毕业设计(论文)开题报告周文慧.docx

毕业设计（论文）开题报告 题 目：纯电动汽车锂电池组均衡策略研究 专 业 电气工程及其自动化 学 生 周文慧 学 号 130230233 班 号 1302302 指导教师 张扬 日 期 2017年1月 PAGE \* MERGEFORMAT- 6 - 1．课题背景及研究的目的和意义 1.1课题背景 随着能源危机和环境污染问题在全球汽车产业发展过程中的重要性越来越多地被提及在各个层面, 电动汽车的无(低)污染优点，使其成为当代汽车发展的主要方向，因此纯电动汽车的研究越来越受到重视。 作为目前唯一可以产业化的纯电动汽车，其主要能源的动力电池是关键的部分。锂离子电池是目前纯电动汽车上应用最广泛的动力电池类型，在能量密度、循环寿命、自放电率等方面具有明显优势。正负极材料的电极电势决定了目前单节锂离子电压标称只有不到 4V，而驱动纯电动汽车需要的电池电压高达上百伏甚至数百伏，因此必须将多节电池串联起来组成电池组，才能达到所需的电压等级，一般纯电动汽车电池组中用于串联的单体电池至少几十节以上，有些达到上百节。当多节电池串联成组时，由于单体性能差异所引起的电池组不一致性问题就变得尤为明显。这里提到的不一致性问题指的是串联电池组内各单体之间存在的性能差异现象，其最显著问题就是单体电池 SOC 的不一致[1]。由于不一致性的存在，锂离子电池组的可用容量和循环寿命远低于单体电池，电池效能得不到充分发挥，影响电动汽车的续驶里程。 为了使电池组的使用容量最大化，需要对电动汽车用磷酸铁锂动力电池组进行均衡充电，实时检测各单体电池特征参数，并维持各单体电池 SOC 差异在容许范围之内[2]。这就需要通过电池组均衡技术来完成。 1.2研究的目的和意义 锂电池组内单元的不均衡问题至少会带来如下问题：电池组总容量得不到充分利用；成本极大提高；可能造成电池单元的故障甚至损坏；造成安全隐患需要更多的检测和控制电路进行电池管理。因此在电池管理系统基础上引入均衡技术，对电池组进行均衡管理，既可以弥补初始性能差异造成的不一致性问题，有效???均衡可以使电池的荷电状态保持一致,充电时同时充满放电时同时放完,使锂电池组的总体性能达到最优[3]。 2．国内外在该方向的研究现状及分析 2.1国外现状及分析 国外均衡电路的研究随着电动汽车的研发和电池组的广泛使用就早已起步，早期的均衡主要是用分流电阻来进行的，效率较低，但因为简单可靠，至今仍是工业界常用的均衡方法。很多国外大型公司也为此开发了专用芯片,美国intersil公司最近研发的一系列芯片工SL92OS/16/17可以做到最多12节串联的小容量铿离子电池均衡。布鲁塞尔自由大学的 Mohamed Daowd 等人选取 SOC 作为均衡变量，在 Simulink环境下搭建均衡系统模型，对改善电池组不一致性的效果进行了仿真验证。Preh GmbH 公司提供的具有能量耗散式均衡功能的 BMS 就已经被宝马公司 ActiveE 混合动力汽车所采用。 2.2国内现状及分析 电池组很早就在各行各业得到广泛应用，比如潜艇、卫星等都以电池组作为储能设备，但国内电池组均衡技术研究起步却是同同近几年新能源汽车产业在世界范围内飞速发展密切相关，作为电池管理系统核心模块之一的均衡技术引起国内外学者广泛关注，国内各大研究所、各大汽车公司和零部件供应商也在该领域不断加大投入，并取得了一定的成果。 例如： 北京理工大学的程夕明等人针对 Top（顶部）和 Bottom（底部）两种控制策略以电压作为均衡变量提出了基于最大 PWM 占空比的脉冲控制方法，并进行了仿真及试验验证。中南科技大学的熊永华等人在将锂动力电池划分为区域模块与全局模块两层的基础上，提出一种融合区域均衡和全局均衡的多层次协调均衡方法，使用 SOC 作为均衡判据，实现系统充电与非充电过程的主要双向均衡，并通过试验进行了验证。 3．研究内容及拟解决的关键问题 3.1研究内容 本课题的主要目的是研究基于纯电动汽车锂电池组的均衡策略，其主要研究内容如下： (1) 动力锂电池组不一致性机理分析。外部环境及使用工况会加速锂离子电池组一致性状况的恶化，并通过电压、容量、内阻的外部特征参数表现出来[4]，进而影响其使用特性，因此在建立锂电池组模型的基础上，需要对锂离子电池不一致性产生的原因及表现展开分析并提出解决方案。 (2) 动力锂电池组均衡电路设计。均衡电路拓扑结构包括能量耗散式均衡电路拓扑结构和能量非耗散式均衡电路拓扑结构两种结构，需要从均衡速度，均衡效率，电路控制等几个方面加以对比选择。 (3) 均衡控制策略研究