混合动力汽车用铅酸蓄电池均衡控制策略研究

【摘要】：混合动力汽车蓄电池多采用串联方式连接,由于各单体蓄电池在制造、初始容量、电压、内阻以及蓄电池组中各单体蓄电池的温度等方面均不完全相同,在使用过程中,会造成某些单体蓄电池的过充电和过放电现象。在放电过程中,该单体蓄电池的电压低,又丧失了放电的能力,这时它就成为了一个用电器,其它尚有容量的蓄电池就串联起来给它充电,出现蓄电池的反极现象,使得整个蓄电池组不能够正常工作,同时对反极的蓄电池寿命造成极大的影响。在充电过程中,首先放完电的蓄电池,又会首先被充满,这样就会出现过充电现象,使得整个蓄电池组不能正常被充满电。实际上一组蓄电池实际放电的容量是由实际容量最小的那块蓄电池所决定的,即该块蓄电池容量告罄时,其它蓄电池无法继续工作。充电过程中也是如此。因此在混合动力汽车的储能蓄电池工作过程中,蓄电池间的不均衡性是影响蓄电池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组均衡控制系统进行了理论分析和仿真实验,具体进行了如下研究: 1、进行了铅酸蓄电池的充放电特性实验,根据取得的实验数据,分析确定了SOC 的估算策略,建立了蓄电池的充放电动态模型; 2、分析了铅酸蓄电池充放电过程中的不一致特性,确定了蓄电池不一致特性统计规律模型; 3、根据蓄电池的充放电动态模型和不一致特性统计规律模型,分析建立了均衡充电控制策略,电池能量分流充放电均衡控制策略,进行了蓄电池充放电能量均衡控制仿真; 4、建立了电动机物理模型、铅酸蓄电池模型,并利用ADVISOR 软件中相关模型,描述了混合动力汽车用电池均衡系统。利用均衡充放电系统的不平衡判断和电池能量分流充放电均衡控制策略,对混合动力汽车均衡系统模型进行了仿真控制。 【关键词】：混合动力 蓄电池 均衡管理 控制策略
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：U469.7
【目录】：

• 中文摘要4-5
• 英文摘要5-8
• 1 绪论8-17
• 1.1 课题来源及意义8-9
• 1.2 动力电池分类9-12
• 1.3 SOC 估算策略现状12-14
• 1.4 蓄电池均衡充电策略现状14-16
• 1.5 论文研究的主要内容16-17
• 2 铅酸蓄电池实验模型17-31
• 2.1 铅酸蓄电池的基本结构组成、工作原理17-18
• 2.2 铅酸蓄电池的工作特性研究18-25
• 2.2.1 电动势和内阻18-19
• 2.2.2 充放电特性19-20
• 2.2.3 密封可维护铅酸蓄电池运行寿命20-23
• 2.2.4 铅酸蓄电池充电接收率(麦斯三大定律)23-24
• 2.2.5 蓄电池的容量24-25
• 2.3 SOC 的计算25-29
• 2.3.1 模型描述26
• 2.3.2 模型参数的识别26-29
• 2.3.3 铅酸电池充放电模型在恒流放电试验中的验证29
• 2.4 本章小结29-31
• 3 混合动力电动汽车用蓄电池不一致的影响分析31-41
• 3.1 蓄电池组不一致性现象31-32
• 3.2 使用中蓄电池不一致性扩大的化学原因分析32-34
• 3.2.1 蓄电池过充电及其影响32
• 3.2.2 充电接受能力与过充电32-33
• 3.2.3 蓄电池极板硫化与充电可接受电流33
• 3.2.4 充电接受能力差异对蓄电池充电的影响33-34
• 3.2.5 蓄电池过放电及其影响34
• 3.3 使用中蓄电池不一致性扩大的物理原因分析34-37
• 3.3.1 容量不一致34-35
• 3.3.2 电阻不一致性35-36
• 3.3.2.1 串联组35
• 3.3.2.2 并联组35-36
• 3.3.3 电压不一致36-37
• 3.4 蓄电池组中各蓄电池电荷量不一致影响的试验与分析37-39
• 3.4.1 蓄电池电荷量不一致的外部特征37
• 3.4.2 蓄电池电荷量不一致的试验分析37-39
• 3.4.2.1 充放电能量转换效率下降38-39
• 3.4.2.2 蓄电池充放电效率下降39
• 3.4.2.3 影响其它蓄电池的使用寿命39
• 3.4.2.4 蓄电池组的输出功率下降39
• 3.5 提高电池一致性的措施39-40
• 3.6 本章小结40-41
• 4 铅酸电池的均衡充电控制策略41-52
• 4.1 电池组不均衡规律统计分析41-44
• 4.2 电池组不均衡情况分类44-45
• 4.3 电池智能均衡控制的建模45-49
• 4.3.1 单体电池的不均衡特性的建模45-46
• 4.3.2 电池能量分流充放电均衡控制的建模46-49
• 4.3.2.1 现有电池均衡控制方案分析46-47
• 4.3.2.2 电池能量分流充放电均衡控制的建模47-49
• 4.4 能量分流充放电控制策略49-51
• 4.5 本章小结51-52
• 5 混合动力汽车用电池能量均衡仿真52-58
• 5.1 电池能量均衡系统各子系统模型52-54
• 5.1.1 电机模型52-53
• 5.1.2 电池模型53-54
• 5.1.3 车辆附属部件模型54
• 5.2 能量分流充放电控制策略仿真模块54-57
• 5.3 本章小节57-58
• 6 结论58-60
• 致谢60-61
• 参考文献61-65
• 附:1.作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录65-67
• 2. 作者在攻读硕士学位期间参加的科研项目情况66-67

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