發(fā)布時間：2020-11-04 03:36

【摘要】：作為電動汽車的動力來源,單節(jié)電化學(xué)電池所能提供的電壓和能量功率遠遠不足以滿足要求,一般會使用多節(jié)單體電池串聯(lián)成高壓電池組來滿足電動汽車中的電壓和功率要求。但是由于電池生產(chǎn)過程及制造工藝的復(fù)雜性,串聯(lián)電池組的單體性能難以達到完全的一致,而使用過程的環(huán)境差異更是加劇電池組單體電池性能之間的不一致性,造成單體之間的不平衡狀況惡化。因此在電池組使用過程中需要通過均衡控制來改善單體之間的不一致性,提高電池組的能量利用效率,增加電池組的使用壽命,進而提高電動汽車的續(xù)航能力。本文分析串聯(lián)電池組單體之間性能不一致的成因和影響。在電池組充放電實驗和混合動力脈沖能力特性(Hybrid Pulse Power Characteristic,HPPC)實驗的基礎(chǔ)上,對于單體性能不一致性的參數(shù)表現(xiàn)形式進行了研究。分析對比開路電壓、工作電壓及荷電狀態(tài)(State of Charge,SOC)作為均衡變量的優(yōu)缺點,選取工作電壓作為電池組均衡控制中的均衡變量。為了實現(xiàn)均衡效率高、速度快的控制目標(biāo),本文提出一種基于有源鉗位正激電路改進式的雙向DC-DC變換器作為均衡主電路,該拓?fù)淇梢詫崿F(xiàn)整個電池組和任意單體之間能量的雙向流動。分析該拓?fù)湓诔浞烹娔Ｊ较碌墓ぷ髟?提出實現(xiàn)主開關(guān)管軟開關(guān)的理論依據(jù)。以四單體串聯(lián)電池組為例,設(shè)計雙向DC-DC變換器的主要參數(shù)。在此基礎(chǔ)上,使用Saber軟件建立仿真模型,驗證理論分析和設(shè)計結(jié)果。設(shè)計均衡控制系統(tǒng)的控制電路,包括驅(qū)動電路、采樣電路、開關(guān)陣列等。使用LTC6803-4芯片設(shè)計多路單體電池的電壓檢測電路,通過SPI通信與DSP交互信息,提高了電池電壓的采樣精度;優(yōu)化開關(guān)陣列的多路驅(qū)動,解決其浮地和低頻開關(guān)問題,提高了開關(guān)速度;設(shè)計針對整個電池組的均衡控制策略,提高均衡效率,減少了均衡充放電時間。最后以四單體串聯(lián)電池組為控制對象,搭建電池組均衡控制系統(tǒng)的實驗平臺。進行了均衡控制系統(tǒng)充電和放電兩種狀況下的實驗,實現(xiàn)均衡主電路的恒流充放電,評估均衡控制系統(tǒng)實驗的效果,證明均衡控制能夠良好地改善電池組單體的不一致性。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U469.72
【圖文】：

電過程中在充放電回路之外針對需要均衡的單體電池另外創(chuàng)造一個回路轉(zhuǎn)移一部分能量，能量轉(zhuǎn)移的回路可以由電阻或者開關(guān)管構(gòu)成。圖 1-1 的均衡電路[16,17]就是利用開關(guān)管另外創(chuàng)造了一個能量轉(zhuǎn)移回路，對充放電回路進行分流處理。其控制方式是每個單體電池通過使用兩個開關(guān)單獨控制，當(dāng)單體電池達到其最大電壓（放電模式下的最小值）或接近均衡控制策略的參考值時，每個單體電池從電流路徑被單獨斷開，該單體被完全旁路分流。這種方法的優(yōu)點是成本較低，效率較高，控制方式簡單，易于模塊化。這種均衡方法通常用于昂貴的不間斷電源系統(tǒng)中，用帶有電流控制轉(zhuǎn)換器的大容量充電器進行充電。在該系統(tǒng)中，總線電壓會跟隨充電單體電池的數(shù)量而變化，因此需要一個具有較寬范圍輸出電壓的電源轉(zhuǎn)換器。

圖 1-2 電阻分流式均衡電路單體式均衡拓?fù)?單體對單體均衡拓體之間進行轉(zhuǎn)移。 中的開關(guān)電容作為儲能器件實現(xiàn)相鄰單層開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)均衡拓?fù)鋄20]控制方式為所的觸點接觸時，電容便與上面的單體電

-3 單層開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)均衡拓?fù)?圖 1-4 雙層開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)均衡拓?fù)鋱D 1-5 基于 Cuk 變換器的單對單均衡拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)k-Boost 型 的 單 對 單 均 衡 拓 撲 結(jié) 構(gòu) 拓 撲[23]如 圖 1-6 所 示 。 每
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本文編號：2869557