【摘要】：環(huán)境污染和能源危機的問題逐漸成為21世紀的兩大難題,隨著人們環(huán)保意識的提高和政府的大力支持,電動汽車以其節(jié)能環(huán)保的特質受到了市場的青睞,必將引領著未來汽車行業(yè)的發(fā)展方向。而電池作為電動汽車的核心部分,其發(fā)展現狀決定了電動汽車進一步發(fā)展的可能性。由于技術上的限制,電動汽車的動力電池是由多個單體電池串聯而成的電池組,由于電池的單體性能的不一致性,以及在使用期間的嚴重的過充和過放現象,將大大影響電池組的使用壽命,因此,電池均衡技術對于電動汽車的產業(yè)化發(fā)展至關重要。將電池均衡技術運用到充電樁內,保證電池組每一次充電的安全有效性是解決電池組壽命損傷問題的一條途徑。國內外最新資料顯示,非耗散型均衡技術是目前均衡技術的研究重點,已呈現出了電路結構多元化和控制方法多樣化的現狀。然而,很多均衡方法僅僅停留在理論研究上,并沒有充分考慮電池組實際工作環(huán)境下的參數變化,此外,提出的部分均衡控制策略因計算過于復雜也往往難以應用于實際。本文在深入分析國內外對動力電池組均衡技術研究的基礎上,針對電動汽車充電時常常發(fā)生的不完全充電和過充電情況下,提出了主動式雙向DC-DC電池均衡器設計方法。該方法可實現對鋰電池組的完全充電,能對24節(jié)鋰電池組成電池組進行均衡充電。設計的電池均衡系統(tǒng)由均衡主電路和均衡控制器兩部分組成。首先詳細闡述了均衡主電路與控制器的電路設計。以設計產品級的電池均衡器為目標,探討了電源供電電路、電源監(jiān)視電路、DSP外圍電路、SPI模塊和CAN模塊的電路設計方法。其中均衡控制器以DSP為控制核心,輔以凌力爾特公司的LTC6804-2的電壓采集模塊;其次,設計了一套從對電池電壓監(jiān)控到對電池組個個單體電壓均衡的完整方案,設計了有效的均衡策略與SOC估算算法;隨后,建立了電池均衡系統(tǒng)的仿真模型,對均衡方案進行了仿真驗證。最后,開發(fā)了電池均衡器樣機,并進行了電磁兼容,高低溫測試以及功能性測試,驗證了整個系統(tǒng)設計的有效性和可靠性。
[Abstract]:The problems of environmental pollution and energy crisis have gradually become two difficult problems in the 21st century. With the improvement of people's environmental awareness and the support of the government, electric vehicles are favored by the market for their energy saving and environmental protection characteristics. Will lead the future direction of the development of the automotive industry. Battery as the core part of electric vehicle, its development status determines the possibility of further development of electric vehicle. Because of the technical limitation, the battery of electric vehicle is composed of several single cells in series. Because of the inconsistency of the cell's monomer performance, and the serious overcharge and overdischarge phenomenon during the period of use, the electric vehicle's power cell is made up of several single cells in series. The battery life will be greatly affected, so the battery equalization technology is very important for the development of electric vehicle industrialization. It is a way to solve the problem of battery life damage by applying the cell equalization technology to the charging post to ensure the safety and effectiveness of each charge of the battery pack. The latest data at home and abroad show that the non-dissipative equalization technology is the focus of the current equalization technology, which has presented the status quo of circuit structure diversification and control method diversification. However, many equalization methods only focus on theoretical research and do not fully take into account the variation of parameters in the actual operating environment of the battery pack. In addition, the proposed partial equalization control strategy is often difficult to be applied in practice because of the complexity of calculation. Based on the deep analysis of domestic and foreign research on power battery pack equalization technology, this paper presents a design method of active bidirectional DC-DC battery equalizer under the condition of incomplete charging and overcharging often occurring in electric vehicle charging. The method can be used to fully charge the lithium battery pack and equalize the battery pack of 24 lithium cells. The battery equalization system is composed of two parts: the main circuit and the controller. First, the circuit design of the equalization main circuit and controller is described in detail. The design method of power supply circuit, power supply monitor circuit, DSP peripheral circuit, SPI module and CAN module are discussed in order to design the battery equalizer of product level. The equalization controller takes DSP as the control core and the voltage acquisition module of LTC6804-2 of Lingliert Company. Secondly, a complete scheme from cell voltage monitoring to single cell voltage equalization is designed, and an effective equalization strategy and SOC estimation algorithm are designed. Then, the simulation model of battery equalization system is established, and the equalization scheme is verified by simulation. Finally, the prototype of the battery equalizer is developed, and the EMC, high and low temperature tests and functional tests are carried out to verify the validity and reliability of the whole system design.
【學位授予單位】：東華大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TM912

【參考文獻】

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6 胡智評;DC-DC開關電源中的電磁兼容分析與設計[D];南京理工大學;2014年

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本文編號：2401718