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车用锂电池管理系统中的均衡技术研究
| 论文题名： | 车用锂电池管理系统中的均衡技术研究 |
| 关键词： | 车用锂电池组;管理系统;主动均衡;模块设计 |
| 摘要： | 受限于单体锂电池的电压和容量，车用锂电池组常常需要将成百上千个单体锂电池串并联成组使用。但由于生产工艺的不一致性和使用过程环境的不一致性，单体电池间总是存在着无法消除的不一致性。单体锂电池在成组后，在使用寿命、可用容量以及放电功率等方面遇到的情况远比单体电池来得复杂。为此需要的电池管理系统中加入均衡技术，均衡技术可以减弱电池之间不一致性对电池组的影响，从而提高电池组的容量利用率，减缓电池组衰老速度，延长电池组使用寿命。 本文中围绕着均衡技术中的均衡策略和均衡电路拓扑两个方面展开研究。受成本的约束，实际使用中电池管理系统所用的嵌入式芯片通常不会具有非常强大的运算性能，本文从此实际使用的需求出发，在对国内外电池均衡技术研究充分了解的基础上，以串联锂电池组作为研究对象，着重研究模块化可扩展能力强，电路结构简单，同时具有一定均衡效率和均衡速度的均衡系统。主要的工作如下: (1)对锂电池主要生产环节进行研究，分析了不一致性的产生原因。结合电动汽车使用过程对锂电池组不一致性进一步恶化的原因进行了分析，最后探讨了锂电池组不一致性问题在使用中的影响。 (2)对比不同的均衡变量，电池荷电状态(State of Charge，SOC)相比电池电压能更好反应电池组的不一致性，相比电池容量具有可实时获得的优点，因此选择了SOC作为电池组的均衡策略的均衡判据。对常用的SOC估计算法进行了研究比较，针对实际使用中嵌入式芯片计算能力较弱的特点，使用融合的开路电压法和安时法作为基础SOC估计算法，同时针对锂电池使用中的老化现象，提出了一种应对锂电池老化的SOC估计修正算法。 (3)比较了不同形式的均衡电路拓扑形式后，综合考虑扩展性，成本，均衡速度和均衡效率，选取了基于变压器的非能耗型均衡电路拓扑结构。提出了一种基于LTC3300-1芯片的反激式变压器主动均衡电路设计。借助最新的面向主动均衡的芯片，可减小电路的复杂性，降低电路开发成本。对反激式变压器设定参数和电路的控制参数通过理论计算和仿真模拟的手段进行了获得。 (4)对均衡系统中各模块进行设计，完成了均衡系统的软硬件设计，系统的整体设计体现了模块化可扩展能力强的特点。对均衡系统实际均衡性能进行了实验测试，实验结果表明本文的均衡系统可以改善电池组不一致问题，有效遏制了电池组不一致性的扩大，从而提高了电池组的容量利用率，增长的电池组的寿命。 |
| 作者： | 徐达 |
| 专业： | 计算机科学与技术 |
| 导师： | 陈建明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 苏州大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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