动力电池智能充电技术的研究与实现

发布时间：2017-08-06 23:11

  本文关键词：动力电池智能充电技术的研究与实现

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【摘要】：电动汽车的普及和应用对于促进社会、经济、环境的发展具有十分重要的意义,如今,各国政府都在倡导走可持续发展道路,大力推动电动汽车的普及和应用,并且为整个电动汽车行业的发展提供了巨大的人力、物力和财力等方面的支持。从目前来看,影响电动汽车快速普及和应用的因素主要有控制复杂、续航里程短和充电时间长,其中充电时间较长是制约电动汽车发展的关键因素之一,因此电动汽车用动力电池的充电技术成为了电动汽车研究与开发的关键领域。本文提出了一种针对动力电池的快速智能充电方案,以松下LC-RA1212阀控式铅酸蓄电池为单元搭建了动力电池模型,针对此动力电池模型完成了整个智能快速充电系统的设计。在该设计方案中,智能充电方案采用恒流充电和脉冲充电相结合的方法,使用模糊自适应整定PID(Fuzzy-PID)控制器实现控制。其中,Fuzzy-PID控制器非常适合蓄电池物理充放电特性,实时性效果优于常规PID控制策略,能够确保蓄电池充电过程控制在较好的范围内。本文主要工作包含如下几部分:首先,介绍了当前动力电池的充电方法以及相应的优缺点,综合各种充电方法的特点,本文提出了针对铅酸蓄电池的智能快速充电方法-恒流充电与脉冲充电相结合的快速充电方法。然后,设计了基于Fuzzy-PID控制器的智能快速充电控制系统,并搭建了电压环控制系统和电流环控制系统的仿真模型,通过Matlab/Simulink仿真结果分析,Fuzzy-PID控制效果明显优于常规PID控制方法。最后,对智能快速充电系统进行了实验验证,阐述了以TMS320DSPLF2407为主控器的硬件部分的设计。并且设计了相应的软件控制系统,测试数据表明,该方案能够达到动力电池的充电要求,在速度上有较大的提升。
【关键词】：铅酸蓄电池 充电方法 Fuzzy-PID控制方法
【学位授予单位】：曲阜师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第1章 绪论7-9
• 1.1 研究背景与研究意义7
• 1.2 动力电池充电技术的研究现状7-8
• 1.3 本文主要内容8-9
• 第2章 动力电池充电技术9-15
• 2.1 动力电池充电方法9-12
• 2.2 本文充电策略12-14
• 2.2.1 本文充电方法12-13
• 2.2.2 停充控制方法13-14
• 2.3 铅酸蓄电池智能充电系统的总体设计方案14-15
• 第3章 控制系统设计15-25
• 3.1 智能控制系统设计15-17
• 3.1.1 控制方法选择15
• 3.1.2 Fuzzy-PID15-16
• 3.1.3 智能控制系统总体设计16-17
• 3.2 智能控制系统模型分析17-18
• 3.2.1 充电主回路数学模型17-18
• 3.2.2 电流环分析18
• 3.2.3 电压环分析18
• 3.3 Fuzzy-PID控制器的设计18-22
• 3.3.1 量化因子和决策因子的选取18-19
• 3.3.2 模糊控制器的设计19-22
• 3.3.3 模糊控制器仿真模型的建立22
• 3.4 仿真结果与分析22-25
• 3.4.1 电压环仿真结果与分析23-24
• 3.4.2 电流环仿真结果与分析24-25
• 第4章 智能快速充电系统硬件设计25-37
• 4.1 硬件系统整体设计参数25
• 4.2 主电路设计25-32
• 4.2.1 整流电路设计26-27
• 4.2.2 高频开关电源电路设计27-28
• 4.2.3 斩波电路设计28-32
• 4.3 辅助电路设计32-37
• 4.3.1 隔离驱动电路设计32-33
• 4.3.2 采样电路设计33-36
• 4.3.3 辅助电源电路设计36-37
• 第5章 智能快速充电系统软件设计37-42
• 5.1 软件系统总体框架37
• 5.2 智能快速充电系统软件设计37-42
• 5.2.1 DSP资源配置37-38
• 5.2.2 主程序设计38-39
• 5.2.3 A/D中断子程序39
• 5.2.4 定时器1下溢中断服务程序39-40
• 5.2.5 去极化子程序40
• 5.2.6 Fuzzy-PID控制子程序40-42
• 第6章 实验与分析42-50
• 6.1 主充电阶段参数确定42-44
• 6.1.1 恒流充电阶段参数确定42-43
• 6.1.2 脉冲充电阶段参数确定43-44
• 6.2 对比实验与分析44-50
• 6.2.1 恒流充电与脉冲充电相结合充电方法45-47
• 6.2.2 三阶段恒流充电方法47-48
• 6.2.3 实验据数对比分析48-50
• 第7章 总结与展望50-52
• 7.1 总结50
• 7.2 展望50-52
• 参考文献52-54
• 致谢54

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