纯电动汽车电池组均衡系统设计及其控制策略研究

发布时间：2022-01-21 14:05

　　随着能源危机与环境污染双重挑战的与日俱增,世界各国致力于推进新能源汽车的发展。目前,锂离子电池由于具有能量密度高、自放电率低等优点,被广泛使用为纯电动汽车的动力电池。在实际应用中,需要将大量电池单体串并联成组之后,才能满足纯电动汽车高电压、高功率的需求。然而,经过多次充放电循环之后,动力电池组通常会出现不一致性。不一致性意味着电池单体之间的电压或者荷电状态（State of Charge,SOC）并不完全相同。在使用中,可能出现过充或过放现象,该现象将对电池造成不可修复的损坏,严重影响电池的使用寿命。当前,均衡技术是解决电池组不一致问题的最有效方法。因此,本论文针对磷酸铁锂电池设计均衡系统,实现对电池组的均衡。论文的主要工作有以下几点:第一,选用基于能量总线网络的双向隔离C?k均衡器作为均衡拓扑,并推导出更容易实施的同步均衡充分条件。其中双向隔离C?k均衡器利用总线作为能量转移的载体,实现单体之间的能量交换。而采用同步均衡策略提高均衡器的均衡效率,通过分析均衡过程与数学模型,推导出满足同步均衡策略的充分条件是:PWM控制信号的占空比大于50%。第二,提出一种多变量协调均衡方案,并设计带... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究工作的背景与意义
    1.2 国内外研究史与现状
        1.2.1 均衡技术的研究现状
        1.2.2 均衡技术在BMS集成电路中应用现状
    1.3 本文的主要贡献与创新
    1.4 本论文的结构安排
第二章 均衡系统研究
    2.1 均衡系统
        2.1.1 均衡系统结构分类
        2.1.2 均衡系统主要模块
    2.2 锂离子动力电池介绍与确定
        2.2.1 磷酸铁锂电池
        2.2.2 本文所选磷酸铁锂电池参数
    2.3 均衡拓扑的确定与分析
        2.3.1 本文所选均衡拓扑
        2.3.2 均衡原理分析
        2.3.3 同步均衡充分条件分析
    2.4 本章小结
第三章 均衡控制策略研究与仿真
    3.1 均衡变量设计
        3.1.1 SOC估算
        3.1.2 磷酸铁锂电池开路电压与荷电状态的关系
        3.1.3 多变量协调均衡方案
    3.2 带自适应模糊协调器的双闭环Fuzzy-PI控制策略研究
    3.3 外环模糊逻辑控制器的设计
        3.3.1 模糊控制算法
        3.3.2 电压和SOC模糊逻辑控制器的设计
    3.4 自适应模糊协调器的设计
    3.5 内环PI控制器的设计
    3.6 均衡控制策略仿真与结果分析
        3.6.1 搭建控制系统仿真模型
        3.6.2 结果分析
    3.7 本章小结
第四章 均衡系统软硬件设计
    4.1 硬件电路设计
        4.1.1 电源模块
        4.1.2 MCU主控模块
        4.1.3 均衡模块
        4.1.4 数据采集模块
        4.1.5 保护模块
        4.1.6 通信模块
    4.2 控制软件设计
        4.2.1 开发环境
        4.2.2 主要控制函数及控制流程
    4.3 本章总结
第五章 均衡系统搭建与测试分析
    5.1 均衡系统样机
    5.2 均衡测试与结果分析
        5.2.1 同步均衡充分条件测试
        5.2.2 协调器功能测试
        5.2.3 均衡系统测试
    5.3 本章总结
第六章 全文总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]磷酸铁锂动力电池组的主动均衡电路设计与控制策略[J]. 赵娜,王艳,殷天明,赵立勇.  电子设计工程. 2017(08)
[2]一种主被动复合均衡的充放电路的设计与应用[J]. 晋山立,赵怀林,和阳,朱纪洪.  现代电子技术. 2017(08)
[3]一种基于模糊控制的锂电池均衡系统的研究[J]. 秦嘉琦,冉峰,徐浩,季渊,胡可维.  工业控制计算机. 2016(07)
[4]磷酸铁锂蓄电池浮充特性提升策略研究[J]. 杨忠亮,蒋新华,於崇干.  电器与能效管理技术. 2016(05)
[5]电动汽车锂电池组主动均衡的研究[J]. 周西峰,贾星远,郭前岗.  微型机与应用. 2015(19)
[6]国内外电动汽车发展现状与趋势[J]. 刘卓然,陈健,林凯,赵英杰,许海平.  电力建设. 2015(07)
[7]串联电池组双向全桥SOC均衡控制系统设计[J]. 孙金磊,逯仁贵,魏国,郭尧,朱春波.  电机与控制学报. 2015(03)
[8]磷酸铁锂电池组均衡控制策略及荷电状态估计算法[J]. 冯飞,宋凯,逯仁贵,魏国,朱春波.  电工技术学报. 2015(01)
[9]动力锂离子电池技术发展分析[J]. 王毅,马新寨,谢明树,陈志雪,姚建英,张彦杰,毕锡钢.  电池工业. 2014(04)
[10]基于最优路径选择的电池组主动均衡方法研究[J]. 王顺利,安文倩,夏承成,屈维,蒋正钢.  计算机测量与控制. 2014(05)

博士论文
[1]动力电池组SOC估算及均衡控制方法研究[D]. 张金龙.天津大学 2012

硕士论文
[1]磷酸铁锂电池管理系统研究[D]. 赵宋.广西大学 2017
[2]锂电池组均衡系统电路拓扑及控制算法的研究[D]. 但强.重庆大学 2016
[3]锂电池组均衡系统设计与方法研究[D]. 陆长海.北京交通大学 2016
[4]储能电池管理系统研究[D]. 欧阳佳佳.浙江大学 2016
[5]动力磷酸铁锂电池均衡系统设计与研究[D]. 欧阳家俊.西南交通大学 2015
[6]电动汽车电池组均衡系统设计及控制策略研究[D]. 贺虹.吉林大学 2015
[7]纯电动汽车电池管理系统关键技术研究与设计[D]. 孙豪赛.天津理工大学 2015
[8]锂离子电池组管理系统的设计[D]. 唐涛.安徽大学 2015
[9]电动汽车用锂动力电池组均衡系统开发及其策略研究[D]. 韦德启.合肥工业大学 2015
[10]纯电动汽车锂动力电池组双向均衡控制策略研究及系统开发[D]. 桂宇.吉林大学 2014



本文编号：3600404