發(fā)布時間：2020-10-16 20:47

　　 在能源危機(jī)的背景下,新能源汽車尤其是電動汽車成為當(dāng)今汽車行業(yè)的研究熱點,鋰動力電池由于其諸多優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于純電動汽車中,但其使用過程中的不一致性問題成為制約其壽命、安全、成本的關(guān)鍵。因此,開發(fā)有效的均衡控制系統(tǒng),改善電池組不一致狀況,對電動汽車的發(fā)展顯得尤為重要。本文以電動汽車用鋰離子電池組為研究對象,完成了基于反激式DC/DC轉(zhuǎn)換器的改進(jìn)雙向均衡系統(tǒng)設(shè)計,對其重要參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,并進(jìn)行了仿真分析,驗證了改進(jìn)與優(yōu)化的有效性。首先,本文基于電池的HPPC循環(huán)測試實驗結(jié)果,確定了以開路電壓、工作電壓分別作為系統(tǒng)在擱置狀態(tài)、充放電狀態(tài)的均衡變量。其次,基于HPPC與開路電壓特性實驗對Rint等效電路模型與二階RC等效電路模型進(jìn)行辨識。再次,對均衡電路進(jìn)行了理論分析,借用傳遞函數(shù)的推導(dǎo)思想,采用拉氏變換及其逆變換,在此基礎(chǔ)上提出了能綜合考慮能量效率及均衡速度的系統(tǒng)性能指標(biāo)E的定義及計算方法,找到其影響參數(shù),提出優(yōu)化設(shè)計流程,并找到基于理論分析的參數(shù)優(yōu)化方法對重要參數(shù)占空比和初級線圈電感值進(jìn)行優(yōu)化。然后,本文在Simulink平臺下基于恒流放電實驗,驗證了電池模型辨識結(jié)果;選取參考文獻(xiàn)的實驗結(jié)果和實驗數(shù)據(jù),基于理論分析設(shè)置相同的參數(shù)并還原相同的均衡過程,以此證實理論分析的正確性。同時,為節(jié)約優(yōu)化和仿真時間,對周期和初級回路電感值成比例放大,并進(jìn)行仿真分析,證實未降低系統(tǒng)性能;并以此為基準(zhǔn),設(shè)計了一種放電和擱置聯(lián)合均衡工況對參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,解出了使系統(tǒng)性能指標(biāo)最大的最佳占空比和初級線圈電感值分別為0.2421和6.572?10~(-2)H。最后,依據(jù)優(yōu)化前后的數(shù)據(jù)對比,及優(yōu)化前后的圖像分析,對仿真結(jié)果進(jìn)行了嚴(yán)密地論證,證實了參數(shù)優(yōu)化的有效性。
【學(xué)位單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U469.72
【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 動力電池發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 均衡控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀
        1.3.1 集中式與分布式均衡
        1.3.2 放電、充電與雙向均衡
        1.3.3 耗散型與非耗散型均衡
        1.3.4 其它均衡電路
    1.4 論文的研究內(nèi)容與體系框架
        1.4.1 論文的研究內(nèi)容
        1.4.2 論文的體系框架
第2章 基于實驗的均衡變量選取
    2.1 鋰動力電池組不一致狀態(tài)分析
        2.1.1 不一致性來源分析
        2.1.2 不一致性宏觀表現(xiàn)參數(shù)測試
    2.2 均衡變量選取
    2.3 本章小結(jié)
第3章 均衡電路設(shè)計
    3.1 均衡系統(tǒng)設(shè)計說明
        3.1.1 基于實驗的均衡系統(tǒng)設(shè)計背景
        3.1.2 均衡系統(tǒng)整體設(shè)計說明
        3.1.3 均衡電路設(shè)計說明
    3.2 基于實驗的電池模型及參數(shù)辨識
        3.2.1 電池模型原理分析
        3.2.2 基于實驗的參數(shù)辨識
    3.3 均衡電路工作原理
        3.3.1 轉(zhuǎn)換器工作原理
        3.3.2 均衡電路工作原理
    3.4 本章小結(jié)
第4章 均衡電路參數(shù)選取及優(yōu)化設(shè)計
    4.1 電路元件參數(shù)設(shè)計
        4.1.1 轉(zhuǎn)換器參數(shù)設(shè)計
        4.1.2 元件MOS管參數(shù)設(shè)計
        4.1.3 電容器參數(shù)設(shè)計
    4.2 均衡電路參數(shù)優(yōu)化
        4.2.1 基于傳遞函數(shù)的電路分析
        4.2.2 基于理論分析的參數(shù)優(yōu)化
    4.3 本章小結(jié)
第5章 基于工況的控制策略設(shè)計
    5.1 控制策略設(shè)計說明
    5.2 電池組健康狀態(tài)評價
        5.2.1 量化指標(biāo)的選取
        5.2.2 量化指標(biāo)界限值的確定
    5.3 基于工況的均衡指令制定
    5.4 本章小結(jié)
第6章 均衡系統(tǒng)模型搭建及仿真
    6.1 基于實驗的電池組模塊設(shè)計仿真
    6.2 仿真模型搭建
    6.3 均衡電路參數(shù)優(yōu)化仿真
        6.3.1 電路仿真驗證
        6.3.2 優(yōu)化前期準(zhǔn)備
        6.3.3 基準(zhǔn)模型分析
        6.3.4 參數(shù)優(yōu)化
        6.3.5 優(yōu)化結(jié)果及前后對比
        6.3.6 小結(jié)
    6.4 本章小結(jié)
總結(jié)與展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2843757