锂离子蓄电池均衡管理单元的研究与设计

摘要

锂离子电池技术的迅速发展使得大容量的串联锂电池组应用越来越广泛。但是，由于技术水平和生产工艺的限制，电池组中的单体电池不能保证性能参数全部一致，随着电池充放电的不断进行，差异性会越来越大，从而影响锂电池组的高效稳定运行。为此，本课题针对锂电池组均衡管理单元进行了研究与设计。
　　首先分析了双向DC-AC变换器均衡拓扑，研究了其工作原理和工作过程。利用该拓扑搭建了电池均衡模型，并对其进行了仿真研究，验证了均衡工作的可行性，得到了在不同参数下的均衡效果。为了解决环境因素造成的谐振频率改变问题，设计了锁相环控制策略，确保了均衡拓扑始终工作在低损耗状态。
　　针对目前均衡系统通用性差、可靠性低的问题，采用了主从式总体架构和模块化的设计方法，设计了均衡管理单元的整体方案。将均衡管理单元分为了控制模块、均衡模块以及保护模块。依据各模块功能和设计指标要求，对各模块进行了相应的设计，并设计了显示电池电压信息的上位机界面。
　　针对目前锂电池组电池电压检测误差大这一问题，结合课题中均衡拓扑结构，设计了高精度的电池电压检测方案。对检测电路的误差进行了分析研究，分别提出了硬件补偿方案和软件补偿方案。
　　搭建了均衡管理单元的实验平台，对锂电池均衡过程做了分析研究。在不同的参数下，验证了锁相环工作的可靠性，仿真验证了电池保护模块的可行性。最终证明所搭建的锂电池均衡管理单元实验平台性能良好，能够满足各项指标要求。

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第1章 绪 论

1.1课题研究的背景和意义

1.2 锂电池组不一致现象分析

1.3 国内外均衡管理研究现状及分析

1.4 锂电池组均衡管理单元的发展趋势

1.5 本文主要研究内容

第2章 双向DC-AC变换器均衡拓扑的分析

2.1 引言

2.2 双向DC-AC变换器均衡拓扑

2.3 双向DC-AC变换器均衡拓扑仿真研究

2.4 本章小结

第3章 均衡管理单元整体设计

3.1 引言

3.2 锂电池均衡管理单元整体方案设计

3.3 均衡管理单元控制模块设计

3.4 均衡模块整体设计

3.5 BY-PASS保护模块方案设计

3.6 显示界面设计

3.7 本章小结

第4章 电池电压检测电路及精度补偿方案设计

4.1 引言

4.2 检测电路设计及测量分析

4.3 误差分析及补偿方案设计

4.4本章小结

第五章 锂离子蓄电池均衡管理单元实验分析

5.1 引言

5.2 实验平台

5.3 实验分析

5.4 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢