基于反激式变压器锂电池组双向均衡系统优化分析

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在能源危机的背景下,新能源汽车尤其是电动汽车成为当今汽车行业的研究热点,锂动力电池由于其诸多优点被广泛应用于纯电动汽车中,但其使用过程中的不一致性问题成为制约其寿命、安全、成本的关键。因此,开发有效的均衡控制系统,改善电池组不一致状况,对电动汽车的发展显得尤为重要。  本文以电动汽车用锂离子电池组为研究对象,完成了基于反激式 DC/DC 转换器的改进双向均衡系统设计,对其重要参数进行了优化,并进行了仿真分析,验证了改进与优化的有效性。  首先,本文基于电池的HPPC循环测试实验结果,确定了以开路电压、工作电压分别作为系统在搁置状态、充放电状态的均衡变量。其次,基于HPPC与开路电压特性实验对Rint等效电路模型与二阶RC等效电路模型进行辨识。再次,对均衡电路进行了理论分析,借用传递函数的推导思想,采用拉氏变换及其逆变换,在此基础上提出了能综合考虑能量效率及均衡速度的系统性能指标E的定义及计算方法,找到其影响参数,提出优化设计流程,并找到基于理论分析的参数优化方法对重要参数占空比和初级线圈电感值进行优化。  然后,本文在Simulink平台下基于恒流放电实验,验证了电池模型辨识结果;选取参考文献的实验结果和实验数据,基于理论分析设置相同的参数并还原相同的均衡过程,以此证实理论分析的正确性。同时,为节约优化和仿真时间,对周期和初级回路电感值成比例放大,并进行仿真分析,证实未降低系统性能;并以此为基准,设计了一种放电和搁置联合均衡工况对参数进行了优化,解出了使系统性能指标最大的最佳占空比和初级线圈电感值分别为0.2421和-26.572?10 H。  最后,依据优化前后的数据对比,及优化前后的图像分析,对仿真结果进行了严密地论证,证实了参数优化的有效性。
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