电动汽车锂离子电池主动均衡系统的研究与设计

发布时间：2020-04-08 12:26

【摘要】：近年来,国家现在大力发展纯电动汽车,而动力电池组作为电动汽车能量源泉,对电池组的管理就显得尤为重要,一个好的电池管理系统可以提升电池组实际可放出电量和寿命。本文以三元锂电池作为研究对象,针对电池管理系统的主动均衡技术进行了深入研究,提出了一种以SOC(State Of Charge)一致性作为均衡指标,基于传统谐振变换器改造的双层均衡拓补结构,而后基于该均衡电路完成了对电池管理系统的设计。本文的主要工作内容如下:首先对现有的电池等效模型的优缺点进行总结概括,然后结合纯电动汽车的实际使用工况,最终找寻到了适合本文的等效电路模型—PNGV模型,为了增加该等效模型对后期实际使用的指导意义,对PNGV模型进行了改进,之后使用电池的HPPC实验测试数据对改进后的模型进行了参数辨识,并通过恒流脉冲放电来对所搭建的电池模型进行验证。然后对现有电池组的各种均衡方法进行总结概括,并从均衡效率、控制的难易等方面来分析各个电路存在的优缺点,最终选择了基于谐振变换器的能量非耗散型电路,该电路均衡过程能量损失较小,但效率较低,为此对均衡电路进行了改造,由原本的单层结构改进为双层结构以提高均衡效率,另外为了解决充电均衡后期效率低的问题,增加了二极管辅助均衡模块,之后通过在MATLAB中搭建仿真模型进行仿真,仿真结果表明该电路可有效提高均衡效率。最后为验证所使用改进均衡结构的有效性,设计了基于上述均衡电路的电池管理系统,分别对其硬件和软件进行了设计,硬件结构为主从式结构,主芯片采用飞思卡尔公司的16位单片机MC9SXDP512,采集芯片使用AD7280A电压温度采集以及ACS712电流采集,之后又基于CodeWarrior软件开发环境完成了对主程序及各子程序的编写,设计了Labview上位机来对电池实时数据进行显示和记录。然后基于所搭建的实验台架对6节电池行了充电均衡实验,实验结果也表明该电池管理系统可以很好的对电池组进行管理,并有效的提升均衡效率。
【图文】：

图 2.1 锂电池内部结构示意图目前主流锂离子电池的分类，主要是根据正极材料来进行的，锰酸锂、镍酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、三元锂几大类；而要有石墨及钛酸锂。表 2.1 是对目前几种主流锂电池相关参

本课题所用三元锂电池实物图
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U469.72

【参考文献】

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本文编号：2619342