂电池组均衡、支持顺接和跨接两种电池组结构、支持自动均衡和手动均衡模式以及均衡电流的换挡调节。最后利用均衡实验验证本文所设计的均衡系统及提出的均衡方法。分别针对钛酸锂电池组和磷酸铁锂电池组不均衡的三种典型情况,借助ARBIN EVTS充放电设备,分别对在线均衡和离线均衡做了功能性测试,验证了均衡系统的功能并对实验数据进行了分析,结果证明了其均衡效果和精度均可以满足实际需求。
【关键词】：钛酸锂电池 磷酸铁锂电池 在线均衡 离线均衡
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM912
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-17
• 1.1 电动汽车发展背景11
• 1.2 国内外电动汽车发展概况11-13
• 1.3 车用动力电池发展13-15
• 1.4 锂电池组均衡研究现状及意义15
• 1.5 课题意义及工作内容15-17
• 2 电池性能参数测试及不均衡机理分析17-31
• 2.1 电池单体数学模型17-18
• 2.2 电池主要模型参数的测试18-26
• 2.2.1 电池容量测试与分析20-22
• 2.2.2 电池开路电压测试与分析22-24
• 2.2.3 电池欧姆内阻测试与分析24-25
• 2.2.4 极化电压测试与分析25-26
• 2.3 电池参数对不均衡的影响分析26-29
• 2.4 本章小结29-31
• 3 均衡方案分析与设计31-43
• 3.1 均衡电路分析与方案设计31-39
• 3.1.1 能量耗散型31-32
• 3.1.2 能量非耗散型32-38
• 3.1.3 均衡电路方案设计38-39
• 3.2 均衡策略分析与方案设计39-42
• 3.2.1 三种均衡方法分析39-41
• 3.2.2 均衡方法选择41
• 3.2.3 均衡控制策略分析41-42
• 3.2.4 均衡控制策略选择42
• 3.3 本章小结42-43
• 4 电池均衡系统设计43-65
• 4.1 电池在线均衡系统设计43-60
• 4.1.1 采集均衡模块硬件设计43-54
• 4.1.2 采集均衡模块软件设计54-60
• 4.2 电池离线均衡系统设计60-64
• 4.2.1 离线均衡功能设计60-61
• 4.2.2 离线均衡模块设计61-64
• 4.3 本章小结64-65
• 5 功能实验测试65-79
• 5.1 实验平台搭建65-67
• 5.2 实验测试67-76
• 5.2.1 电压采集测试67-69
• 5.2.2 均衡功能测试69-76
• 5.3 实验结果分析76-77
• 5.4 本章小结77-79
• 6 总结与展望79-81
• 参考文献81-85
• 作者简历85-89
• 学位论文数据集89

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本文编号：418210