本文關(guān)鍵詞：鋰電池充電控制與管理方法研究

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【摘要】：隨著科技的發(fā)展,鋰電池因為其特別的充放電特性,被廣泛地應(yīng)用于生活、軍事等領(lǐng)域。但是因為鋰電池在使用上存在著一定的局限性,如充電的時候,如果不對電流進行限制,會造成充電過程中電池過熱,甚至?xí)?對人身安全造成很大威脅,而且鋰電池產(chǎn)生過充的話,會加速降低電池的壽命。因此,我們就必然需要對鋰電池的充電進行有效地控制和管理,避免鋰電池的過熱和過充現(xiàn)象的產(chǎn)生。由鋰電池串聯(lián)形成的大容量鋰電池組中,由于制作工藝等原因,即使是同批次、同型號的電池,也存在容量、內(nèi)阻等方面的差異,從而造成在電池組充電過程中將出現(xiàn)部分電池過充而部分電池未充滿的現(xiàn)象,即充電不均衡現(xiàn)象。不均衡現(xiàn)象不但影響整個電池組的效能,還將影響電池組的壽命和安全性,目前仍屬于世界性的難題。為了避免電池組在充電過程中產(chǎn)生的不均衡現(xiàn)象,必須在電池組充電過程中對電池組中單體電池進行監(jiān)控和均衡管理,合理地利用系統(tǒng)中多余的能量。本文研究鋰電池的主動充電控制方法,包括單個鋰電池充電的電流控制和鋰電池組的均衡控制。首先,設(shè)計和開發(fā)了鋰電池主動充電控制和管理系統(tǒng),在硬件方面完成系統(tǒng)各模塊的設(shè)計,軟件進行了編程,實現(xiàn)了電池充電過程中的電流控制和保護。然后,研究了基于反激式變壓器的電池組主動均衡充電方案,進行數(shù)學(xué)建模,創(chuàng)新地提出基于啟發(fā)式算法和遺傳算法的兩種均衡算法,并在PSCAD軟件中對電池組均衡算法進行了仿真和驗證,在仿真過程中,我們對電池的電壓參數(shù)進行監(jiān)控和波形顯示,通過數(shù)值和曲線反映本文提出的均衡算法的有效性。
【關(guān)鍵詞】：鋰電池 反激式變壓器 均衡 遺傳算法 PSCAD
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM912
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 緒論11-19
• 1.1 研究背景與目的11
• 1.2 鋰電池發(fā)展與應(yīng)用11-12
• 1.3 鋰電池充電與電池管理系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢12-15
• 1.3.1 鋰電池充電12-13
• 1.3.2 電池管理系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢13-15
• 1.4 鋰電池組均衡研究現(xiàn)狀15-17
• 1.4.1 鋰電池組均衡原理研究現(xiàn)狀15-17
• 1.4.2 鋰電池組均衡策略研究現(xiàn)狀17
• 1.5 主要研究內(nèi)容17-19
• 2 鋰電池充電及管理策略研究19-27
• 2.1 鋰離子電池工作基本原理19-20
• 2.2 單體鋰電池充電策略20-21
• 2.2.1 單體鋰電池充電方式20
• 2.2.2 單體鋰電池充電保護20-21
• 2.3 鋰電池組均衡充放電管理策略21-25
• 2.3.1 被動均衡策略22
• 2.3.2 主動均衡策略22-25
• 2.4 本章小結(jié)25-27
• 3 單體鋰電池充電主動控制系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)27-55
• 3.1 引言27-28
• 3.2 基于單片機的單體鋰電池充電系統(tǒng)方案設(shè)計28-30
• 3.2.1 主控模塊的選型和論證28-29
• 3.2.2 顯示模塊的選型和論證29
• 3.2.3 充電模塊的選型和論證29-30
• 3.2.4 電壓電流采樣模塊的選型和論證30
• 3.2.5 系統(tǒng)整體設(shè)計概述30
• 3.3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計30-45
• 3.3.1 主控模塊30-37
• 3.3.2 LCD液晶顯示器37-40
• 3.3.3 鍵盤模塊設(shè)計40
• 3.3.4 電源充電模塊設(shè)計40-43
• 3.3.5 電壓電流采集模塊的設(shè)計43-45
• 3.4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計45-48
• 3.4.1 系統(tǒng)軟件總體設(shè)計46-47
• 3.4.2 程序設(shè)計原理47-48
• 3.5 系統(tǒng)調(diào)試48-49
• 3.5.1 硬件調(diào)試48
• 3.5.2 軟件調(diào)試48-49
• 3.6 PCB的設(shè)計49-51
• 3.7 系統(tǒng)充電試驗51-54
• 3.8 本章小結(jié)54-55
• 4 鋰電池組均衡充放電管理方案的建模與算法設(shè)計55-73
• 4.1 引言55
• 4.2 基于反激式變壓器鋰電池組均衡充放電管理方案設(shè)計55-57
• 4.3 基于反激式變壓器鋰電池組均衡充放電管理方案的建模57-60
• 4.3.1 問題引入57
• 4.3.2 基于反激式變壓器鋰電池組均衡充放電管理方案數(shù)學(xué)建模57-60
• 4.4 基于反激式變壓器鋰電池組均衡充放電管理控制算法60-70
• 4.4.1 基于啟發(fā)式算法的設(shè)計60-65
• 4.4.2 基于遺傳算法的設(shè)計65-70
• 4.4.3 方案比較70
• 4.5 本章小結(jié)70-73
• 5 基于PSCAD軟件的鋰電池組均衡仿真73-81
• 5.1 引言73
• 5.2 PSCAD簡介73
• 5.3 PSCAD仿真73-77
• 5.4 仿真結(jié)果77-79
• 5.5 本章小結(jié)79-81
• 6 結(jié)論與展望81-83
• 6.1 研究結(jié)論81-82
• 6.2 工作展望82-83
• 參考文獻83-87
• 作者簡歷87-91
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集91

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本文編號：616197