文档介绍：浙江理工大学
硕士学位论文
串联动力蓄电池均衡充电技术的研究
姓名:林俊
申请学位级别:硕士
专业:信号与信息处理
指导教师:张寅孩
20100312
摘要电动汽车具有低噪声、几乎零排放的优点,是解决能源、环保等问题的重要途径。动力蓄电池是电动汽车的重要组成部分,在很大程度上决定了电动汽车的性能。电动汽车的大功率要求需要多节单体动力电池串联成电池组,并将其作为一个整体进行充电。由于电池问的差异,充电过程中导致各单体电池充电状态不一致,结果使电池组的使用寿命大大缩短。因而研究一种有效的均衡充电方法,弥补电池在使用过程中性能的不一致性,最大限度发挥动力蓄电池的效用,具有十分重要的意义。由于动力锂离子电池具有高功率密度,高单体电压的特性,受到电动汽车的青睐。为此,本文针对串联动力锂离子电池展开理论与实验研究,但所涉及的方法同样适用于其它动力蓄电池,主要研究内容如下:治隽硕π畹绯靥匦约暗绯刈椴灰恢滦栽颍跃獬涞绶椒ㄗ髁松钊胙芯俊电池组中各单体电池即使初始性能相同,频繁的充放电循环仍不可避免地造成各单体电池不一致,必须采用均衡措施。在对现有均衡电路结构及均衡控制方法进行详细分析的基础上,得出基于变换器电路结构的均衡充电技术具有调制灵活、控制高效的特性,是较优越的均衡电路拓扑结构。ü钊胙芯烤獾缏芳翱刂品椒ǎ岢隽艘恢只诖⒛艿绺卸猿品植嫉男滦途衡充电电路。详细分析了均衡电路的工作原理及均衡工作过程,并根据蓄电池充电态动态模型建立的端电压与电池荷电状态之间关系,解决了均衡电路开关器件脉冲占空比计算问题,实现电池能量的动态转移,弥补电池组的不一致性,使各单体电池荷电状态在充电过程中实现均衡。愿镁獬涞缦低辰辛耸笛樯杓蒲芯俊V饕R訲腄为控制核心,设计实现了电池组充电电路、保护电路、均衡模块驱动电路、参数检测电路等,实验验证该均衡充电方法达到良好效果。关键词:动力蓄电池组;一致性;均衡充电;汉傻缱刺皇倜浙江理工大学硕士学位论文
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第一章绪论课题研究背景能源是人类赖以生存和社会发展的重要物质基础,是国民经济、国家安全和实现可持续发展的重要基石。全球性的石油资源持续紧缺及大气环境不断恶化使现代人类社会发展面临着极大的挑战,致使近年来局部战争、经济危机、自然灾害以及异常疾病等频频发生。伴随着十多年经济的高速发展,目前我国同样面临着严重的能源资源与环境问题,而今后的发展趋势则更受人们的关注。如年我国每天消耗石油已高达蛲埃杲亿吨石油嗟庇诿拦徒谧芰康/,预计到年时我国石油的对外依存度将高达%,届时国家经济的能源支撑体系会变得非常脆弱。大量石化产品的使用已经导致了严重的城市大气环境污染,一些研究报告表明大气污染物的%来自于汽车的尾气排放。为解决上述问题,人类必须寻找可循环的节能环保型新能源来替代传统能源,减少有害气体排放,减缓对资源、环境的压力,实现可持续发展的目标。电动交通工具的研究与开发是目前能源危机和环保最现实、最有效的途径,电动汽车【俊】的推行和普及不仅可以缓解国家进口石油的压力,而且消除或减轻了汽车尾气给环境带来的污染问题。进入世纪,汽车工业开始面临由传统内燃机汽车向电动汽车转型的关键时期啤电动汽车大体分为纯电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池汽车种类型。无论是国内还是国外,都已有某种成熟的电动汽车达到了商用化或试运行程度。同燃油汽车相比,电动汽车极具吸引力:第一,电动汽车是以动力电池作为汽车的动力,因此可以保证能量来源比较广泛;第二,以电能作为动力,可以保证汽车具有较高的效率;第三,以蓄电池的电能作为动力,能够改善汽车的性能。表列出了燃油汽车和不同类型的电动汽车的有关性能比较。表燃油汽车与不同类型电动汽车性能参数比较浙江理工大学硕士学位论文
力概念车。年月,通用公司与戴姆勒——克莱斯勒公司对外宣布在开发混合动力纯电动汽车是以电池为储能单元,以电机为驱动系统的车辆。纯电动车的特点是结构相对简单,生产工艺相对成熟;其缺点是充电速度较慢。因此纯电动汽车是适合于行驶路线相对因定、有条件进行较长时间充电的车辆,如:公交车、机场摆渡车、小型送货车等,但是在充电站尚不能像加油站一样普及,电池更换、出租等商业机制还不成熟的情况下,纯电动轿车及长途汽车还不可能大规模地应用。而混合动力电动汽车】具有高性能、低功耗和低污染的特点,以及经济、技术、环境等方面的综合优势。混合型电力推进系统通常有两个相互分立的动力源。其中的一次动力源为热机,也可以是燃料电池,它应当尽可能长时间地工作在最高效率区,这样可以减少有害物质的排放,燃料利用率最高,这就意味着一次性运行距离得到延长;另外一个是二次动力源,它可以是蓄电池、超级电容器或