电动车电池组串联充电分流均衡控制实验研究

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.该论文在分析国内外动力电池充电方法和均衡充电研究的基础上,采用分流均衡的均衡充电方案,从理论上和实验上进行了初步研究和探讨,旨在寻找一种简单实用的分流均衡充电控制方法.主要研究内容有以下几点:1.在大量充电实验数据的基础上,总结出动力电池的充电规律,建立状态最好和最差电池单体模型的经验模型.其中包括:选择论文充电方法,电池状态好差的判断标准,模型输入输出参数的选择,电池建模.2.结合导师课题中采用的半导体制冷(20A)式均衡分流执行器,建立起分流控制均衡充电系统的模型并进行仿真分析.其中包括:均衡点的定义,系统建模与仿真,找到理论上状态最好和最差电池的均衡点.3.设计和制作出分流均衡检测控制电路,实现电池充电各参数的检测,并对串联电池组进行分流均衡充电实验,通过分析均衡充电实验数据来探讨不同状态电池的均衡点规律.4.基于电池系统模型的复杂性,提出了均衡充电智能控制.并设计了均衡分流充电模糊控制器,建立了均衡充电模糊控制系统的模型并进行了仿真.5.提出基于普通数字单片机和模糊单片机的模糊控制均衡充电系统的设计方案.在该论文研究结果的基础上,可以开发出基于普通单片机或模糊单片机的均衡充电系统,对串联电池组的充电进行均衡控制,解决在充电过程中因电池单体间的不一致而带来的各电池单体不能同时充足电和发热等问题.

目录

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第一章铅酸动力蓄电池充电国内外发展现状

1.1电动汽车的国内外研究现状

1.2铅酸蓄电池充电的发展及现状

1.2.1恒定电流充电法

1.2.2恒定电压充电法

1.2.3采用控制手段实现变流充电

1.2.4去极化充电法提出的背景及发展

1.3均衡充电的发展及现状

1.3.1电池组的不均衡及其充电危害

1.3.2均衡充电的发展与现状

1.4论文的主要内容

1.4.1电池组均衡充电要求

1.4.2论文的目的

1.4.3论文主要研究内容

1.4.4研究的难点

第二章蓄电池的基本概念与充电特性

2.1蓄电池的基本概念

2.1.1铅酸蓄电池工作原理

2.1.2蓄电池的基本概念

2.2蓄电池充电的基本特性

2.2.1马斯定律

2.2.2铅酸蓄电池恒压和恒流充电特性

2.2.3论文充电方法的选择

第三章铅酸电池建模与均衡充电控制系统仿真分析

3.1均衡充电系统建模的思路

3.2铅酸蓄电池模型选择

3.2.1铅酸蓄电池建模现状分析

3.2.2论文选择基于实验数据的经验模型

3.3铅酸蓄电池恒压充电经验模型的建立

3.3.1论文的实验安排

3.2.2状态好和差电池的判断

3.2.3模型输入参数的选择

3.2.4模型输出参数的选择

3.2.5恒压充电的特性分析

3.2.6状态好和差电池单体经验模型的建立

3.4均衡充电控制系统的建模与仿真

3.4.1分流控制均衡充电的基本思想

3.4.2均衡点定义

3.4.3均衡控制的电池组组合方案的确定

3.4.4分流控制均衡充电系统仿真目的

3.4.5较差电池分流以后端电压变化规律的确定

3.4.6控制系统模型的建立

3.4.7试验确定不同状态电池均衡点规律

第四章基于89C52的均衡充电硬件电路设计

4.1均衡充电电路的总体设计方案

4.2硬件电路的设计

4.2.1控制系统电路元器件的选择

4.2.2电路各部分与单片机的接口

4.2.3软件编程

4.3半导体制冷器简介

4.3.1珀尔帖效应和半导体制冷

4.3.2半导体制冷器

第五章模糊控制在均衡充电中的应用

5.1智能控制的基本设计方法

5.1.1经典和现代控制理论面临的问题

5.1.2智能控制的基本设计方法和特点

5.2模糊控制思想的提出

5.3模糊控制器基本原理

5.4均衡充电模糊控制器的设计

5.5模糊控制均衡充电系统的建模与仿真

5.5.1均衡充电模糊控制器的建模

5.5.2模糊控制均衡充电系统的建模与仿真

5.6模糊控制均衡充电系统硬件电路的设计

5.6.1基于普通数字单片机的设计方案

5.6.2基于模糊单片机的设计方案

第六章论文总结与研究展望

6.1论文总结

6.2均衡充电研究展望

致 谢

参考文献

附录A攻读学位期间发表论文及参与课题（鉴定）情况

附录B状态最好和最差电池仿真与实测数据相对误差表

附录C主控板电路图

附录D电压采样板电路原理图