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车载锂电池正弦波充电与电池管理技术研究
| 论文题名： | 车载锂电池正弦波充电与电池管理技术研究 |
| 关键词： | 车载锂电池;正弦波充电;电池管理;解耦控制;交流小信号 |
| 摘要： | 随着全球汽车保有量的逐年增加，传统燃油汽车引发的能源与环境问题变得日益严峻，依靠电池提供动力的新能源电动汽车顺势得到了迅速发展。区别于传统燃油车加油的方式，电动汽车需要通过车载充电机给电池充电，充电机的性能直接影响到了锂电池的安全使用。由于电池单体的容量较低，需要将其通过串并联的形式组成电池组来给整车供电。为了保证电池组使用的安全性，需要配备电池管理系统（Battery Management System,BMS）来监控电池的运行状态，为整车提供实时的保护。因此，车载充电装置和电池管理系统成为了本文的研究重点。 本文针对现有车载充电机直流母线电解电容体积大、寿命短的缺点，提出了一种锂电池正弦波充电策略，即利用脉动的充电电流使得充电机的输出功率能够实时地跟踪输入功率，由此母线电容实现功率解耦，所需容值极大减小，可由薄膜电容替代电解电容。根据这种充电场合，选取了基于LLC直流变压器的两级式拓扑方案，并对变换器的谐振参数进行了优化设计。提出了一种正弦功率解耦控制策略，针对变换器建立交流小信号模型，进行环路控制设计，为闭环补偿器参数设置提供有效指导。 本文分析了电池管理系统的基本功能需求，研究了集中式与分布式两种电池管理系统架构各自的优缺点以及适合的应用场合。从电池电压采样、电池均衡、数字控制器软件设计的角度，分析了现有技术方案的优缺点，为电池管理系统的设计提供了参考依据。 搭建了锂电池充电机实验平台，通过一个1 kW的原理样机验证了锂电池正弦波充电策略的可行性，整个充电过程中充电机效率始终保持在95.8％以上，实验结果与理论分析一致；针对高速电动汽车应用场合，设计了一套分布式结构的电池管理系统，给出了原理样机以及整车现场调试的图片，实验结果验证了电池管理系统对锂电池的高效管理能力。 |
| 作者： | 顾东杰 |
| 专业： | 电力系统及其自动化 |
| 导师： | 张之梁 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南京航空航天大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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