大功率锂电池组多通道主动均衡技术研究

发布时间：2017-06-20 03:03

  本文关键词：大功率锂电池组多通道主动均衡技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着人们环保意识的不断增强,以及全球一次性能源危机的不断加剧,人们开始加快对可再生能源的研究步伐。锂电池因为单体电压高、比容量大、自放电率低而被广泛应用于电动汽车、分布式发电以及不间断电源等相关领域。大功率锂电池组主要针对的是电动汽车(EV)或混合动力汽车(HEV)电池组,电池组容量多为3~60KWh甚至更高。由于锂电池的单体电压较低,一般以串联方式使用。为了能得到更高容量的动力电池组系统,往往会串联上200节单体电池甚至更多的电池。锂电池在串联使用过程中,随着充放电次数的增加,电池间的差异会不断加剧,成为制约其安全、可靠工作的瓶颈,而均衡技术旨在解决由于电池间参数不一致造成的过充过放安全问题和使用寿命问题,已成为近年来研究的热点。本文分析了现有的均衡拓扑结构,从均衡速度、均衡效率以及均衡电路复杂程度对其进了评价,同时说明了其各自的适用场合;分析了电池管理系统中的两个关键技术:参数检测技术和均衡控制技术,使用了一种适合于大功率锂电池组的主从式架构的双向多通道的主动均衡技术方法;设计了基于反激式变换器的主动均衡模块和电压及温度在线检测模块,所设计的均衡模块可以实现单体电池与电池组之间能量的双向流动,最大均衡电流达到5A,电压检测模块精度2m V。最后,在研制的电池管理系统上进行参数检测试验和均衡试验,试验结果表明,本系统均衡效率高可以用在大容量锂电池组。
【关键词】：锂电池 电池管理系统 有源平衡 多通道双向平衡
【学位授予单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM912
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 1 绪论10-17
• 1.1 课题研究背景10-11
• 1.2 大功率电池发展概述11-13
• 1.3 电池管理系统概述13-15
• 1.3.1 国外电池管理系统研究现状13-14
• 1.3.2 国内电池管理系统研究现状14-15
• 1.4 本课题的主要研究内容15-17
• 1.4.1 研究内容15
• 1.4.2 研究目标15-16
• 1.4.3 论文内容安排16-17
• 2 均衡技术研究与分析17-38
• 2.1 参数检测方法研究17-25
• 2.1.1 参数检测的滤波研究17-18
• 2.1.2 单体电压检测研究18-22
• 2.1.3 总电压检测22-24
• 2.1.4 温度检测24-25
• 2.2 均衡电路研究25-29
• 2.2.1 电阻分流均衡26-27
• 2.2.2 开关电容均衡27-28
• 2.2.3 电感储能均衡法28
• 2.2.4 多绕组变压器28-29
• 2.3 多通道主动均衡技术29-31
• 2.3.1 现有均衡电路的缺点29-30
• 2.3.2 新型的主动均衡方式30-31
• 2.4 本系统采用的均衡技术31-36
• 2.4.1 双向反激式直流变换器的优势31-32
• 2.4.2 双向反激式直流变换器工作原理32-34
• 2.4.3 本系统采用的均衡方式原理图34-36
• 2.5 本章小结36-38
• 3 系统硬件设计38-58
• 3.1 系统方案设计38-40
• 3.1.1 应用背景介绍38-39
• 3.1.2 系统硬件结构39-40
• 3.2 均衡模块电路设计40-55
• 3.2.1 微控制器选型40-42
• 3.2.2 电源电路设计42-44
• 3.2.3 时钟电路设计44
• 3.2.4 复位电路设计44-45
• 3.2.5 隔离CAN接口45-46
• 3.2.6 隔离RS485接口46-48
• 3.2.7 隔离SPI通信接口48-49
• 3.2.8 继电器输出电路设计49
• 3.2.9 光耦输入电路设计49-50
• 3.2.10 参数检测电路设计50-52
• 3.2.11 均衡电路设计52-55
• 3.3 PCB布局55-57
• 3.4 本章小结57-58
• 4 系统软件设计58-78
• 4.1 软件功能设计58
• 4.2 开发环境介绍58-59
• 4.3 系统软件设计59-75
• 4.3.1 前后台软件介绍59-61
• 4.3.2 软件总体结构61-62
• 4.3.3 软件初始化62-63
• 4.3.4 前台软件设计63-64
• 4.3.5 后台软件设计64-75
• 4.4 上位机设计75-77
• 4.5 本章小结77-78
• 5 测试与验证78-87
• 5.1 测试条件78-79
• 5.2 驱动波形实验79-80
• 5.3 参数检测试验80-82
• 5.3.1 电压检测实验80-82
• 5.3.2 温度检测试验82
• 5.4 均衡测试82-86
• 5.4.1 均衡通道电流实验82-83
• 5.4.2 均衡时间实验83-86
• 5.4.3 24节电池扩展均衡实验86
• 5.5 本章小结86-87
• 6 总结与展望87-88
• 6.1 总结87
• 6.2 展望87-88
• 致谢88-89
• 参考文献89-92
• 攻读学位期间发表的与学位论文内容相关的学术92-93
• 附录 193-96

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