鋰電池組均壓控制系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì).pdf

1、隨著能源短缺局面的出現(xiàn)和環(huán)境污染的加劇，各種可再生能源的開發(fā)利用被提上日程，走可持續(xù)性發(fā)展道路是全球化的趨勢(shì)。世界各國(guó)爭(zhēng)相開發(fā)混合動(dòng)力和純電動(dòng)汽車、光伏、風(fēng)能發(fā)電等新能源應(yīng)用技術(shù)以盡量減少對(duì)石油等不可再生資源的依賴，這些電設(shè)備都需要能量存儲(chǔ)裝置將電能存儲(chǔ)起來。鋰電池組以其端電壓高、自放電率低、能量體積比大和沒有記憶效應(yīng)等優(yōu)良的性能得到了廣泛應(yīng)用，但是串聯(lián)鋰電池組在使用的過程中會(huì)因?yàn)閱误w電池間的能量狀態(tài)不一致而造成單體電池的損壞，這就需要

2、對(duì)電池組進(jìn)行能量的均衡，以保持所有電池能量狀態(tài)的一致，延長(zhǎng)電池組的使用壽命。目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)對(duì)串聯(lián)鋰電池組的能量均衡問題進(jìn)行了相關(guān)研究，在均衡電路的結(jié)構(gòu)和均衡控制算法上存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜不易實(shí)現(xiàn)，控制精度差、均衡效率低等問題。針對(duì)這一現(xiàn)狀，論文提出了一種改進(jìn)的Cuk型雙向無損均衡電路和模糊-PI復(fù)合控制器對(duì)鋰電池組進(jìn)行能量均衡控制，論文是以電池的電壓來代表其能量狀態(tài)，所以文中提到的能量均衡控制即均壓控制。論文的主要工作如下：
　　

3、①提出了一種改進(jìn)的Cuk型雙向無損均衡結(jié)構(gòu)，消除了原來電路存在的實(shí)現(xiàn)困難、輕便性差和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題，建立了鋰電池組充放電分布式能量控制系統(tǒng)，并根據(jù)此系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)，研究了能量傳輸途徑和交換過程，建立了系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。
　　 ②針對(duì)改進(jìn)的Cuk型雙向無損均衡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，研究了目前已有的均衡控制算法(模糊控制)，并結(jié)合鋰電池組系統(tǒng)的模型，改進(jìn)了傳統(tǒng)的模糊控制即將PI控制引入到模糊控制中形成模糊-PI復(fù)合控制器，消除了原來存在的控制精度

4、差、電壓震蕩等不足，解決了能量的分布式控制算法問題。
　　 ③針對(duì)提出的雙向無損均衡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和控制方法，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，包括系統(tǒng)電壓、電流、溫度的采樣，能量均衡，MOSFET變壓器隔離驅(qū)動(dòng)控制，充放電控制，人機(jī)接口和電源等電路的設(shè)計(jì)。經(jīng)調(diào)試各功能模塊工作良好，滿足后續(xù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證工作。
　　 ④通過實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析了幾種均衡電路的實(shí)驗(yàn)效果，也對(duì)模糊和模糊-PI兩種控制算法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和比較分析，給出了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，本文提

5、出的均衡電路和控制算法效率較高。并將模糊-PI復(fù)合控制算法應(yīng)用于本文提出的新型均衡控制硬件平臺(tái)上，解決了串聯(lián)鋰電池組系統(tǒng)充放電過程的電能均衡控制問題。
　　 論文針對(duì)目前鋰電池組均衡控制技術(shù)中存在的問題，研究比較了目前的均衡電路結(jié)構(gòu)和控制算法，針對(duì)其存在的缺點(diǎn)，提出了一種新型的均衡電路結(jié)構(gòu)和模糊-PI控制算法對(duì)鋰電池組進(jìn)行能量均衡控制，設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，并進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)比較分析，最終表明論文提出的能量均衡電路和模糊-PI控制器結(jié)