【摘要】：隨著智能化時(shí)代的到來(lái),汽車(chē)產(chǎn)業(yè)不斷擴(kuò)大,汽車(chē)尾氣污染的問(wèn)題也在不斷地被提上臺(tái)面。一方面,政府不斷完善以及嚴(yán)格制定尾氣排放標(biāo)準(zhǔn),另一方面,電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)也在飛速的發(fā)展。在電動(dòng)汽車(chē)的研發(fā)過(guò)程中,電池管理系統(tǒng)就是汽車(chē)的“心臟”,是核心技術(shù)所在。電動(dòng)汽車(chē)最大輸出功率往往能達(dá)到上百千瓦,因此電池組電壓也一般很高,通常在幾百伏特。但是由于生產(chǎn)工藝以及安全問(wèn)題,單個(gè)電池的電壓遠(yuǎn)不及這個(gè)數(shù)字,因此必須將電池串聯(lián)之后使用。串聯(lián)電池組中,不同的電池由于工廠(chǎng)生產(chǎn)條件等多方面的影響,其自放電率、內(nèi)阻、容量總會(huì)不同,我們稱(chēng)之為電池組的不一致性。不一致性嚴(yán)重影響了電池組的續(xù)航時(shí)間以及使用壽命,因此電池組均衡問(wèn)題是電池管理系統(tǒng)中最核心的功能之一,也是實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度最大的功能之一。首先本文對(duì)動(dòng)力電池組的發(fā)展現(xiàn)狀以及市場(chǎng)應(yīng)用動(dòng)態(tài)進(jìn)行闡述。建立在電池組的均衡考慮因素之上,又進(jìn)一步對(duì)電池組不一致性形成原因以及解決辦法進(jìn)行討論,接著對(duì)比了各類(lèi)動(dòng)力電池等效電路模型,從中選擇了Thevenin等效電路模型進(jìn)行電池荷電狀態(tài)的分析,并對(duì)電池均衡判定方案進(jìn)行了概述。其次本文對(duì)比了兩大類(lèi)均衡拓?fù)潆娐返木饪刂撇呗?被動(dòng)均衡與主動(dòng)均衡。從中各挑選出了典型的幾種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu):電阻消耗均衡、單電容切換均衡、電感分流轉(zhuǎn)移均衡、多繞組變壓器轉(zhuǎn)換均衡、多變壓器轉(zhuǎn)換均衡等,主要從電路結(jié)構(gòu)、均衡策略、應(yīng)用場(chǎng)合以及優(yōu)缺點(diǎn)等方面進(jìn)行了深入的討論。然后從前面介紹的幾種拓?fù)潆娐分羞x取多變壓器轉(zhuǎn)換均衡法,進(jìn)一步設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了硬件調(diào)試平臺(tái)。最后依據(jù)多變壓器均衡拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及鉛酸電池極化特性,提出了基于電池容量與電池端電壓相結(jié)合的均衡控制策略并設(shè)計(jì)算法。本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)所設(shè)計(jì)的硬件平臺(tái)以及均衡策略進(jìn)行檢驗(yàn)。首先對(duì)電源、驅(qū)動(dòng)、DC-DC變換器、電壓采集、485通信等硬件電路進(jìn)行測(cè)試,主要確保實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的安全性、可行性以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)能否夠準(zhǔn)確上傳。然后通過(guò)均衡電路定時(shí)地上傳各電池電壓值至MATLAB軟件,并繪制出各電池的時(shí)間-電壓曲線(xiàn),進(jìn)而評(píng)估均衡策略算法性能。通過(guò)對(duì)比電池均衡曲線(xiàn),充分體現(xiàn)了本文所設(shè)計(jì)的均衡系統(tǒng)與策略能有效地實(shí)現(xiàn)電池組均衡,并降低了電池組的能量損耗。
【圖文】：

圖 4.10 IR2125 芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖IR2125 最大可以實(shí)現(xiàn) 500V 的電壓自舉驅(qū)動(dòng)能力，最大驅(qū)動(dòng)電流達(dá)到 2A，輸出驅(qū)動(dòng)波形幅值為 12V-18V 之間，典型的 PWM 輸出上升時(shí)間和下降時(shí)間都是 150ns，兼容 2.5V、5V、15V 的邏輯電平輸入，可輕松實(shí)現(xiàn)百 KHz 級(jí)別的高頻開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)，與此同時(shí)將電流信號(hào)反饋至 CS 管腳，可實(shí)現(xiàn)電流限制的功能。4.4.2 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)本課題中的電池組由 6 節(jié) 12V 鉛酸電池串聯(lián)組成，，每個(gè)電池都有單獨(dú)的驅(qū)動(dòng)電路，其中第二節(jié)電池的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)如圖 4.11 所示，其他電池的驅(qū)動(dòng)電路都是與此類(lèi)似的：PWM2VCC1IN2ERR3COM4VS5CS6HO7VB8U5IR212510uF16VC1420CR9GNDVCC-12VPWM_1GND_BT2104CC16104CC1510KCR17VBT2100uF25VC13CS_1D19D6 DiodeVBT21:6T5D13VBT6

I U / R 0.23V / 0.1 2.3A壓保護(hù)電路設(shè)計(jì)課題中對(duì)于電路保護(hù)除了一些基礎(chǔ)的保險(xiǎn)絲以外，還對(duì)電池組端電現(xiàn)了過(guò)壓保護(hù)功能，即均衡過(guò)程中如果 Flyback 變換器輸出電壓過(guò)衡，直到電池組端電壓恢復(fù)正常。電池組過(guò)壓保護(hù)電路如圖 4.12 圖 4.12 過(guò)壓保護(hù)電路設(shè)計(jì).12 中 D21 為 TL431 精密基準(zhǔn)源芯片，常溫下能夠輸出穩(wěn)定度為 0且在額定工作范圍內(nèi)還可以進(jìn)行工作溫度補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)低噪精密電壓理類(lèi)似于三端穩(wěn)壓器，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 4.13 所示。D21104CC1910kCR19GND3.3VVREFU8CLM339500K10KCR20GNDVREFOVRA1VBT6F7
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：U469.72

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本文編號(hào)：2678218