电动汽车车用锂离子电池组均衡系统研究
电动汽车是未来交通的发展趋势,其中动力电池技术是制约电动汽车发展的主要技术瓶颈之一。电池成组技术虽然能够解决单体电池容量、电压及功率不足的问题,但同时带来了电池组内各单体电池电压、容量、内阻的不一致性问题。<br>  动力电池成组使用时的各单体电池不一致性问题,将会影响整个电池组的使用性能、使用寿命及安全性。电池组均衡技术能够改善各单体电池不一致性问题。现有的电池组均衡技术主要有被动均衡和主动均衡两种,前者为能量耗散均衡,后者为非能量耗散均衡。被动均衡一般通过电阻消耗单体电池多出的能量,主动均衡则利用电容、电感、变压器...
电动汽车是未来交通的发展趋势,其中动力电池技术是制约电动汽车发展的主要技术瓶颈之一。电池成组技术虽然能够解决单体电池容量、电压及功率不足的问题,但同时带来了电池组内各单体电池电压、容量、内阻的不一致性问题。
  动力电池成组使用时的各单体电池不一致性问题,将会影响整个电池组的使用性能、使用寿命及安全性。电池组均衡技术能够改善各单体电池不一致性问题。现有的电池组均衡技术主要有被动均衡和主动均衡两种,前者为能量耗散均衡,后者为非能量耗散均衡。被动均衡一般通过电阻消耗单体电池多出的能量,主动均衡则利用电容、电感、变压器等储能器件实现无能量损耗的均衡。
  本课题针对锂离子动力电池的不一致性解决方案展开研究。首先分析了单体电池不一致性的形成原因以及目前各种电池组均衡方案的工作原理,通过Simulink和 PSpice进行硬件电路和控制策略的联合仿真。仿真研究表明,集中式均衡方案效率更高、均衡速度更快、体积小,并且方案易于集成,是理想的电池组均衡方案。
  其次,本文创新地提出了基于DC-DC全桥变换器的均衡方案。利用高频隔离变压器实现能量转移,同时增加谐振网络对变换器性能进行优化改进。通过对均衡电路各器件的原理分析,得出了各器件的选型方法以及设计流程,可以结合不同的使用情况进行方案复现。同时,借助电池监控芯片以及微控制器,方便设计符合本文使用情境的电池监控以及均衡控制策略,借助仿真工具,软硬件实现本文所述的主动均衡方案。。
  再次,将本文设计DC-DC全桥变换器应用到单体到整组的均衡方案中,形成了DC-DC主动均衡方案。基于最大开路电压单体放电的控制策略,设计了合适的均衡控制算法。
  论文最后进行了变压器性能以及整个系统进行了仿真测试和结果表明:DC-DC主动均衡方法的效率达到80%以上,电路无电流电压瞬时冲击,均衡速度快,均衡控制收敛性良好。DC-DC主动均衡方案体积小、效率高、成本低,具有实用价值。
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作者: 李振
学科专业: 电气工程
授予学位: 硕士
学位授予单位: 江苏大学
导师姓名: 全力
学位年度: 2016
语 种: chi
分类号: U469.72 TM912
在线出版日期: 2018年1月19日