电动汽车电池组均衡系统设计及控制策略研究

发布时间：2016-12-25 15:20

本文关键词：电动汽车电池组均衡系统设计及控制策略研究，由笔耕文化传播整理发布。

《吉林大学》 2015年

电动汽车电池组均衡系统设计及控制策略研究

贺虹

【摘要】：当锂动力电池单体串联应用于纯电动汽车时，由于电池组内电池单体之间存在不一致性，会造成电池组使用性能下降，其可用容量和寿命远低于单体电池，电池效能得不到充分发挥，减少电动汽车的续驶里程，同时也增加了使用成本。而均衡管理模块作为电池管理系统的重要功能模块，可通过实时监测电池组状态信息，根据相应的控制策略对电池组进行均衡管理，从而改善电池组不一致性在使用过程中造成的影响，提高电池组容量利用率，增加续驶里程。本文依托于某公司与吉林大学联合开发项目“动力电池管理系统开发与均衡技术研究”，对项目中均衡技术相关内容展开研究。本文在国内外对电池组均衡技术研究充分了解的基础上，以串联锂动力电池组为研究对象，着重研究均衡控制相对简单、均衡效率高的均衡拓扑结构，及其相应的控制策略。 1、从机理上对电池组产生不一致性的原因进行了分析，，阐述电池组不一致性反映在不同特性参数（电压、内阻、SOC）上的表现形式，对比分析以电压和荷电状态（SOC）作为均衡变量的优缺点，最终确定以电压作为电池组在不同状态下的均衡变量。 2、对比分析常见的均衡拓扑结构，从均衡速度、均衡效率及电路控制的难易程度等方面对其进行了评价，选取基于反激式变压器的能量非耗散型均衡拓扑结构，对该拓扑结构进行了参数设计，搭建均衡电路仿真模型，进行仿真调试及结构改进，确定在“削峰”和“填谷”两种模式下的电路控制参数。 3、为避免充电时间过长，系统因电池组放电电流不规律造成的均衡误判，提出了充电和停车均衡两种均衡控制策略，两种状态下的均衡只在充放电末期进行，同时选取电压极差作为均衡启闭的判断依据之一，根据电路要求和电池试验确定其阈值及电压门限值。在MATLAB/SimPowerSystems环境下搭建均衡系统仿真模型，对均衡控制策略进行仿真验证。仿真结果表明，均衡控制策略能够实现快速均衡且可行有效。 4、均衡系统总体架构采用“主-从”分布式，并完成对均衡系统各个模块的硬件电路设计、元器件选型及系统软件设计。搭建台架试验平台，对“填谷”和“削峰”两种模式进行实际调试，与仿真结果及系统设计指标进行对比分析，然后利用动力电池充放电设备进行台架试验，结果表明该均衡系统能够实现单节电池与整个电池组间的能量传递，达到改善电池组单体电池间不一致性的目的。

【关键词】：
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U469.72
【目录】：

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