本文關(guān)鍵詞：改進ESR控制的鋰離子電池模擬器研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在使用含有鋰離子電池的設備之前,需要對其性能進行測試,采用電池模擬器代替真實電池進行測試具有降低測試成本、減輕環(huán)境污染、提高測試效率、增強測試靈活性的優(yōu)點。本文設計了一款能夠模擬鋰離子電池充放電外特性的模擬器,從而能夠在相關(guān)研究和測試過程中替代真實鋰離子電池。本文對鋰離子電池的基本特性進行了分析和建模。通過實驗測試得到了鋰離子電池的充放電特性曲線,根據(jù)已有鋰離子電池基本模型,分別采用數(shù)學模型和曲線擬合的方式對鋰離子電池進行建模,對比分析后選擇擬合方程作為鋰離子電池模型。采用恒壓型電子負載模擬鋰離子電池的充電過程,設計了充電模擬電路。該電路以電壓環(huán)為外環(huán)從而設置電路輸出電壓,通過控制基準電壓值,使得電路輸出電壓能夠按照電池充電特性曲線變化。在電路的輸出側(cè)以電流環(huán)為內(nèi)環(huán)實現(xiàn)均流,采用多相并聯(lián)的方式實現(xiàn)電子負載的功率擴展。采用具有可變等效串聯(lián)電阻(Equivalent Series Resistance,ESR)的電路模擬鋰離子電池的放電過程。該電路不僅能夠模擬恒流放電的過程,同時因其輸出電壓能夠隨負載電流相應變化,表現(xiàn)出真實電池可變ESR的特性,故還能夠模擬放電電流變化的動態(tài)過程。為了提高輸出電壓和功率,改進了原電路ESR的控制方法,將原電路與壓控電壓源(Voltage-Controlled Voltage Source,VCVS)相結(jié)合,作為VCVS的基準輸入值,從而控制其ESR和輸出電壓。通過設置電路相關(guān)比例參數(shù),使其能夠滿足電池恒流放電和切載過程輸出電壓的要求。最后,對控制器進行了設計,并搭建了實驗樣機進行實驗分析�？刂破魍ㄟ^主程序?qū)Ω鱾�子程序進行調(diào)用,根據(jù)采樣電壓、電流值選擇模擬器的工作模式,并計算充放電模擬電路的基準電壓,實現(xiàn)對模擬器輸出特性的控制。制作了一臺額定電壓36V、容量8.6Ah的鋰離子電池組的模擬器樣機,對該電池組的恒流充電、恒流放電、放電切載、充放電切換等工作狀態(tài)進行了模擬,并得到了較為精確的實驗結(jié)果。
【關(guān)鍵詞】：鋰離子電池 模擬器 電子負載 可變等效串聯(lián)電阻
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM912
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 課題研究背景及意義9-10
• 1.1.1 課題背景9
• 1.1.2 研究的目的和意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-16
• 1.2.1 蓄電池充電模擬器的研究11
• 1.2.2 蓄電池放電模擬器的研究11-13
• 1.2.3 蓄電池充放電雙向模擬器的研究13-15
• 1.2.4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析15-16
• 1.3 本文研究內(nèi)容16-17
• 第2章 鋰離子電池模型的建立17-29
• 2.1 引言17
• 2.2 鋰離子電池特性分析17-19
• 2.2.1 鋰離子電池主要性能參數(shù)17-18
• 2.2.2 鋰離子電池充放電特性18-19
• 2.3 鋰離子電池充放電特性測試19-21
• 2.4 鋰離子電池基本模型21-23
• 2.4.1 等效電路模型21
• 2.4.2 電化學模型21-22
• 2.4.3 數(shù)學模型22-23
• 2.5 鋰離子電池模型的建立23-28
• 2.5.1 數(shù)學模型23-26
• 2.5.2 曲線擬合26
• 2.5.3 誤差分析及模型選擇26-28
• 2.6 本章小結(jié)28-29
• 第3章 電子負載充電模擬電路設計及實驗29-42
• 3.1 引言29
• 3.2 鋰離子電池模擬器基本結(jié)構(gòu)29-30
• 3.3 充電模擬電路設計方法30
• 3.4 電池單元充電模擬電路設計30-38
• 3.4.1 充電電流源設計30-32
• 3.4.2 電子負載電流內(nèi)環(huán)設計32-34
• 3.4.3 電子負載電壓外環(huán)設計34-36
• 3.4.4 電池單元充電模擬電路仿真36-38
• 3.5 電池組充電模擬電路設計38-40
• 3.5.1 電子負載充電模擬電路的改進38
• 3.5.2 電池組充電模擬電路仿真38-40
• 3.6 電子負載充電模擬電路實驗40-41
• 3.6.1 充電電流源實驗40-41
• 3.6.2 恒流充電實驗41
• 3.7 本章小結(jié)41-42
• 第4章 可變ESR放電模擬電路改進及實驗42-54
• 4.1 引言42
• 4.2 放電模擬電路設計方法42
• 4.3 可變ESR放電模擬電路的應用42-46
• 4.3.1 恒流放電模式分析及仿真43-45
• 4.3.2 可變ESR切載模式分析及仿真45-46
• 4.4 可變ESR放電模擬電路的改進46-50
• 4.4.1 電路結(jié)構(gòu)的改進46-48
• 4.4.2 電路補償器的設計48-49
• 4.4.3 放電模擬電路仿真49-50
• 4.5 改進可變ESR放電模擬電路實驗50-53
• 4.5.1 恒流放電實驗50
• 4.5.2 可變ESR切載實驗50-53
• 4.6 本章小結(jié)53-54
• 第5章 控制器設計及實驗分析54-64
• 5.1 引言54
• 5.2 控制器設計54-58
• 5.2.1 保護電路設計54
• 5.2.2 采樣電路設計54-56
• 5.2.3 軟件設計56-58
• 5.3 實驗結(jié)果及分析58-63
• 5.3.1 電子負載充電實驗58-60
• 5.3.2 可變ESR電路放電實驗60-61
• 5.3.3 充放電電路切換實驗61-63
• 5.4 本章小結(jié)63-64
• 結(jié)論64-65
• 參考文獻65-70
• 致謝70

  本文關(guān)鍵詞：改進ESR控制的鋰離子電池模擬器研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：500040