锂离子电池组模块化均衡系统研究

【摘要】：近年来,随着石油资源短缺、环境污染等问题的日益加重,人们致力于发展清洁、安全的交通工具:电动汽车。而锂离子电池作为电动汽车的能源存储装置,其安全性和使用寿命是影响电动汽车整体性能的重要因素。锂离子电池单体的不一致性通常可导致电池组寿命下降甚至影响电池安全性能,所以锂离子电池组均衡系统作为电动汽车能源存储装置的重要组成部分便显得十分重要。 本文通过对锂离子电池综合性能的评价及对基本电池特性的实验研究,选择了针对锂离子电池放电末端的充电均衡方法。为了利于均衡系统适应不同单体数目的电池组,选择了利于模块化设计的单一均衡主控制器配合多个均衡模块化部分的多变压器均衡拓扑结构。均衡主控制器实现均衡控制、与整车控制器通讯等功能;均衡模块化部分实现基于反激变换器的均衡主电路及单体电压检测等功能。 本文分别对此均衡系统的硬件设计及软件实现进行了介绍。硬件设计部分,通过对反激变换器实现的均衡主电路的分析和仿真确定反激变换器电路各项参数,随后对通讯系统、PWM信号发生、MOSFET驱动、反激变压器设计、反激变换器缓冲器设计等部分进行介绍。软件设计部分介绍了所采用均衡策略及I~2C总线通讯、CAN总线通讯、PWM信号发生等部分的软件实现。最后通过实验,验证了均衡系统的工作稳定性及其对于改善电池一致性的效果。