串联锂离子电池组电感主动均衡研究

发布时间：2017-01-19 20:57

  本文关键词：串联锂离子电池组均衡电路的研究，由笔耕文化传播整理发布。

《大连理工大学》 2015年

串联锂离子电池组电感主动均衡研究

曾辉  

【摘要】：锂离子电池在比能、寿命、自放电率、安全性方面的优势,逐渐成为储能电池的首选,并广泛应用于便携式设备、新能源汽车等领域。为满足大功率要求,多节锂离子电池需串联为电池组为外界提供能量。由于生产过程中电池电压、容量、内阻等存在差异,而在串联充放电过程中,忽略各单体锂离子电池之间的差异会导致电池间不一致性进一步扩大,具体表现为低容量电池提前进入充放电截止电压,单体电池寿命迅速衰减,电池组整体性能下降。目前而言,建立锂离子电池组均衡系统,并辅以均衡控制策略,是改善其不一致性的有效解决办法。本文以串联锂离子电池组为研究对象,综合国内外电池均衡电路拓扑及控制策略,结合锂电池充放电特性,设计电感主动均衡系统,旨在改善锂电池组不均衡问题,优化电池组整体性能、增加循环次数、延长电池寿命。均衡系统采用分布式均衡、主从控制的设计思想,选取ATA6870作为从控芯片采集模拟前端电压、温度数据,经SPI通信传送至主控单片机MSP430F149进行数据处理并通过软件实现均衡控制策略；均衡电路由电感主动均衡与反激式均衡连为环形拓扑,保证能量环形流动,单片机驱动MOSFET对电池组进行整体充放电控制防止过充过放。本文随后以PSIM为仿真实验平台,对电感主动式、反激式、整体均衡电路拓扑分别进行分析,验证了电路拓扑及参数设计的可行性。硬件电路基础上,论文设计了软件控制系统,配置主控单片机和从控芯片相关寄存器及SPI通信,并改进均衡控制策略实现多节锂离子电池同时均衡。论文最后焊接实验PCB并搭建主动均衡测试平台,对电感主动式、反激式、串联电池组均衡分别进行验证,实验结果表明：串联锂电池组应用电感主动均衡系统后能够实现最大压差小于0.1V和整体充放电控制的既定目标,系统工作稳定,控制简单可行,对改善电池组不一致性、提高锂离子电池寿命具有重大意义。

【关键词】：
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM912
【目录】：

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