混合动力汽车电池组均衡技术研究

【摘要】：随着全球的能源危机和环境污染问题越来越严重,人类正在竭尽全力研究新型节能环保汽车。混合动力电动汽车有传统汽车和纯电动汽车的优点,满足了当今世界各国政策的要求,它步入了飞速的发展阶段。但是动力电池技术成为了混合动力汽车的急需解决的难题,其中解决电池组的不一致现象是最关键的问题。本文以混合动力汽车动力电池组为科研对象进行了智能控制的研究。首先对混合动力汽车和电池做了简单介绍,总结了现有的均衡技术的发展现状和均衡的目的与意义。然后对铅酸蓄电池的工作特性和工作原理进行了详细介绍。最后本文通过分析现有的均衡方案,选择了电感式双向均衡方案,并对均衡系统的结构、硬件设计做了详细说明。利用Matlab软件建立了电池组均衡控制系统模型,并对所建模型进行了仿真实验,分析了仿真结果,证明了该方案的可行性。本文还在硬件的基础上,通过编写软件部分的程序来实现电池均衡管理系统的功能。在CCS3.3开发环境中完成了蓄电池组电压以及电流的采集、均衡控制和通信系统的程序设计和编写。 【关键词】：混合动力汽车 电池组 均衡控制 Matlab 仿真实验
【学位授予单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U469.72;TM912
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-13
• 1.1 混合动力汽车概述8-9
• 1.2 动力电池的发展现状9
• 1.3 电池均衡管理系统的发展现状9-10
• 1.4 混合动力汽车电池组技术难题10-11
• 1.5 本文主要的工作11-13
• 第二章 铅酸电池特性及电池模型13-23
• 2.1 铅酸电池特性13-16
• 2.1.1 电池容量13
• 2.1.2 开路电压13-14
• 2.1.3 电池开路电压与SOC的关系14
• 2.1.4 电池内阻14
• 2.1.5 充放电特性14-16
• 2.2 蓄电池的不一致性16-18
• 2.2.1 产生不一致性的原因16-17
• 2.2.2 蓄电池不一致造成的影响17-18
• 2.3 铅酸蓄电池模型的综述18-22
• 2.3.1 电池建模的意义18
• 2.3.2 Rint模型18-19
• 2.3.3 戴维宁电路模型19
• 2.3.4 PNGV电路模型19-20
• 2.3.5 三阶等效电路模型20-21
• 2.3.6 使用模型21-22
• 2.3.7 神经网络模型22
• 2.4 小结22-23
• 第三章 电池组的均衡方法23-32
• 3.1 针对电池组不一致性控制的主要方法23
• 3.2 电池均衡的判断标准23-25
• 3.2.1 以电池SOC为均衡判断标准23-24
• 3.2.2 以电池容量为均衡判断标准24
• 3.2.3 以电池电压为均衡判断标准24-25
• 3.3 现有典型的电池均衡方案25-30
• 3.3.1 电阻能量耗散型均衡方案25
• 3.3.2 开关电容式均衡方案25-27
• 3.3.3 双向DC-DC变换器式均衡方案27
• 3.3.4 变压器均衡方案27-29
• 3.3.5 电感式均衡29-30
• 3.4 均衡方案应用存在的问题30
• 3.5 均衡电路的选择30-31
• 3.6 小结31-32
• 第四章 电池均衡管理系统硬件的设计32-43
• 4.1 均衡管理系统硬件设计的总图32-33
• 4.2 TMS320F2812芯片的概述33-34
• 4.3 测量模块电路的设计34-39
• 4.3.1 采集电压电路设计34-36
• 4.3.2 A/D转换模块设计36-37
• 4.3.3 电流采集电路设计37-39
• 4.4 均衡电路的设计39-41
• 4.5 MOSFET管驱动电路的设计41-42
• 4.6 电池组温度检测电路42
• 4.7 小结42-43
• 第五章 均衡系统模型建立及系统仿真43-55
• 5.1 电池模型的选用43-44
• 5.2 均衡系统的控制策略44-45
• 5.3 建立均衡电路的Simulink模型45-46
• 5.4 均衡管理系统仿真的实现46-51
• 5.4.1 充电状态均衡仿真46-49
• 5.4.2 放电状态均衡仿真49-51
• 5.5 电阻均衡方案对比仿真51-54
• 5.6 仿真结果分析54
• 5.7 小结54-55
• 第六章 电池均衡管理系统软件设计55-71
• 6.1 软件开发环境CCS的简介55
• 6.2 均衡系统的软件系统的实现55-59
• 6.2.1 电池数据采集程序的设计56-59
• 6.2.2 均衡控制程序的设计59
• 6.3 通信模块的设计59-63
• 6.3.1 基于Labview的通信模块59-61
• 6.3.2 通信的实现61-62
• 6.3.3 数据通信功能62-63
• 6.4 通信测试63-64
• 6.5 以太网.通信64-70
• 6.5.1 通信模块的实现64-68
• 6.5.2 通信模块功能的实现68-70
• 6.6 小结70-71
• 第七章 总结与展望71-73
• 参考文献73-76
• 致谢76-77
• 个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文77

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