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1、磷酸鐵鋰電池組均衡充電及保護研究重慶大學碩士學位論文(學術學位)學生姓名：邱斌斌指導教師：劉和平教授專業(yè)：電氣工程學科門類：工學重慶大學電氣工程學院二O一三年五月ResearchonChargeEqualizationandProtectionofPowerLithiumIronPhosphateBatteryPackAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngineeringByQiuB
2、inbinSupervisedbyProf.LiuHepingSpecialty:ElectricalEngineeringSchoolofElectricalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay,2013重慶大學碩士學位論文中文摘要摘要相比鎳氫、鉛酸等電池，鋰離子電池在尺寸、重量、充電速度、抗記憶效應等方面有明顯優(yōu)勢，但由于單體鋰電池在生產(chǎn)過程中的不一致性，使得單體電池在串并聯(lián)成組使用后，隨著充放電次數(shù)的增加，電池組之間的性能差異會逐漸增大，導致電池組在過度充電或深度放電
3、時，往往出現(xiàn)單體電池的過充電或過放電現(xiàn)象。針對純電動汽車用磷酸鐵鋰電池組作動力電源，通過分析電池組均衡充電電路，深入研究了一種磷酸鐵鋰電池組分布式主動均衡充電系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅能夠做到電池組在進行大電流快速充電時，避免因電池組之間的性能差異導致對電池組中的單體電池過度充電或過度放電現(xiàn)象。本文采用的是電池組分布式主動均衡充電系統(tǒng)，此系統(tǒng)主要由兩部分組成，分別為單體電池管理電路和整車控制器。單體電池管理電路部分，按具體功能可分為4個單元，分別為電池檢測單元、電池均衡充電單元、電池充電保護單元與單體電池管理電路自動掉電單元。各單體電池管理電路之間
4、通過CAN總線通信，單體電池管理電路和整車控制器之間通過CAN-USB總線適配器進行通信。電池均衡充電單元采用反激式變換器實現(xiàn)由電池組向單體電池進行補充電。采用模糊邏輯控制策略，實現(xiàn)對變換器場效應晶體管PWM占空比的調(diào)整，來分別調(diào)節(jié)各均充單元的輸出電流，做到針對不一致的單體電池進行區(qū)別性充電，從而保證各單體電池SOC均衡。相比較平均法均衡充電策略，該控制策略可明顯縮短均衡時間，同時均衡系統(tǒng)效率可明顯改善。本文對單體電池設計了兩種保護電路。在電池組進入到恒壓充電過程中時，通過并聯(lián)穩(wěn)壓管在單體電池兩端實現(xiàn)對充電電流的分流，保證了單體電池端電壓
5、不會超過上限值，從而做到了對單體電池的過充電保護；同時，在單體電池端電壓低于放電電壓最低值時，通過自動切除單體電池管理電路，避免了單體電池管理電路對單體電池過放導致的電池損壞。通過在單體電池管理電路和充電機之間建立相應聯(lián)系，使得充電機能實時獲得各單體電池信息，從而便于充電機來判斷充電控制過程。在充電機進入恒壓充電模式時，通過并聯(lián)在單體電池兩端的型號1N5334b穩(wěn)壓管，使得充電電流可經(jīng)穩(wěn)壓管分流，單體電池端電壓穩(wěn)定在3.7V，從而避免了對單體電池過充電。本文選取型號MCP102微功耗電壓檢測芯片，實現(xiàn)了電池組在靜置或大電流放電過程中出現(xiàn)單
6、體電池電壓低于截止電壓2.65V時，自動切除單體電池管理電路。從而做到在電池電壓低于截止電壓時并聯(lián)在電池兩端的單體電池管理電路對I重慶大學碩士學位論文中文摘要電池電能的消耗做到微功耗級別。關鍵詞：均衡充電，模糊控制，電池保護，過充電，過放電II重慶大學碩士學位論文英文摘要ABSTRACTComparedwithNi-MHbatteries,LeadAcidbatteries,LithiumIonbatterieshastheobviousmeritsofsize,weight,chargingspeed,anti-memoryeffect
7、.However,duetothesinglelithium-ionbatteryinconsistenciesinthemanufacturingprocess,theperformancedifferencebetweentheseries-parallelgroupusebatterypackgraduallyincreasesinthecharginganddischargingcycles,resultinginthebatterypackinexcessivechargingordeepdischarge.Then,itoft
8、enappearsmonomerbatteryoverchargeorover-dischargephenomenon.Directedtowardspureelectricvehiclesu
