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纯电动汽车蓄电池充电系统的研究

芮秀凤  
【摘要】:随着节能和环保意识的增强,在全球各国政府和汽车厂商的合力推进下,电动汽车得到迅速发展,特别是纯电动汽车,因其真正实现“零排放”,成为重要的城市绿色交通工具之一。动力电池是纯电动汽车唯一的动力源,也是电动汽车的关键技术,其性能直接制约着电动汽车的使用寿命、续航里程及经济成本等。锂电池因其体积小、重量轻、循环周期长、无记忆效应、单体工作电压高及性价比高等优点,成为电动汽车动力源的首选,被广泛的应用于航空、航海、交通、通讯等高科技领域。随着锂电池的广泛应用,对其充放电技术也越来越科学、合理,本课题采用的是去极化脉冲快速充电,该法能使电池组在半小时内,快速充电到50%~80%容量,可消减电池极化和减少析气,延长电池寿命。为了保障电池组使用安全和耐久,增加了电池管理系统,能够实时的监测和管理电池组的工作状态和均衡充放电,确保动力电池和整车的安全、可靠。 锂电池组充放电系统主要包括可逆PWM整流装置、双向DC/DC充放电装置、电池管理系统装置及锂电池组。系统的整流部分采用的是三相电压型PWM整流器,为其提供稳定可靠的直流电压,实现了单位功率因数、电能双向流动、低谐波污染等功能,且对其工作原理、数学模型及控制策略等进行了详细的解析。充放电部分选用双向DC/DC变换器,通过对其降压充电和升压放电的控制,且选用去极化脉冲快速充电,缩短充电时间、延长寿命。PWM整流器与DC/DC变换器组成V2G,实现网侧和电动汽车的电能双向交换,具有节能、环保特点。为了确保锂电池组和整车系统的安全性,本系统设置了锂电池管理系统,对电动汽车的动力电池进行实时、有效的监控,通过对电池组的充放电电流、电压、温度等数据的检测,估算出锂电池组的SOC值,最后通过CAN总线与其他的控制系统进行信息传输,实现电池组均衡充放电、热量管理等。使充放电装置更趋于人性化、智能化、便捷化,满足人们日常需求。 本课题最后通过MATLAB/Simulink软件,分别对系统的PWM整流部分和DC/DC变换器部分进行建模仿真和波形分析,最后给出了整个系统的仿真波形,说明该系统实现了锂电池组的去极化脉冲快速充电、电能的双向可逆流动,单位功率因数,低谐波污染、超调小等。满足电动汽车充电装置的需求。 图[73]表[2]参[50]


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