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1、磷酸鐵鋰電池組均衡充電及保護(hù)研究重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文(學(xué)術(shù)學(xué)位)學(xué)生姓名：邱斌斌指導(dǎo)教師：劉和平教授專業(yè)：電氣工程學(xué)科門類：工學(xué)重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院二O一三年五月ResearchonChargeEqualizationandProtectionofPowerLithiumIronPhosphateBatteryPackAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngineeringByQiuB
2、inbinSupervisedbyProf.LiuHepingSpecialty:ElectricalEngineeringSchoolofElectricalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay,2013重慶大學(xué)碩士學(xué)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(yīng)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(dǎo)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(jìn)行大電流快速充電時，避免因電池組之間的性能差異導(dǎo)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(hù)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(jìn)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(jìn)行補(bǔ)充電。采用模糊邏輯控制策略，實現(xiàn)對變換器場效應(yīng)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(jìn)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(shè)計了兩種保護(hù)電路。在電池組進(jìn)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(hù)；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(dǎo)致的電池?fù)p壞。通過在單體電池管理電路和充電機(jī)之間建立相應(yīng)聯(lián)系，使得充電機(jī)能實時獲得各單體電池信息，從而便于充電機(jī)來判斷充電控制過程。在充電機(jī)進(jìn)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(xué)碩士學(xué)位論文中文摘要電池電能的消耗做到微功耗級別。關(guān)鍵詞：均衡充電，模糊控制，電池保護(hù)，過充電，過放電II重慶大學(xué)碩士學(xué)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
