锂离子电池变频脉冲快速充电方法研究

发布时间：2017-07-07 15:18

  本文关键词：锂离子电池变频脉冲快速充电方法研究

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【摘要】：中国各地雾霾天气的频繁出现,引起了社会各界对机动车尾气排放的关注。电动汽车作为一种绿色、经济的交通工具,正在得到广泛使用。动力电池是给电动汽车提供动力源的一种储存装置,它自身的性能和充放电特性对电动汽车的正常工作和良好运行有着重要影响。锂离子电池是当前广泛使用的二次电池,其高效、安全的快速充电方法是目前研究的重点。现有的典型快速充电方法较好地解决了充电速度快的问题,但大多在协调充电效率和消除极化的关系问题上还有待进一步完善。本文结合变频脉冲充电和负脉冲去极化方法,采用模糊控制技术,可以在一定程度上缓解极化效应,从而加快充电速度,改善充电效果,延长蓄电池使用寿命。具体研究内容如下:1、选择锂离子电池作为研究对象,分析了其工作原理、充放电特性和影响因素,研究了极化现象的产生机理、消除办法和原则。2、研究了现有快速充电方式的优缺点和实现大电流充电来提高充电效率的难点,重点分析了脉冲充电方法。分析了变频快速充电方法的原理,提出了利用扰动观察法检测和动态跟踪不同充电阶段的最优频率,并把最优频率对应的最大电流提供给蓄电池充电。3、针对现有快速充电方法中存在去极化效果不明显问题,本文采用瞬时负脉冲去极化,提出采用模糊控制器1判断极化程度,即给出负脉冲加予的时机;采用模糊控制器2给定去极化的程度,负脉冲去极化要把握好度,收到了一定的效果即析气电压降至一定值时,就应该结束负脉冲放电,进而转到充电状态。最后通过对比实验,验证了设计的基于模糊控制的锂离子电池变频脉冲快速充电系统的有效性。4、建立变频脉冲快速充电系统的结构框图,设计了主电路、组成电路和软件实现图,最后搭建电池实验平台,测试了快速充电系统的功能。本文所做的研究,适合于采用动力电池作为储能装置的便携式电子设备、电动汽车、不间断电源等系统中。
【关键词】：锂离子电池 变频 模糊控制技术 快速充电
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM912
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-6
• 目录6-9
• 第1章 引言9-14
• 1.1 研究背景和意义9-10
• 1.2 锂离子电池发展现状10
• 1.3 充电策略国内外研究现状10-12
• 1.4 充电技术难点12
• 1.5 论文主要研究内容12-14
• 第2章 锂离子电池工作原理及充电特性14-23
• 2.1 蓄电池的选型14-15
• 2.2 工作原理15
• 2.3 充放电特性及影响因素15-18
• 2.4 极化现象分析18-21
• 2.4.1 极化对充电过程的影响19
• 2.4.2 析气特性分析19-20
• 2.4.3 消除极化方法20-21
• 2.5 本章小结21-23
• 第3章 基于模糊控制的锂离子电池变频脉冲快速充电23-31
• 3.1 快速充电方法分析23-27
• 3.1.1 快速充电原理23-24
• 3.1.2 常用快速充电方法24-27
• 3.2 变频脉冲充电27-30
• 3.2.1 变频充电原理27-28
• 3.2.2 最优频率的选择28-30
• 3.3 本章小结30-31
• 第4章 基于模糊控制的负脉冲去极化方法31-38
• 4.1 模糊控制基本理论31-32
• 4.2 模糊控制器系统结构图32-37
• 4.2.1 模糊控制器1设计33-35
• 4.2.2 模糊控制器2设计35-37
• 4.3 本章小结37-38
• 第5章 变频脉冲快速充电方法实验与分析38-45
• 5.1 变频脉冲快速充电方法仿真实验38-41
• 5.2 变频脉冲快速充电法与其他几种充电方法的对比实验41-44
• 5.2.1 实验条件41
• 5.2.2 对比试验及结果分析41-44
• 5.3 本章小结44-45
• 第6章 快速充电系统平台的建立45-59
• 6.1 系统硬件电路设计实现45
• 6.2 快速充电系统结构45-53
• 6.2.1 主电路设计46-47
• 6.2.2 变频部分电路设计47
• 6.2.3 PWM整流电路设计47-49
• 6.2.4 双向DC/DC变换电路49-50
• 6.2.5 采样电路设计50-52
• 6.2.6 电源电路52
• 6.2.7 保护及驱动电路设计52-53
• 6.3 快速充电的软件设计53-57
• 6.3.1 主程序设计53-54
• 6.3.2 最优频率判断程序设计54-55
• 6.3.3 模糊控制器1软件设计55-56
• 6.3.4 去极化子程序设计56-57
• 6.4 快速充电系统性能测试57-58
• 6.5 本章小结58-59
• 第7章 全文总结与展望59-61
• 参考文献61-64
• 致谢64-65
• 附录 攻读硕士期间发表的论文65-66
• 硕士学位论文信息备案表66

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本文编号：530765