本文關(guān)鍵詞：DC-DC變換器在電池管理系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

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【摘要】：隨著鋰離子電池制造工藝的發(fā)展,其比能量密度高、自放電率低以及循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)得到了普遍認(rèn)可,應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛。然而,出于使用安全的需要,鋰離子電池組必須配備管理系統(tǒng),為鋰離子電池提供充放電過(guò)流、短路、過(guò)壓、欠壓、高低溫、反接等保護(hù)和均衡管理功能。鋰離子電池對(duì)充電電流有嚴(yán)格的限制,原有鉛酸電池系統(tǒng)中的充電設(shè)備無(wú)法直接用于鋰離子電池充電,這造成了鉛酸電池升級(jí)為鋰離子電池時(shí)充電設(shè)備的浪費(fèi),增加更新?lián)Q代的成本。本課題將DC-DC變換器應(yīng)用到鋰離子電池管理系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)限制充電電流的目的,以此解決充電設(shè)備不兼容問(wèn)題；同時(shí)可以根據(jù)所需電流的要求并聯(lián)相應(yīng)數(shù)目的模塊,滿足對(duì)充電電流的各種需求。首先,分析DC-DC變換器的各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其控制方式,并針對(duì)本設(shè)計(jì)選擇適當(dāng)?shù)腂uck型拓?fù)洳⒉捎秒娏鞣答伩刂品绞?其中需要根據(jù)電池管理系統(tǒng)的保護(hù)機(jī)制對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的Buck型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。通過(guò)比較各種電流采集方案,最終采用電阻高端采樣方案,準(zhǔn)確高效地檢測(cè)電感電流。選擇合適的開(kāi)關(guān)管并設(shè)計(jì)相應(yīng)的熱管理電路,有效降低模塊的溫升并提高轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換效率。根據(jù)鋰離子電池的特點(diǎn),采用限制性均流方法,使得多個(gè)并聯(lián)模塊維持輸出限制電流值,達(dá)到各個(gè)并聯(lián)模塊平均電流的目的。其次,對(duì)本限流模塊的硬件電路設(shè)計(jì)做了詳細(xì)介紹,按照本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)詳細(xì)分析了主控芯片、輔助電源、電流采集、功率電路、熱管理電路以及同步整流電路的硬件設(shè)計(jì),并對(duì)各個(gè)部分的詳細(xì)參數(shù)設(shè)置做了明確的說(shuō)明。最后,根據(jù)設(shè)計(jì)中的各個(gè)電路部分的詳細(xì)參數(shù)以及工作機(jī)制,構(gòu)建限流模塊的MATLAB/Simulink電路模型,并對(duì)本模型進(jìn)行仿真測(cè)試。另外,通過(guò)對(duì)實(shí)際模塊的限制電流穩(wěn)定性、模塊溫升以及轉(zhuǎn)換效率等指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試,表明限流模塊能夠穩(wěn)定可靠高效的運(yùn)行；通過(guò)測(cè)試取樣電阻的溫度對(duì)限流的影響,可以采取相應(yīng)措施達(dá)到高精度限制電流的目的；同時(shí),測(cè)試各個(gè)模塊并聯(lián)時(shí)的各自電流分配情況,表明各個(gè)并聯(lián)模塊能夠有效輸出各自限制電流值,維持總輸出電流的穩(wěn)定。
【關(guān)鍵詞】：DC-DC變換器 電池管理系統(tǒng) 限流 溫升 高效率
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TM46;TM912
【目錄】：

• 中文摘要8-9
• Abstract9-11
• 第1章 緒論11-17
• 1.1 背景與意義11-12
• 1.2 DC-DC變換器發(fā)展現(xiàn)狀概述12-15
• 1.3 本文主要工作與內(nèi)容安排15-17
• 第2章 DC-DC變換器原理分析與應(yīng)用17-34
• 2.1 DC-DC變換器工作原理17-22
• 2.1.1 降壓型(Buck)變換器17-18
• 2.1.2 升壓型(Boost)變換器18-20
• 2.1.3 降升壓型(Buck-Boost)變換器20-22
• 2.1.4 等效電路分析22
• 2.2 DC-DC變換器的反饋控制方式22-24
• 2.2.1 電壓反饋控制方式23
• 2.2.2 電流反饋控制方式23-24
• 2.3 電流模式的斜坡補(bǔ)償24-27
• 2.4 同步整流(SR)技術(shù)27-28
• 2.5 功率管損耗28-31
• 2.6 電流檢測(cè)方法31-34
• 第3章 DC-DC技術(shù)在BMS中的應(yīng)用分析34-50
• 3.1 充電限流35-37
• 3.1.1 線性限流電路35
• 3.1.2 DC-DC限流電路35-37
• 3.2 DC-DC變換器并聯(lián)均流37-41
• 3.3 鋰離子電池的充電方法41-43
• 3.4 電池管理系統(tǒng)(BMS)結(jié)構(gòu)43-44
• 3.5 DC-DC變換器設(shè)計(jì)方案44-50
• 3.5.1 設(shè)計(jì)指標(biāo)44-46
• 3.5.2 恒壓源負(fù)載充電限流分析46-48
• 3.5.3 DC-DC限流模塊并聯(lián)分析48-50
• 第4章 限流模塊的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)50-66
• 4.1 限流模塊硬件整體框圖51-52
• 4.2 主控芯片52-53
• 4.3 輔助電源電路設(shè)計(jì)53-54
• 4.4 電流采集模塊54-56
• 4.5 外部控制電路56-57
• 4.6 功率電路設(shè)計(jì)57-59
• 4.6.1 電感選擇57
• 4.6.2 開(kāi)關(guān)管的選擇57-59
• 4.7 散熱管理部分59-62
• 4.8 逆止電路62-63
• 4.9 MATLAB仿真平臺(tái)搭建63-66
• 第5章 實(shí)驗(yàn)測(cè)試與數(shù)據(jù)分析66-75
• 5.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境66-67
• 5.2 恒流精度測(cè)量實(shí)驗(yàn)67-68
• 5.3 限流模塊的溫升測(cè)試68-72
• 5.3.1 4A限流模塊溫升測(cè)試69-70
• 5.3.2 10A限流模塊不帶散熱風(fēng)扇溫升測(cè)試70-71
• 5.3.3 10A限流模塊帶風(fēng)扇限流模塊溫升測(cè)試71-72
• 5.4 取樣電阻對(duì)輸出電流的影響72-73
• 5.5 限流模塊并聯(lián)試驗(yàn)73-75
• 第6章 總結(jié)75-76
• 附錄76-82
• 參考文獻(xiàn)82-87
• 致謝87-89
• 學(xué)位論文評(píng)閱及答辯情況表89

【共引文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前6條

1 劉曉東;姜婷婷;方煒;;DC/DC變換器并聯(lián)均流技術(shù)[J];安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2013年01期

2 馬玲玲;楊軍;付聰;劉培;孫元章;;電動(dòng)汽車(chē)充放電對(duì)電網(wǎng)影響研究綜述[J];電力系統(tǒng)保護(hù)與控制;2013年03期

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5 趙晨光;馮全源;王丹;;一種DCM峰值電流控制模式AC/DC反激轉(zhuǎn)換器環(huán)路的設(shè)計(jì)[J];微電子學(xué);2015年03期

6 柴漢冬;尹華;;一種高效率寬電壓輸入混合集成開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)[J];微電子學(xué);2015年04期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 朱政;磷酸鐵鋰電池荷電狀態(tài)估計(jì)方法的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

2 劉紅銳;蓄電池組均衡器及均衡策略研究[D];天津大學(xué);2014年

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本文編號(hào)：549508