基于电池模型的锂离子蓄电池快速充电研究

摘要

面对大气污染和石油短缺日益严重的问题，电动汽车依靠电能驱动、能源利用率高和零排放等优点成为了众多车企和研发机构的重点研究对象。目前，电动汽车技术迅速发展，但是其蓄电池充电时间长这个瓶颈制约着电动汽车的推广普及。所以，研究蓄电池快速充电技术对加快电动汽车的普及具有十分重要的意义。
　　本研究选用性能优越的锂离子蓄电池做为研究对象，介绍了锂离子蓄电池电化学反应原理，并对电池极化现象进行了分析。以PNGV电池模型为基础，设计了不同条件下的电池性能参数测试实验，并对电池模型参数进行辨识。在对电池模型参数分析并总结其变化规律的基础上，确定了锂离子蓄电池的充电原则，制定了蓄电池的快速充电方法。随后，通过相关实验和测得的电池模型参数确定了充电参数值。考虑到电池参数具有非线性和时变性的特点，选择并设计了蓄电池充电的模糊PID控制器，并且在Simulink环境下搭建了仿真模型，验证了控制器的控制效果。同时，利用搭建的充电实验平台，完成不同充电方法对比实验，结果表明本文讨论得出的组合式充电法能够提高充电速度，缩短电池充电时间。本文设计了锂离子蓄电池充电系统的主电路和控制电路，完成了主电路元器件的参数计算和选型，设计了控制电路中的PIC18F4580单片机工作系统、IGBT驱动电路以及电流电压温度采集电路。最后，根据充电方法设计了软件控制主程序，并对各个子程序进行了流程设计和说明。

目录

第一章 绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2充电技术国内外研究现状及发展趋势

1.3本文结构和研究内容

第二章 锂离子蓄电池模型分析及快速充电方法

2.1 锂离子电池电化学理论研究

2.2电池模型及参数辨识

2.3实验结果对比分析

2.4本文采用的充电策略

2.5本章小结

第三章 蓄电池充电模糊PID控制与充电实验

3.1 控制方法的选择

3.2 模糊PID控制原理

3.3 模糊PID控制器的设计

3.4 仿真与结果分析

3.5实验平台搭建

3.6充电实验与结果分析

3.7本章小结

第四章 快速充电系统的硬件设计

4.1 主电路设计参数与拓扑结构

4.2主电路设计及计算

4.3控制电路的设计

4.4本章小结

第五章 快速充电系统的软件设计

5.1基于PIC的控制软件总体设计

5.2 软件控制系统的子程序设计

5.3本章小结

第六章 总结

6.1本文主要工作

6.2问题及展望

参考文献

致谢