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磷酸铁锂动力电池组主动均衡关键问题研究
| 论文题名： | 磷酸铁锂动力电池组主动均衡关键问题研究 |
| 关键词： | 电动汽车;磷酸铁锂;动力电池组;均衡电路拓扑;控制策略 |
| 摘要： | 随着环境污染和能源危机问题的日益严重，人们越来越重视电动汽车的发展。而电动汽车的部件当中，储能元件又是最为关键的部分。锂电池以其非记忆性，高工作电压和能量密度，低自放电率，使用寿命长等优点成为了储能元件的首选，在电动汽车及通信系统等方面得到了广泛应用。然而在使用过程中，由于其单体电池的不一致性导致电池组可利用容量有限，甚至单体电池可能出现过充或过放，从而影响整个电池组的寿命。因此，很有必要采用适当的均衡方法来实现单体电池间的均衡。本文以对电池不一致性机理研究为基础，设计了一套完整的电池均衡系统，并进行了仿真和实验。具体研究内容如下： 1.本文首先介绍了锂电池组不一致性产生的原因及其影响，然后指出了两种解决不一致性的方法。考虑到应用的广泛性及专业相关性，最终将研究重点放在电池主动均衡系统上。 2.在电池主动均衡系统的研究中，均衡拓扑结构是最基本最重要的问题。对常见均衡电路拓扑结构的优缺点进行对比分析，本文选取复合结构的DC-DC变换器均衡拓扑。经过对其模块化设计，此均衡系统更加适合应用在电动汽车上。 3.在确定了复合结构DC-DC变换器均衡拓扑之后，本文详细研究了压差+查表法的均衡控制策略，并在此基础上提出了动态均衡点的均衡控制策略：因为每个单体电池都只释放或者接收能量，所以这种跟踪动态均衡点的控制策略可以减少能量在单体电池之间的循环，减少开关损耗，提高均衡效率，改善均衡过程。然而，这两种均衡控制策略的实现都是选取电池电压为均衡判断依据，而电池主动均衡的本质是荷电状态（SOC）的均衡。因此本文在两种控制策略的基础上，提出对SOC均衡的可行性分析，并给出了实现思路。 4.本文对压差+查表法及动态均衡点控制策略进行了仿真比较，发现动态均衡点控制策略更具有优越性。然后，根据动态均衡点的控制策略对电池充电、放电、静置3种工作状态进行了仿真验证，仿真结果达到了较好的均衡效果。最后，在室温下对4个单体电池构成的均衡系统进行了动态均衡点的实验验证，均衡效果良好。验证了理论分析的正确性。 |
| 作者： | 何少佳 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 陈伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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