电动汽车锂离子电池组均衡充电技术研究

论文摘要

电动汽车实用化要解决的关键问题是电池问题,世界各国现都在加强对电池的研究,包括电池本身及其充电方法。目前国内外对电池充电的研究主要集中在充电方法上,对均衡充电也有一定的研究,但控制方法都较复杂,难以实现。串联电池组的不一致性将对电池组充电过程产生重要影响,是任何充电方法都面临而且必须要解决的问题,所以对电池组均衡充电的研究是电动汽车电池研究的一个重要组成部分,对推动电动汽车的实用化进程具有重要的实际意义。本文在分析国内外锂离子电池充电方法和均衡充电方案研究的基础上,采用了基于Buck-Boost的均衡充电电路,设计了模糊均衡充电控制算法,并对此进行了基于MATLAB/SIMULINK平台的建模和仿真。主要研究内容有以下几点:（1）分析了蓄电池组产生不一致性的原因以及危害,说明动力电池均衡研究的必要性,并比较了判定蓄电池均衡的几种理论依据。（2）结合均衡电路的需要,对锂电池的特性做了详细的测试和深入的研究,分析了锂离子电池的电气特性和常用的充电模式,得出了对均衡有指导意义的结论。（3）针对国内外现有的多种均衡方案,比较其在均衡效果、造价、实用性等方面存在的问题。介绍了本文所采用的基于Buck-Boost锂离子电池组均衡电路的工作原理和设计流程,并给出了具体电路和参数设计的结果。（4）提出将模糊控制理论应用到电动汽车锂电池充电技术中。设计基于模糊控制的电压均衡算法,并对模糊控制器（FC）的设计进行了详细的阐述。（5）为了验证模糊控制算法的正确性,作者基于MATLAB/SIMULINK平台搭建了3节锂离子电池串联均衡充电模型,进行了系统的仿真研究,实现了将模糊控制理论应用于锂离子电池组均衡充电控制技术的目的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 论文研究背景和意义
• 1.2 电池组不均衡的原因分析
• 1.3 动力电池均衡研究的必要性和方法
• 1.4 电池组均衡判据
• 1.4.1 以SOC（State of Charge）为均衡依据
• 1.4.2 以电池电压为均衡依据
• 1.5 本论文主要研究内容
• 第二章 锂离子电池关键性能分析
• 2.1 锂离子电池的工作原理及特性
• 2.1.1 锂离子电池的化学特性
• 2.1.2 锂离子电池的电气特性
• 2.2 锂离子电池充电方法
• 2.3 本文采用的锂离子电池充电方法
• 第三章 串联锂离子电池组均衡技术研究
• 3.1 均衡方案分类
• 3.2 现有均衡方案
• 3.3 本文采用的均衡方案
• 3.4 均衡充电电路工作原理
• 3.4.1 Buck-Boost 变换器工作原理简述
• 3.4.2 锂离子电池均衡充电电路
• 第四章 基于模糊控制理论的均衡充电控制器设计
• 4.1 模糊控制系统的设计方法
• 4.2 模糊均衡控制算法设计
• 4.2.1 模糊控制器结构设计
• 4.2.2 模糊均衡算法设计
• 第五章 模糊均衡充电算法仿真研究
• 5.1 单体电池均衡充电模型
• 5.2 模糊均衡算法仿真结果
• 第六章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢