【摘要】：隨著智能化時代的到來,汽車產(chǎn)業(yè)不斷擴大,汽車尾氣污染的問題也在不斷地被提上臺面。一方面,政府不斷完善以及嚴格制定尾氣排放標準,另一方面,電動汽車技術(shù)也在飛速的發(fā)展。在電動汽車的研發(fā)過程中,電池管理系統(tǒng)就是汽車的“心臟”,是核心技術(shù)所在。電動汽車最大輸出功率往往能達到上百千瓦,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)工藝以及安全問題,單個電池的電壓遠不及這個數(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生產(chǎn)條件等多方面的影響,其自放電率、內(nèi)阻、容量總會不同,我們稱之為電池組的不一致性。不一致性嚴重影響了電池組的續(xù)航時間以及使用壽命,因此電池組均衡問題是電池管理系統(tǒng)中最核心的功能之一,也是實現(xiàn)復雜度最大的功能之一。首先本文對動力電池組的發(fā)展現(xiàn)狀以及市場應(yīng)用動態(tài)進行闡述。建立在電池組的均衡考慮因素之上,又進一步對電池組不一致性形成原因以及解決辦法進行討論,接著對比了各類動力電池等效電路模型,從中選擇了Thevenin等效電路模型進行電池荷電狀態(tài)的分析,并對電池均衡判定方案進行了概述。其次本文對比了兩大類均衡拓撲電路的均衡控制策略:被動均衡與主動均衡。從中各挑選出了典型的幾種拓撲結(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)用場合以及優(yōu)缺點等方面進行了深入的討論。然后從前面介紹的幾種拓撲電路中選取多變壓器轉(zhuǎn)換均衡法,進一步設(shè)計并實現(xiàn)了硬件調(diào)試平臺。最后依據(jù)多變壓器均衡拓撲結(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)計算法。本文通過實驗對所設(shè)計的硬件平臺以及均衡策略進行檢驗。首先對電源、驅(qū)動、DC-DC變換器、電壓采集、485通信等硬件電路進行測試,主要確保實驗系統(tǒng)的安全性、可行性以及實驗數(shù)據(jù)能否夠準確上傳。然后通過均衡電路定時地上傳各電池電壓值至MATLAB軟件,并繪制出各電池的時間-電壓曲線,進而評估均衡策略算法性能。通過對比電池均衡曲線,充分體現(xiàn)了本文所設(shè)計的均衡系統(tǒng)與策略能有效地實現(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 最大可以實現(xiàn) 500V 的電壓自舉驅(qū)動能力，最大驅(qū)動電流達到 2A，輸出驅(qū)動波形幅值為 12V-18V 之間，典型的 PWM 輸出上升時間和下降時間都是 150ns，兼容 2.5V、5V、15V 的邏輯電平輸入，可輕松實現(xiàn)百 KHz 級別的高頻開關(guān)驅(qū)動，與此同時將電流信號反饋至 CS 管腳，可實現(xiàn)電流限制的功能。4.4.2 驅(qū)動電路設(shè)計本課題中的電池組由 6 節(jié) 12V 鉛酸電池串聯(lián)組成，，每個電池都有單獨的驅(qū)動電路，其中第二節(jié)電池的驅(qū)動電路設(shè)計如圖 4.11 所示，其他電池的驅(qū)動電路都是與此類似的：PWM2VCC1IN2ERR3COM4VS5CS6HO7VB8U5IR212510uF16VC1420CR9GNDVCC-12VPWM_1GND_BT2104CC16104CC1510KCR17VBT2100uF25VC13CS_1D19D6 DiodeVBT21:6T5D13VBT6

I U / R 0.23V / 0.1 2.3A壓保護電路設(shè)計課題中對于電路保護除了一些基礎(chǔ)的保險絲以外，還對電池組端電現(xiàn)了過壓保護功能，即均衡過程中如果 Flyback 變換器輸出電壓過衡，直到電池組端電壓恢復正常。電池組過壓保護電路如圖 4.12 圖 4.12 過壓保護電路設(shè)計.12 中 D21 為 TL431 精密基準源芯片，常溫下能夠輸出穩(wěn)定度為 0且在額定工作范圍內(nèi)還可以進行工作溫度補償，實現(xiàn)低噪精密電壓理類似于三端穩(wěn)壓器，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 4.13 所示。D21104CC1910kCR19GND3.3VVREFU8CLM339500K10KCR20GNDVREFOVRA1VBT6F7
【學位授予單位】：杭州電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U469.72

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 沈百新;;淺析電動汽車電池均衡控制技術(shù)[J];汽車實用技術(shù);2016年07期

2 李陽;葉瓊蔚;;基于一致性算法的微網(wǎng)分布式有功均衡控制[J];電氣技術(shù);2017年06期

3 陳欣;;加熱爐均衡控制的幾種方案[J];石油化工自動化;2011年05期

4 秦雅嵐;唐勇;王偉;;垂直升船機多軸多電機機械同步出力均衡控制技術(shù)的研究與應(yīng)用[J];中國水運(下半月刊);2011年01期

5 王志剛;費漢兵;單繼安;;鋼絞線斜拉索索力均衡控制技術(shù)的探討[J];山西建筑;2011年27期

6 李學民;于秀敏;高躍;何玲;;柴油機怠速分缸均衡控制的試驗研究[J];內(nèi)燃機工程;2008年02期

7 宮學庚,齊鉑金;電動車電池均衡控制的建模與分析[J];電池;2005年01期

8 孟彥京;楊凡;吳輝;;串聯(lián)動力蓄電池充放電均衡控制研究[J];陜西科技大學學報;2017年06期

9 葉圣雙;錢祥忠;;電動汽車電池均衡控制設(shè)計[J];電子設(shè)計工程;2017年22期

10 賈磊磊;張旭;;電動汽車動力電池組串聯(lián)充放電均衡控制研究[J];中國新技術(shù)新產(chǎn)品;2016年15期

相關(guān)會議論文 前3條

1 魏婧雯;徐可;陳宗海;;基于李雅普諾夫觀測器開路電壓估計的鋰離子電池組均衡控制方法[A];第19屆中國系統(tǒng)仿真技術(shù)及其應(yīng)用學術(shù)年會論文集（19th CCSSTA 2018）[C];2018年

2 尹峰;孫長生;;火電行業(yè)自動化的技術(shù)需求和發(fā)展展望[A];2014年中國發(fā)電廠熱工自動化技術(shù)論壇論文集（上冊）[C];2014年

3 徐晨;戴珂;陳晶晶;彭繁;康勇;;基于分散控制的級聯(lián)型靜止同步補償器直流側(cè)電壓均衡控制[A];第二屆全國電能質(zhì)量學術(shù)會議暨電能質(zhì)量行業(yè)發(fā)展論壇論文集[C];2011年

相關(guān)重要報紙文章 前1條

1 本報記者 李建 通訊員 劉文;找準均衡控制的“黃金分割點”[N];中國石油報;2015年

相關(guān)博士學位論文 前2條

1 郝建根;數(shù)據(jù)驅(qū)動控制方法在交通控制中的應(yīng)用研究[D];北京交通大學;2014年

2 劉芳;基于虛擬同步機的微網(wǎng)逆變器控制策略研究[D];合肥工業(yè)大學;2015年

相關(guān)碩士學位論文 前10條

1 王協(xié)平;電池組能量均衡控制策略研究[D];杭州電子科技大學;2018年

2 李曉霖;電動汽車動力電池管理系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];天津職業(yè)技術(shù)師范大學;2017年

3 汪偉;動力鋰電池均衡控制用電源的研制[D];北京交通大學;2017年

4 何彥平;電動汽車動力電池組串聯(lián)充放電均衡控制研究[D];長沙理工大學;2006年

5 張麗珍;城市快速路系統(tǒng)主輔路均衡控制研究[D];北京交通大學;2007年

6 毛斌宏;潛艇空間運動模型及均衡控制技術(shù)的研究[D];哈爾濱工程大學;2002年

7 李德才;電動汽車動力電池分階段主動均衡控制研究[D];重慶交通大學;2017年

8 程志輝;基于MFAC的快速路主輔路系統(tǒng)均衡控制[D];北京交通大學;2015年

9 陸冠;DWDM系統(tǒng)光功率均衡控制機制的設(shè)計與實現(xiàn)[D];上海交通大學;2009年

10 俞靜;鉛酸蓄電池均衡控制的研究[D];重慶大學;2007年

本文編號：2678218