混合动力车用电池均衡方案研究

摘要

随着全球汽车工业的迅猛发展，石油资源供应的日趋紧张，世界各国积极寻求代用燃料或者减少燃油的消耗量，大力开发新型节能环保汽车。在这种环境下，融合内燃机汽车和电动汽车优点的混合动力汽车异军突起，在世界范围内成为新型汽车开发的热点。然而，车辆恶劣的运行环境以及对电池高的性能要求使得电池技术成为混合动力汽车发展的瓶颈。
　　 为了达到一定的电压功率等级，车用电池需要串联成组使用。由于各单体电池在初始容量，自放电率，库伦效率等方面不完全相同，使得电池组各单体存在不一致现象，在经过多次充放电循环后还会扩大这种不一致性，导致电池整组的可用容量减小，电池利用率下降，严重时还会影响电池组的使用寿命。因此在混合动力汽车电池工作过程中，电池单体间的不一致性是影响电池组工作的一个非常有害的因素，对电池组进行均衡控制是十分有必要的。
　　 本文针对混合动力汽车用电池的不一致现象，通过对现有的均衡方案进行分析，提出了适合混合动力车用电池的控制模块及均衡方案，实现了对单体电池电压自动检测及均衡功能。采用多节电池监控芯片LTC6802，使每次执行电压测量时间都可以在13ms之内完成，提高了电压检测效率。同时对温度和风机的过温控制，避免电池发生热管理的问题。电池的均衡电路设计采用简单可靠的放电均衡方式，并在设计中采用基于电池外电压的SOC均衡策略，使电池组均衡效率提高的同时最大限度的控制均衡电路的温度，防止检测模块发生热失衡现象。本文还在不同情况下对检测模块进行了实验测试，均衡效果明显，电路运行稳定。

目录

文摘

英文文摘

致谢

1. 引言

1.1 课题背景及意义

1.1.1 混合动力汽车的发展现状

1.1.2 车用电池的分类

1.1.3 混合动力车对电池性能的要求

1.1.4 均衡的意义

1.2 均衡技术研究现状

1.2.1 锂离子电池技术瓶颈

1.2.2 均衡方法现状

1.3 论文的主要任务

2. 电池组均衡原理及策略

2.1 电池组不一致现象

2.1.1 电池组不一致性产生的原因

2.1.2 电池组不一致扩大原因分析

2.1.3 电池不一致对电池组性能的影响

2.1.4 针对电池不一致采取的主要措施[14, 24]

2.2 实现均衡的条件

2.3 电池均衡方式

2.4 均衡控制电路选择

2.5 均衡电路的控制方案

2.5.1 均衡方案的判断依据

2.5.2 电池组不一致性情况分类

2.5.3 均衡控制策略对比

2.5.4 均衡控制策略的制定

2.6 本章小结

3. 均衡控制模块设计

3.1 控制板整体结构

3.2 从控模块硬件电路

3.2.1 微处理器

3.2.2 电压测量芯片

3.2.3 均衡电路设计

3.2.4 温度测量

3.2.5 风扇及加热器控制

3.2.6 其他外围电路

3.3 从控模块的软件设计

3.3.1 从控模块主程序

3.3.2 电压测量

3.3.3 温度测量

3.3.4 均衡管理

3.4 本章小结

4. 均衡方案的测试与验证

4.1 成组电池实验平台

4.1.1 实验对象

4.1.2 实验平台

4.2 实验测试

4.2.1 第一种不均衡情况

4.2.2 第二种不均衡情况

4.2.3 实验结论

5. 总结与展望

5.1 论文总结

5.2 论文展望

参考文献

附录A 从控模块电路板

附录B 实验用成组锂电池

作者简历

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