本文關(guān)鍵詞：鋰動(dòng)力電池組主動(dòng)均衡控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

  更多相關(guān)文章： 鋰動(dòng)力電池組 不一致問(wèn)題 反激變換器 主動(dòng)均衡 PID控制算法

【摘要】：在能源和環(huán)境問(wèn)題日趨嚴(yán)重的情況下,鋰動(dòng)力電池組作為儲(chǔ)能系統(tǒng)的大范圍應(yīng)用已成為現(xiàn)在新能源發(fā)展的一個(gè)重要方向。而以鋰離子電池作為電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力來(lái)源的方案更是倍受研究者的青睞,但在此應(yīng)用中卻存在著電池的不一致問(wèn)題,這成為阻礙其推廣的一大難題。目前,改善電池組不一致問(wèn)題的一個(gè)重要方法就是,合理運(yùn)用均衡技術(shù)構(gòu)建鋰離子電池組均衡控制系統(tǒng)。本文首先闡明了鋰電池組不一致性產(chǎn)生的原因主要在于,各單體鋰電池在其生產(chǎn)、使用、儲(chǔ)存三個(gè)方面存在差異,指出不一致性對(duì)電池組的影響。接著分別從電池容量、電池電壓、荷電狀態(tài)(State Of Charge,SOC)三個(gè)方面分析了電池組不一致性的具體表現(xiàn),選取荷電狀態(tài)作為均衡變量。然后對(duì)比分析了常見(jiàn)均衡電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),最終選用的拓?fù)涫腔诜醇ぷ儞Q器的主動(dòng)均衡拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),并介紹了反激變壓器基本參數(shù)的計(jì)算方法。在此基礎(chǔ)上,提出和設(shè)計(jì)了基于雙向反激變換器的主動(dòng)均衡控制系統(tǒng)。系統(tǒng)采用高性能微處理器STM32F103作為主控單元,當(dāng)電池組充電或放電時(shí),主動(dòng)均衡系統(tǒng)通過(guò)CAN總線獲取電池管理系統(tǒng)計(jì)算出來(lái)的均衡信息,控制開(kāi)關(guān)邏輯矩陣選擇要被均衡的單體電池,利用PID控制算法計(jì)算出最優(yōu)PWM的值,控制雙向反激變換器拓?fù)鋯卧獙?shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)電池的充電、放電,均衡完成后進(jìn)入休眠狀態(tài),等待均衡動(dòng)作的再次喚醒。開(kāi)關(guān)邏輯矩陣采用74HC595和74HC138實(shí)現(xiàn)I/O口的擴(kuò)展,74LS165實(shí)現(xiàn)邏輯輸出的閉環(huán)校驗(yàn),保證繼電器切換的準(zhǔn)確性和無(wú)故障發(fā)生。該系統(tǒng)通過(guò)擴(kuò)展后端的開(kāi)關(guān)邏輯矩陣,就可以輕松的應(yīng)用到不同數(shù)量的、不同電壓等級(jí)的鋰電池模組中,具有較好的發(fā)展前景。實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果表明,該方案具有均衡速度快、效率高等優(yōu)點(diǎn),能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)有效的主動(dòng)均衡效果。
【關(guān)鍵詞】：鋰動(dòng)力電池組 不一致問(wèn)題 反激變換器 主動(dòng)均衡 PID控制算法
【學(xué)位授予單位】：西安建筑科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TM912;TP273
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 課題研究的背景9-10
• 1.2 鋰動(dòng)力電池均衡技術(shù)的研究意義10
• 1.3 國(guó)內(nèi)外均衡技術(shù)的研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3.1 均衡策略的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3.2 均衡電路拓?fù)涞难芯楷F(xiàn)狀12
• 1.4 本課題來(lái)源和研究的主要內(nèi)容12-15
• 2 均衡方案設(shè)計(jì)15-27
• 2.1 鋰電池組不一致性分析15-17
• 2.1.1 鋰離子電池組不一致性的產(chǎn)生原因15-16
• 2.1.2 鋰離子電池組不一致性的表現(xiàn)形式16-17
• 2.2 電池均衡策略的制定17-20
• 2.2.1 以電池容量為均衡變量17-18
• 2.2.2 以電池電壓為均衡變量18-19
• 2.2.3 以SOC為均衡變量19-20
• 2.3 常見(jiàn)的均衡拓?fù)潆娐贩治?/span>20-25
• 2.4 均衡拓?fù)涞倪x擇25-26
• 2.5 本章小結(jié)26-27
• 3 均衡系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)27-41
• 3.1 均衡系統(tǒng)的硬件架構(gòu)27-28
• 3.1.1 應(yīng)用平臺(tái)簡(jiǎn)介27
• 3.1.2 均衡系統(tǒng)整體硬件組成27-28
• 3.2 均衡系統(tǒng)主控單元硬件設(shè)計(jì)28-30
• 3.2.1 均衡系統(tǒng)主控芯片選型28-30
• 3.2.2 均衡系統(tǒng)主控平臺(tái)簡(jiǎn)介30
• 3.3 均衡拓?fù)鋯卧O(shè)計(jì)30-35
• 3.3.1 基本反激變換器的工作原理30-32
• 3.3.2 反激變壓器設(shè)計(jì)32-34
• 3.3.3 主動(dòng)均衡拓?fù)湓韴D設(shè)計(jì)34-35
• 3.4 電流采樣單元設(shè)計(jì)35-36
• 3.5 開(kāi)關(guān)矩陣單元設(shè)計(jì)36-38
• 3.7 均衡系統(tǒng)通信單元設(shè)計(jì)38-40
• 3.7.1 CAN總線簡(jiǎn)介38-39
• 3.7.2 CAN硬件設(shè)計(jì)39-40
• 3.8 本章小結(jié)40-41
• 4 均衡系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)41-51
• 4.1 軟件整體設(shè)計(jì)41-42
• 4.2 軟件設(shè)計(jì)平臺(tái)42-43
• 4.3 系統(tǒng)初始化設(shè)計(jì)43-45
• 4.3.1 鎖相環(huán)模塊43
• 4.3.2 GPIO模塊43-44
• 4.3.3 CAN通信模塊44-45
• 4.4 開(kāi)關(guān)矩陣軟件驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)45-46
• 4.5 CAN總線協(xié)議設(shè)計(jì)46-48
• 4.6 PID閉環(huán)控制設(shè)計(jì)48-50
• 4.7 本章小結(jié)50-51
• 5 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)和結(jié)果分析51-55
• 5.1 鋰電池組充放電平臺(tái)51
• 5.2 實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果和分析51-54
• 5.2.1 PID參數(shù)整定51-52
• 5.2.2 電流精度測(cè)試52-53
• 5.2.3 充放電運(yùn)行數(shù)據(jù)分析53-54
• 5.3 本章小結(jié)54-55
• 6 總結(jié)與展望55-57
• 6.1 總結(jié)55
• 6.2 展望55-57
• 致謝57-59
• 參考文獻(xiàn)59-63
• 附錄63-65
• 1.圖表索引63-65
• 2 碩士研究生期間發(fā)表論文65

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本文編號(hào)：758488