动力锂电池组均衡技术的研究与实现

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目前电动汽车作为绿色环保汽车获得越来越多的关注,动力电池作为电动汽车的主要能源也越来越受到人们的重视。近年来国内外大量的相关研究人员、相关公司及相关高等学校都投入大量的资金和精力于动力电池及电池管理系统的研究。锂离子动力电池以其优越的性能得到了广泛应用。但单体锂离子电池并不能满足电动汽车高电压、大容量的需求,因此需要将锂离子电池成组应用,将多节单体电池串联以获得足够的输出电压,将多节单体电池并联以获得足够的使用电量。但是电池成组应用存在不一致性问题,即各单体电池的性能存在差异,且电池组整组性能由性能最差的单体电池决定,不一致性严重时会大大降低电池组的性能和使用寿命。电池组不一致性主要表现为单体电池的内阻、容量、荷电状态(SOC:State of Charge)、电压、温度等不一致,本文以锂离子串联电池组为研究对象,深入研究电池组的均衡技术,并设计一种自适应的均衡控制系统。均衡控制系统主要包括均衡电路和均衡控制策略,目前均衡电路按能量转移方式分为单体电池与电池组之间的能量转移、相邻单体电池之间的能量转移和最高单体电池向最低单体电池的能量转移。本文设计一种电池组向单体电池能量转移和最高单体电池向最低单体电池能量转移相结合的无损均衡电路,能实现拉高补低的均衡效果。设计一种高效的均衡控制策略,综合考虑工作电压和荷电状态作为均衡目标,先以工作电压为均衡目标,当工作电压一致后,再以SOC为均衡目标,自动判断电池组不一致性的状态,确定采取拉高或补低的均衡措施,自动配置均衡参数,合理确定均衡开启条件,选择最优的均衡方式和均衡时间。均衡控制系统是属于电池管理系统的一个子系统,本文先进行均衡控制系统设计,然后根据所设计的均衡控制系统完成电池管理系统各个模块的设计,包括电池管理系统的硬件设计和软件设计,绘制原理图、PCB及设计人机界面,并搭建实验平台,进行大量的充放电实验、检测实验以及均衡实验等,利用相关软件进行各项实验数据分析,并得出相应的正确结论。
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