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基于多副边变压器的动力电池均衡电路研究
| 论文题名： | 基于多副边变压器的动力电池均衡电路研究 |
| 关键词： | 电动汽车;锂离子电池;均衡电路;控制策略 |
| 摘要： | 传统汽车大量使用燃油是造成全球环境污染、石油资源枯竭等问题的重要原因之一。电动汽车(Electric Vehicles，EVs)使用的电能可以来自风能、太阳能等可再生的绿色能源，一定程度上可以缓解上述问题，因而得到世界各国的广泛重视并已进入快速发展阶段。 为了满足电动汽车驱动和续航里程的要求，电动汽车的动力电池往往需要若干节电池串并联后成组使用，由于单体电池的自身参数不可能完全一致以及使用过程中温度、自放电程度等存在差异，会导致电池单体电压、容量等参数的不一致性，严重影响电池组的可用容量和使用寿命。为了解决电池组内部的不一致问题，延长电池组的寿命和电动汽车的行驶里程，本文针对锂离子动力电池均衡电路及其控制策略展开研究。主要工作包括: (1) 分析比较了国内外多种电池均衡电路的原理和优缺点，研究了均衡电路的发展趋势。 (2) 设计了一种基于多副边变压器的新型锂离子动力电池均衡电路。该均衡电路利用变压器的隔离功能，有效避免了均衡过程中可能出现的短路问题，同时使用多副边变压器能够实现均衡电路的模块化、可级联功能，该功能符合电池均衡电路的发展趋势，提高了均衡电路的适应能力。随后本文围绕均衡电路设计了电池均衡系统，给出了电池均衡系统的总体结构框架，进行了电控单元(Electronic Control Unit，ECU)、电池组信息采集和均衡系统数据传输等硬件电路的设计。其中，采用DSP TMS28335作为主控芯片，使用LTC6802监控电池单体的电压，使用CAN总线通信在均衡电路系统中进行信息传输。 (3) 在均衡电路硬件设计的基础上，进行了控制策略的研究和均衡控制软件的设计。在控制系统中采用模糊控制逻辑，实现对均衡主电路的均衡电流、均衡时间的模糊控制，减少了均衡时间，提高了均衡效率，增强了电路的均衡性能。均衡控制的软件设计包括主控程序的设计、CAN总线通信程序的设计以及LTC6802电压采集程序的设计。 (4) 为了验证本文所设计的电池均衡电路的有效性，搭建了实验电路并进行了实验验证，包括静止工况、充电工况和放电工况三种工况下的均衡实验及对比实验。实验结果表明本文设计的动力电池均衡电路有很好的均衡功能，能够有效减小电池组充放电末期单体电池的不一致现象。 本文设计的电池均衡电路具有模块化可级联、均衡状态多样、控制方法简单等优点，可广泛应用于采用锂离子动力电池的电动汽车电池管理系统，对延长电池使用寿命，提高电池运行性能及其安全性具有重要意义。 |
| 作者： | 纪祥 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 王玉振;崔纳新 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东大学 |
| 学位年度： | 2015 |
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