車用鋰電池管理系統中的均衡技術研究.pdf

1、受限于單體鋰電池的電壓和容量，車用鋰電池組常常需要將成百上千個單體鋰電池串并聯成組使用。但由于生產工藝的不一致性和使用過程環(huán)境的不一致性，單體電池間總是存在著無法消除的不一致性。單體鋰電池在成組后，在使用壽命、可用容量以及放電功率等方面遇到的情況遠比單體電池來得復雜。為此需要的電池管理系統中加入均衡技術，均衡技術可以減弱電池之間不一致性對電池組的影響，從而提高電池組的容量利用率，減緩電池組衰老速度，延長電池組使用壽命。
　　本文中

2、圍繞著均衡技術中的均衡策略和均衡電路拓撲兩個方面展開研究。受成本的約束，實際使用中電池管理系統所用的嵌入式芯片通常不會具有非常強大的運算性能，本文從此實際使用的需求出發(fā)，在對國內外電池均衡技術研究充分了解的基礎上，以串聯鋰電池組作為研究對象，著重研究模塊化可擴展能力強，電路結構簡單，同時具有一定均衡效率和均衡速度的均衡系統。主要的工作如下:
　　(1)對鋰電池主要生產環(huán)節(jié)進行研究，分析了不一致性的產生原因。結合電動汽車使用過程對鋰

3、電池組不一致性進一步惡化的原因進行了分析，最后探討了鋰電池組不一致性問題在使用中的影響。
　　(2)對比不同的均衡變量，電池荷電狀態(tài)(State of Charge，SOC)相比電池電壓能更好反應電池組的不一致性，相比電池容量具有可實時獲得的優(yōu)點，因此選擇了SOC作為電池組的均衡策略的均衡判據。對常用的SOC估計算法進行了研究比較，針對實際使用中嵌入式芯片計算能力較弱的特點，使用融合的開路電壓法和安時法作為基礎SOC估計算法，同時

4、針對鋰電池使用中的老化現象，提出了一種應對鋰電池老化的SOC估計修正算法。
　　(3)比較了不同形式的均衡電路拓撲形式后，綜合考慮擴展性，成本，均衡速度和均衡效率，選取了基于變壓器的非能耗型均衡電路拓撲結構。提出了一種基于LTC3300-1芯片的反激式變壓器主動均衡電路設計。借助最新的面向主動均衡的芯片，可減小電路的復雜性，降低電路開發(fā)成本。對反激式變壓器設定參數和電路的控制參數通過理論計算和仿真模擬的手段進行了獲得。