电动汽车用锂动力电池组均衡系统开发及其策略研究

发布时间：2017-05-28 00:04

  本文关键词：电动汽车用锂动力电池组均衡系统开发及其策略研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着城市空气质量问题的不断突显以及世界范围内石油资源日益匮乏,电动汽车得到了空前的重视。而锂离子电池因其优良的性能而被用作电动汽车的能量载体,但在锂电池成组使用时,由于单体存在着不一致性,电池组容量利用率以及循环寿命均大打折扣。目前,电池均衡管理作为解决不一致性问题有效方法之一而成为研究的热点,本文将以均衡系统的开发以及均衡策略作为目标展开如下研究工作： 1.介绍了锂离子电池的基本原理；研究了锂离子电池在循环充放电实验下性能差异并对比分析了目前常用的几种SOC估算方法；从四个方面对容量衰减原因进行分析,提出了容量修正的必要性。 2.论述了影响电池组不一致性的因素、不一致性的表现形式及其造成的影响,并在此基础上提出了电池不一致的控制方法。 3.从均衡电路和均衡策略两大方向对均衡方案进行详细设计。均衡电路方面,分别研究了buck-boost变换器型均衡拓扑、反激式变换器型均衡拓扑以及单磁芯变压器均衡拓扑结构并对比分析其优缺点,其次将这三种均衡拓扑相结合并改进,设计出一种新型主动均衡电路,并完成均衡拓扑结构相关参数的设计。均衡策略制定方面,确定以剩余容量作为均衡判据、采用开路电压的方法估算SOC,并提出了修正单体最大容量的方法,为各均衡参数的数值计算提供理论依据,最后分别制定了模组组内和组间的均衡策略。 4.将前述均衡方案集成于自主研制的电池管理系统中,从硬件和软件两个方面完成系统总体架构的设计和系统平台的搭建。在此实验平台上进行均衡实验,从均衡效率和均衡时间两方面验证所设计均衡方案的正确性与有效性。
【关键词】：锂动力电池组 不一致性 均衡管理 控制策略
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U469.72;U463.633
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-10
• 目录10-13
• 插图清单13-15
• 表格清单15-16
• 第一章 绪论16-25
• 1.1 课题来源及研究意义16-17
• 1.1.1 论文依托的基金项目16
• 1.1.2 课题研究意义及其必要性16-17
• 1.2 研究现状17-23
• 1.2.1 动力电池发展现状及其在EV中的应用17-19
• 1.2.2 均衡技术研究现状19-23
• 1.3 论文主要研究内容23-25
• 第二章 锂离子电池特性分析25-37
• 2.1 锂离子电池基本原理25-26
• 2.2 锂离子电池基本性能指标26-28
• 2.3 锂离子电池性能实验分析28-32
• 2.4 荷电状态估算方法32-33
• 2.4.1 开路电压法32
• 2.4.2 安时积分法32
• 2.4.3 卡尔曼滤波法32-33
• 2.4.4 神经网络法33
• 2.5 锂电池容量衰减研究33-36
• 2.5.1 正极活性材料34
• 2.5.2 负极活性材料34-35
• 2.5.3 电解液35
• 2.5.4 集流体35-36
• 2.6 本章小结36-37
• 第三章 锂动力电池组不一致性研究37-43
• 3.1 不一致性影响因素37-38
• 3.1.1 电池及电池组设计37
• 3.1.2 初期性能的一致性37
• 3.1.3 使用过程中的一致性问题37-38
• 3.2 电池组不一致性表现形式38-41
• 3.2.1 容量不一致性38-39
• 3.2.2 电压不一致性39-40
• 3.2.3 温度不一致性40-41
• 3.3 不一致性造成的影响41-42
• 3.3.1 容量充放电有效利用率低41
• 3.3.2 电池组使用寿命缩短41-42
• 3.3.3 SOC估算精度无法保证42
• 3.4 一致性的控制方法42
• 3.5 本章小结42-43
• 第四章 均衡方案设计43-55
• 4.1 均衡电路设计43-50
• 4.1.1 几种常见均衡电路分析43-45
• 4.1.2 本文所设计均衡拓扑结构分析45-50
• 4.2 均衡策略的制定50-54
• 4.2.1 均衡判据的确定50
• 4.2.2 SOC估算50-51
• 4.2.3 单体最大实际可用容量修正方法51-52
• 4.2.4 第二级均衡(模组间)均衡策略52
• 4.2.5 模组内单体均衡策略52-54
• 4.3 本章小结54-55
• 第五章 电池保护系统软硬件开发及均衡实验55-69
• 5.1 电池保护系统总体设计55-56
• 5.2 系统硬件设计56-62
• 5.2.1 主控及其外围模块56-57
• 5.2.2 电源模块57-58
• 5.2.3 单节电压检测通道选择模块58-59
• 5.2.4 单节电压采集模块59
• 5.2.5 充放电回路电流检测模块59-60
• 5.2.6 均衡模块60
• 5.2.7 均衡模块MOSFET驱动设计60-61
• 5.2.8 系统通信模块61-62
• 5.3 系统软件设计62-66
• 5.3.1 下位机软件设计62-64
• 5.3.2 PC端监控软件设计64-66
• 5.4 均衡实验与结果分析66-68
• 5.5 本章小结68-69
• 第六章 研究总结与展望69-71
• 6.1 研究总结69
• 6.2 研究展望69-71
• 参考文献71-74
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：401460