大功率锂电池组多通道主动均衡技术研究

摘要

随着人们环保意识的不断增强，以及全球一次性能源危机的不断加剧，人们开始加快对可再生能源的研究步伐。锂电池因为单体电压高、比容量大、自放电率低而被广泛应用于电动汽车、分布式发电以及不间断电源等相关领域。
　　大功率锂电池组主要针对的是电动汽车（EV）或混合动力汽车（HEV）电池组，电池组容量多为3~60KWh甚至更高。由于锂电池的单体电压较低，一般以串联方式使用。为了能得到更高容量的动力电池组系统，往往会串联上200节单体电池甚至更多的电池。锂电池在串联使用过程中，随着充放电次数的增加，电池间的差异会不断加剧，成为制约其安全、可靠工作的瓶颈，而均衡技术旨在解决由于电池间参数不一致造成的过充过放安全问题和使用寿命问题，已成为近年来研究的热点。
　　本文分析了现有的均衡拓扑结构，从均衡速度、均衡效率以及均衡电路复杂程度对其进了评价，同时说明了其各自的适用场合；分析了电池管理系统中的两个关键技术：参数检测技术和均衡控制技术，使用了一种适合于大功率锂电池组的主从式架构的双向多通道的主动均衡技术方法；设计了基于反激式变换器的主动均衡模块和电压及温度在线检测模块，所设计的均衡模块可以实现单体电池与电池组之间能量的双向流动，最大均衡电流达到5A，电压检测模块精度2mV。最后，在研制的电池管理系统上进行参数检测试验和均衡试验，试验结果表明，本系统均衡效率高可以用在大容量锂电池组。

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1 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 大功率电池发展概述

1.3 电池管理系统概述

1.4 本课题的主要研究内容

2 均衡技术研究与分析

2.1 参数检测方法研究

2.2 均衡电路研究

2.3 多通道主动均衡技术

2.4 本系统采用的均衡技术

2.5 本章小结

3 系统硬件设计

3.1 系统方案设计

3.2 均衡模块电路设计

3.3 PCB布局

3.4 本章小结

4 系统软件设计

4.1 软件功能设计

4.2 开发环境介绍

4.3 系统软件设计

4.4 上位机设计

4.5 本章小结

5 测试与验证

5.1 测试条件

5.2 驱动波形实验

5.3 参数检测试验

5.4 均衡测试

5.5 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的与学位论文内容相关的学术

附 录1