充放電控制策略對蓄電池效率和壽命的影響研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人們對蓄電池的依賴程度越來越高。一方面電力系統(tǒng)要求的不間斷供電，使蓄電池作為備用電源給設(shè)備供電，起到“削峰填谷”的作用;另一方面“十三五”規(guī)劃中提出，實施新能源汽車推廣計劃，提高電動車產(chǎn)業(yè)化水平。電動汽車的發(fā)展離不開蓄電池，蓄電池的充放電效率和壽命是制約電池儲能技術(shù)和電動汽車發(fā)展的關(guān)鍵因素之一，但國內(nèi)外研究主要集中于蓄電池的建模、電壓電流的測試以及修復(fù)，對電池的充放電效率和壽命的研究較少。本文以鉛酸蓄電池的充放電效率和壽

2、命為研究對象，設(shè)計了一套充放電效率測試系統(tǒng)。在此平臺上，測試鉛酸蓄電池在不同充放電策略下的充放電效率和壽命，通過分析測試數(shù)據(jù)，得出提高充放電效率和壽命的控制策略。本文主要工作可以總結(jié)為以下四個方面:
　　(1)鉛酸蓄電池電化學(xué)原理和基本參數(shù)的分析
　　根據(jù)鉛酸蓄電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，著重分析了其在充電和放電過程中的電化學(xué)原理，研究了不同充放電的控制方式及其對蓄電池充放電效率和壽命等參數(shù)的影響，最后詳細(xì)介紹了蓄電池充放電效率和壽命的

3、測試方法。
　　(2)充放電效率測試系統(tǒng)的設(shè)計
　　該系統(tǒng)以型號為TMS320F28335的DSP芯片為控制核心，主要由硬件電路設(shè)計和軟件程序編寫兩部分組成。其中，硬件設(shè)計主要分為充放電單元、檢測單元、驅(qū)動單元以及輔助電源的設(shè)計;軟件部分包括主程序設(shè)計、充放電控制程序設(shè)計以及通訊程序設(shè)計。它能夠?qū)Τ浞烹婋妷弘娏鞯脑O(shè)置，顯示蓄電池端電壓、電流、容量以及電量，并通過RS485通訊將數(shù)據(jù)上傳至上位機，方便數(shù)據(jù)的管理和分析，實現(xiàn)了蓄

4、電池充放電效率的測試。最后通過對牽引用（電動車專用）12V36Ah鉛酸蓄電池進(jìn)行測試實驗，驗證了該系統(tǒng)的可行性。
　　(3)充放電控制策略對蓄電池效率影響的分析
　　以牽引用（電動車專用）12V120Ah鉛酸蓄電池為測試對象，通過充放電電流為5.2A、12A、20A和40A的測試實驗，得到不同充放電電流下的充放電效率，通過分析測試數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，20A充放電時電池的充放電效率達(dá)到最大為86％。在MATLAB中對20A充放電策略下的

5、電壓及電流數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得到擬合函數(shù)。通過控制充放電電壓和電流按照該擬合函數(shù)變化，就可以實現(xiàn)充放電效率最大化。
　　(4)充放電控制策略對蓄電池壽命的影響分析
　　對電池進(jìn)行循環(huán)壽命測試實驗，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)分析不同充放電電壓和放電深度對電池壽命的影響。著重分析了20A放電電流下蓄電池壽命，對蓄電池進(jìn)行300次的壽命測試實驗，每10次進(jìn)行一次容量測試，得到蓄電池容量保持率的變化曲線。發(fā)現(xiàn)電池在20次循環(huán)時開始進(jìn)入穩(wěn)定期，250次