【摘要】：在環(huán)境污染和能源危機(jī)的雙重壓力下,發(fā)展電動(dòng)汽車成為汽車產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。作為電動(dòng)汽車的動(dòng)力來源,動(dòng)力電池直接影響著整車性能。鋰離子動(dòng)力電池憑借其優(yōu)越性能成為電動(dòng)汽車?yán)硐雱?dòng)力源。而電動(dòng)汽車應(yīng)用中,鋰離子單體電池需要通過串并聯(lián)成組以滿足電壓、容量和功率要求。電池成組后不一致性的存在將降低電池組性能,縮短電池使用壽命,甚至帶來安全隱患,因此對(duì)電池組進(jìn)行均衡是十分必要的。(1)本文首先介紹了鋰離子電池的基本結(jié)構(gòu)和工作原理,對(duì)其主要性能參數(shù)進(jìn)行了描述,分析了鋰離子電池的電壓、內(nèi)阻、容量動(dòng)態(tài)特性。接著分析了鋰電池組單體不一致性成因,闡述了電壓、內(nèi)阻、容量不一致性原理,然后討論了不一致性的消除方法,分析比較了分選法和均衡法的原理和特點(diǎn),表明了采取均衡方法的必要性。(2)在分析了均衡電路的設(shè)計(jì)要求和各種均衡電路的優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上,提出一種模塊化的均衡電路。整個(gè)電池組被分成若干模塊,模塊之間均衡電路均衡器為反激變換器,多個(gè)模塊可以同時(shí)進(jìn)行均衡。模塊內(nèi)均衡電路均衡器為一個(gè)公用的buck-boost變換器,能量最高和最低的兩個(gè)單體率先均衡。兩個(gè)電路中能量轉(zhuǎn)移路徑分別為源模塊/單體直接到目標(biāo)模塊/單體。模塊間和模塊內(nèi)均衡器分別利用零電壓開關(guān)和零電流開關(guān)方法減少開關(guān)損失,其具體工作原理也在文中進(jìn)行了詳細(xì)描述。(3)在所設(shè)計(jì)的均衡電路基礎(chǔ)上提出了相對(duì)應(yīng)的均衡控制策略。首先對(duì)目前幾種均衡判據(jù)進(jìn)行了分析,選取SOC作為均衡判據(jù),給出了均衡過程判斷與控制需要用到的相關(guān)參數(shù)。然后分別就模塊間和模塊內(nèi)均衡過程進(jìn)行了具體闡述,描述了均衡控制的總體原則,設(shè)計(jì)了各種可能情形的控制算法。其中模塊間均衡采用能量最高的模塊向能量最低的模塊轉(zhuǎn)移能量,能量次高的模塊向能量次低的模塊轉(zhuǎn)移能量并以此類推的方式。模塊內(nèi)均衡采用能量最高單體向能量最低單體轉(zhuǎn)移能量的方式。(4)最后進(jìn)行了模塊間、模塊內(nèi)和整個(gè)電池組的均衡實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了本文所提出的主動(dòng)均衡方法的效果。
[Abstract]:Under the double pressure of environmental pollution and energy crisis, the development of electric vehicle becomes the only way to the sustainable development of automobile industry. As the power source of electric vehicles, power battery directly affects the performance of the whole vehicle. Lithium-ion battery has become an ideal power source for electric vehicles by virtue of its superior performance. In the application of electric vehicle, lithium ion cell needs to meet the requirements of voltage, capacity and power by series-parallel connection. The existence of battery inconsistency will reduce the performance of battery pack, shorten the battery life, and even bring about the hidden danger of safety. Therefore, it is necessary to equalize the battery pack. (1) this paper first introduces the basic structure and working principle of the lithium ion battery, describes its main performance parameters, and analyzes the dynamic characteristics of the voltage, internal resistance and capacity of the lithium ion battery. Then, the cause of monomer inconsistency of lithium battery pack is analyzed, and the principle of voltage, internal resistance and capacity inconsistency is expounded, then the elimination method of inconsistency is discussed, and the principle and characteristics of separation method and equalization method are analyzed and compared. It shows the necessity of adopting equalization method. (2) on the basis of analyzing the design requirements of equalization circuit and the advantages and disadvantages of various equalization circuits, a modularized equalization circuit is proposed. The whole battery pack is divided into several modules. The equalizer between the modules is a flyback converter, and multiple modules can be equalized at the same time. The equalizer is a common buck-boost converter with the highest energy and the lowest energy. In the two circuits, the energy transfer path is the source module / unit directly to the target module / unit. Inter-module and intra-module equalizers use zero-voltage switches and zero-current switches to reduce switching losses, respectively. Its working principle is also described in detail in this paper. (3) based on the designed equalization circuit, the corresponding equalization control strategy is proposed. Firstly, several kinds of equalization criteria are analyzed, SOC is chosen as the equalization criterion, and the relevant parameters used in the judgment and control of the equalization process are given. Then, the equalization process between modules and within modules is described in detail, the general principle of equalization control is described, and control algorithms for various possible cases are designed. Among them, the module with the highest energy transfers energy to the module with the lowest energy, the module with the second highest energy transfers energy to the module with the lower energy, and so on. The transfer of energy from the highest energy cell to the lowest energy cell is adopted. (4) finally, the balance experiments between modules, modules and the whole battery pack are carried out to verify the effectiveness of the active equalization method proposed in this paper.
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U469.72

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本文編號(hào)：2145641