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1、鋰電池組均衡充電與管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文（學(xué)術(shù)學(xué)位）學(xué)生姓名：孫朝指導(dǎo)教師：蘇玉剛教授專業(yè)：控制科學(xué)與工程學(xué)科門類：工學(xué)重慶大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院二O一三年四月DesignofLi-BatteryChargingEqualizationandManagementSystemAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngineeringBySunZhaoSupervisedbyProf.S
2、uYugangSpecialty:controltheoryandcontrolengineeringCollegeofAutomationofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaApril,2013重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文中文摘要摘要為了解決能源危機(jī)和環(huán)境污染，各國加大科研投入，促進(jìn)了電動(dòng)汽車的快速發(fā)展。鋰電池以其優(yōu)越的性能成為電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的首選，但是對(duì)鋰電池管理系統(tǒng)也提出了更高要求。為了獲得較高的電壓和功率，需要將大量鋰電池單體串并連接。由于生產(chǎn)工藝的限制，在串聯(lián)時(shí)單體間存在初始容量、內(nèi)阻、電壓等不
3、一致性，使用過程中會(huì)導(dǎo)致電池組利用率降低、使用壽命縮短甚至引發(fā)安全事故，這些問題成為電動(dòng)汽車技術(shù)發(fā)展的瓶頸。本文對(duì)鋰電池組進(jìn)行的均衡充電研究和管理系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)有利于推動(dòng)電動(dòng)汽車的發(fā)展。圍繞上述問題本文主要做了以下工作：針對(duì)電池組充電電路輸出不穩(wěn)定和充電效率低的問題，通過分析當(dāng)前幾種鋰電池組充電方案，設(shè)計(jì)基于Buck電路的恒流恒壓充電電源；根據(jù)對(duì)鋰電池組常用連接方式的分析，得出采用先串后并(S-P)和先并后串(P-S)正常導(dǎo)通概率的數(shù)學(xué)模型，為分析不同連接方式的可靠性提供了理論依據(jù)。針對(duì)均衡電路效率低和成本高等問題，分析了當(dāng)前已有的幾種典
4、型均衡方案，以集中多繞組變壓器均衡電路為基礎(chǔ)，提出改進(jìn)了均衡電路，該電路具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、成本低等特點(diǎn)，給出了改進(jìn)后電路的數(shù)學(xué)模型并仿真驗(yàn)證了改進(jìn)后電路的可行性；基于均衡電路提出改進(jìn)了均衡控制判定算法。針對(duì)荷電狀態(tài)(SOC，stateofcharge)估算精度低和實(shí)現(xiàn)難的問題，分析了當(dāng)前多種常用SOC估算方案，基于鋰電池Thevenin模型，結(jié)合擴(kuò)展卡爾曼(EKF)濾波器原理，建立鋰電池SOC估算算法，仿真分析驗(yàn)證了EKF濾波算法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)鋰電池組電量的有效估計(jì)，能夠解決安時(shí)積分法初值和開路電壓法開路電壓難測定的問題?；谏鲜鲅芯抗?/p>
5、作，完成了對(duì)鋰電池管理系統(tǒng)硬軟件設(shè)計(jì)，重點(diǎn)集中在FPGA控制電路設(shè)計(jì)，檢測電路設(shè)計(jì)和均衡控制子程序設(shè)計(jì)。關(guān)鍵字：鋰電池管理系統(tǒng)、不一致性、均衡、集中式多繞組變壓器、SOCI重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文英文摘要ABSTRACTInordertosolveEnergycrisisandenvironmentalpollution,manycountriesincreaseresearchinvestment,promotingtherapiddevelopmentofelectricvehicles,lithiumbatteryisthefirst
6、selectionwithexcellentfunctionforelectricvehicles,butahigherdemandforlithiumbatterymanagementsystem.Inordertoobtainhighvoltageandpower,alargenumberofcellsshouldstringandparallelinconnections.Duetothelimitationsoftheproductionprocess,thecellusedinseries,theinitialcapacity
7、,internalresistance,voltageandotherinconsistencies,causingreducedavailablecapacityofthebatterypack,utilizationfell,severewillshortentheservicelifeofthebatterypackevenproducesafetyincidentandseriousimpedimenttothepopularityofelectricvehicles,itistheimpedimentforthedevelop
8、mentofelectricvehicles.Thelithiumbatterypackequalizingchargeandmanagementsystemoptimizeddesignisconduci
