动力磷酸铁锂电池均衡系统设计与研究

发布时间：2017-08-09 08:23

  本文关键词：动力磷酸铁锂电池均衡系统设计与研究

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【摘要】：在传统化石能源日趋匮乏,环境危机愈加严重的今天,世界各国和地区越来越重视节能减排和开发新能源应用。新能源汽车作为能源转型的重要分支也日益成为各国研究的热点。动力磷酸铁锂电池动态响应性能好、循环寿命长,是目前最具发展前景的电池,但为了满足大功率应用需求,其大规模串并联后仍需要配置高效可靠的电池管理系统。其中,均衡控制是电池管理系统最为关键的部分,直接关系到电池组的使用寿命和安全可靠性。为了更好地对电池组中的单体电池进行均衡管理,本文首先从磷酸铁锂电池内部结构和工作原理出发,在标准充电、标准放电、不同温度放电、HPPC (Hybrid Pulse Power Characteristic test,混合动力脉冲特性)实验的基础上,分析了实验对象在充放电、温度、内阻等方面的特性。对同一批新磷酸铁锂电池样本进行实验,分析计算其在充放电过程中电压、容量、内阻的不一致性,结合磷酸铁锂电池工作原理与特性,深入分析了这些不一致产生的原因,及其在电池成组应用中产生的不利影响。在此基础上,本文基于LTC6804设计了电池被动均衡系统,通过电阻消耗电压较高单体电池中的能量实现均衡,并搭建了被动均衡系统测试平台,完成了被动均衡系统的电压精度、均衡充电、均衡放电、均衡温升等测试。接着分析了单端反激式电路的工作原理及其应用于电池均衡的优点,并设计了基于单端反激式变换器的主动均衡电路,通过LTC6804、LT8584之间协作运行,实现能量从电池流向电池组(C2P)的单向主动均衡系统。最后,本文介绍了基于LTC6804、LTC3300共同运作的,将单端反激式变换电路改进为同步反激式变换电路的双向主动均衡(bi-CP)系统。实现能量在每个通道中的独立双向传递。在搭建双向主动均衡系统测试平台的基础上,完成了该双向主动均衡系统的放电均衡、温升测试。测试结果表明,相对于被动均衡系统,双向主动均衡系统能有效提高均衡速度并降低损耗。
【关键词】：新能源车辆 电池管理 磷酸铁锂电池 被动均衡 主动均衡
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM912
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-23
• 1.1 研究意义11-13
• 1.2 国内外研究现状13-21
• 1.2.1 动力磷酸铁锂电池14
• 1.2.2 电池管理系统14-15
• 1.2.3 动力电池均衡技术15-21
• 1.3 本文主要研究内容21-23
• 第2章 磷酸铁锂电池单体不一致性23-40
• 2.1 磷酸铁锂电池原理23-25
• 2.2 磷酸铁锂电池特性25-32
• 2.2.1 温度特性25-27
• 2.2.2 充放电特性27-30
• 2.2.3 内阻特性30-32
• 2.3 磷酸铁锂电池不一致性32-39
• 2.3.1 磷酸铁锂电池不一致性实验32-36
• 2.3.2 磷酸铁锂电池不一致性产生原因36-37
• 2.3.3 不一致性对电池组的影响37-38
• 2.3.4 提高一致性的措施38-39
• 2.4 本章小结39-40
• 第3章 磷酸铁锂电池被动均衡系统40-53
• 3.1 LTC6804简介40-41
• 3.2 被动均衡原理与电路设计41-43
• 3.3 被动均衡系统测试43-52
• 3.3.1 实验测试平台43-45
• 3.3.2 电压精度测试45
• 3.3.3 充电均衡测试45-48
• 3.3.4 放电均衡测试48-51
• 3.3.5 均衡温升测试51-52
• 3.4 本章小结52-53
• 第4章 基于单端反激电路的单向主动均衡系统53-59
• 4.1 单端反激式电路53-54
• 4.2 基于单端反激式电路的均衡控制原理54-55
• 4.3 主动均衡系统硬件设计55-58
• 4.3.1 LT8584简介55-56
• 4.3.2 电压采集与主动均衡电路设计56-58
• 4.4 本章小结58-59
• 第5章 基于同步反激电路的双向主动均衡系统59-67
• 5.1 LTC3300简介59-60
• 5.2 双向主动均衡原理与电路设计60-62
• 5.3 双向主动均衡系统测试62-66
• 5.3.1 实验测试平台62-63
• 5.3.2 电压精度测试63-64
• 5.3.3 放电均衡测试64-65
• 5.3.4 均衡温升测试65-66
• 5.4 本章小结66-67
• 结论67-69
• 致谢69-70
• 参考文献70-76
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果76-77
• 附录77-85
• 附录1 被动均衡系统原理图77-78
• 附录2 单向主动均衡系统原理图78-80
• 附录3 双向主动均衡系统原理图80-85

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

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本文编号：644326