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锂离子蓄电池均衡管理单元的研究与设计

发布时间:2018-05-04 20:38

  本文选题:双向DC-AC + 均衡管理 ; 参考:《哈尔滨工业大学》2014年硕士论文


【摘要】:锂离子电池技术的迅速发展使得大容量的串联锂电池组应用越来越广泛。但是,由于技术水平和生产工艺的限制,电池组中的单体电池不能保证性能参数全部一致,随着电池充放电的不断进行,,差异性会越来越大,从而影响锂电池组的高效稳定运行。为此,本课题针对锂电池组均衡管理单元进行了研究与设计。 首先分析了双向DC-AC变换器均衡拓扑,研究了其工作原理和工作过程。利用该拓扑搭建了电池均衡模型,并对其进行了仿真研究,验证了均衡工作的可行性,得到了在不同参数下的均衡效果。为了解决环境因素造成的谐振频率改变问题,设计了锁相环控制策略,确保了均衡拓扑始终工作在低损耗状态。 针对目前均衡系统通用性差、可靠性低的问题,采用了主从式总体架构和模块化的设计方法,设计了均衡管理单元的整体方案。将均衡管理单元分为了控制模块、均衡模块以及保护模块。依据各模块功能和设计指标要求,对各模块进行了相应的设计,并设计了显示电池电压信息的上位机界面。 针对目前锂电池组电池电压检测误差大这一问题,结合课题中均衡拓扑结构,设计了高精度的电池电压检测方案。对检测电路的误差进行了分析研究,分别提出了硬件补偿方案和软件补偿方案。 搭建了均衡管理单元的实验平台,对锂电池均衡过程做了分析研究。在不同的参数下,验证了锁相环工作的可靠性,仿真验证了电池保护模块的可行性。最终证明所搭建的锂电池均衡管理单元实验平台性能良好,能够满足各项指标要求。
[Abstract]:The rapid development of lithium ion battery technology makes the large capacity series lithium battery pack more and more widely used. However, due to the limitation of technology and production technology, the single cell in the battery pack can not ensure that the performance parameters are all consistent. With the continuous charging and discharging of the battery, the difference will become more and more big, thus affecting the lithium battery group. For this purpose, the research and design of the lithium battery pack equalization management unit is carried out.
Firstly, the equilibrium topology of bidirectional DC-AC converter is analyzed, and its working principle and working process are studied. The battery equilibrium model is built with this topology, and the simulation research is carried out to verify the feasibility of the equilibrium work. The equilibrium effect under different parameters is obtained. In order to solve the problem of the change of the resonant frequency caused by the environmental factors, A phase-locked loop control strategy is designed to ensure that the balanced topology is always working in a low loss state.
In view of the problem of poor universality and low reliability of the current equilibrium system, the overall scheme of the balanced management unit is designed by using the master slave general framework and the modular design method. The balanced management unit is divided into control module, balance module and protection module. According to the function of each block and the requirements of design index, the modules are carried out. Correspondingly, a host computer interface is designed to display battery voltage information.
In view of the problem that the battery voltage detection error of the lithium battery group is large, a high precision battery voltage detection scheme is designed in combination with the balanced topology structure in the project. The error of the detection circuit is analyzed and studied. The hardware compensation scheme and the software compensation scheme are put forward respectively.
The experiment platform of the balanced management unit was built. The equilibrium process of lithium battery was analyzed and studied. Under different parameters, the reliability of the phase-locked loop was verified. The feasibility of the battery protection module was verified by simulation. Finally, the experimental platform of the lithium battery balanced management unit was proved to be in good performance and could meet the requirements of various indexes.

【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TM912

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本文编号:1844570

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