基于电动汽车电池组安全性的结构设计和均衡技术研究

发布时间：2017-10-09 21:11

  本文关键词：基于电动汽车电池组安全性的结构设计和均衡技术研究

  更多相关文章： 电动汽车 锂离子电池 电池组结构 均衡技术 电压测量

【摘要】：当今,污染问题严重、能源紧张,各国都非常重视环保节能技术。电动车随之蓬勃发展起来,但是电动车碰撞后容易起火、电池高温下容易自燃、电池间个体差异导致的安全性等问题特别值得人们关注。在电动汽车中,电池是能量源,但是单体电池电压较低,想要符合电动汽车使用电压的要求,就要把单体电池串联起来使用。电池是批量生产的,每个个体都存在差异,目前受制造技术所限,无法通过工艺解决,而在实际使用中还会加剧电池的这些差异,这会导致电动车行驶里程变短、电池寿命减少、电池温度升高、电动车安全性降低等问题。本文针对威胁安全的这一系列问题,从结构和均衡系统内外两方面入手,研究了国内外关于电动车的电池安全技术。外部设计了一套电动车碰撞时保护电池安全的三层结构,这种结构可以保护电池组在遭受外界碰撞时更加安全,减少起火风险;对电池组加入了利于散热的温度均衡结构,这种结构主要采用直接接触式以达到电池组散热和保证温度均衡的目的,避免了因电池温度过高而发生自燃的危险;内部方面,先对当前各均衡电路的优缺点进行了比较,选取了基于反激式变压器的电池组均衡电路结构,搭建了均衡电路来保证电池电量的双向均衡,解决电池间电量一致性问题。论文中首先通过单体电池的充电实验得到了单体电池电压、电流与时间的关系,为电池串联实验奠定了基础;其次比较了目前多种均衡电路的优劣,选取了适合的均衡电路结构并进行了仿真实验,进而完成了均衡系统、电压、温度、电流测量的软硬件设计;最后,通过制作的电路板对磷酸铁锂电池组进行了均衡实验,实验结果验证了均衡电路的实用性。
【关键词】：电动汽车 锂离子电池 电池组结构 均衡技术 电压测量
【学位授予单位】：吉林农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-11
• 1.1 论文研究意义8
• 1.2 电池不一致性分析8-9
• 1.2.1 电池不一致性产生的原因8-9
• 1.2.2 改善电池不一致性的方法9
• 1.3 电动汽车电池均衡技术研究现状9-10
• 1.4 本文主要研究内容10-11
• 第二章 磷酸铁锂（LiFePO_4）电池特性研究11-20
• 2.1 电动车电池发展介绍11-13
• 2.2 磷酸铁锂电池的优势13-14
• 2.3 磷酸铁锂单体电池的充电实验14-19
• 2.3.1 LiFePO_4单体电池过充电实验15-16
• 2.3.2 LiFePO_4单体电池正常充电实验16-18
• 2.3.3 LiFePO_4单体电池欠充电实验18-19
• 2.4 本章小结19-20
• 第三章 电池组碰撞安全结构及散热均衡性结构设计20-28
• 3.1 电动车电池布局现状20-22
• 3.2 电动车电池被动安全结构22-26
• 3.2.1 电池组上层结构设计23-24
• 3.2.2 电池组中间结构设计24
• 3.2.3 电池组下层结构设计24-26
• 3.3 电动车电池组散热均衡结构26-27
• 3.4 本章小结27-28
• 第四章 均衡电路设计及仿真28-47
• 4.1 均衡电路介绍28-33
• 4.1.1 被动型均衡电路28-29
• 4.1.2 主动型均衡电路29-33
• 4.2 均衡电路设计33-38
• 4.2.1 基于反激式变压器的均衡电路设计33-34
• 4.2.2 反激式变压器工作原理34-35
• 4.2.3 反激式变压器相关参数设定35-36
• 4.2.4 均衡起止值及均衡过程36-38
• 4.3 均衡电路仿真38-46
• 4.3.1 均衡电路参数选取38-42
• 4.3.2 仿真数据分析42-46
• 4.4 本章小结46-47
• 第五章 均衡系统软硬件实现47-61
• 5.1 均衡系统总体框架47-48
• 5.2 硬件电路介绍48-57
• 5.2.1 均衡电路48-51
• 5.2.2 电压采集51-53
• 5.2.3 电流采集53
• 5.2.4 电压转换电路53-55
• 5.2.5 中央处理器55
• 5.2.6 CAN通信55-57
• 5.3 软件实现57-60
• 5.3.1 主控、从控软件实现57-59
• 5.3.2 上位机界面功能说明59-60
• 5.4 本章小结60-61
• 第六章 均衡系统试验61-65
• 6.1 均衡试验61-64
• 6.1.1 充放电阶段均衡试验61-64
• 6.1.2 静置阶段均衡试验64
• 6.2 本章小结64-65
• 结论65-66
• 参考文献66-70
• 作者简介70-71
• 致谢71

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