鋰電池組均壓控制系統研究與設計.pdf

1、隨著能源短缺局面的出現和環(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。世界各國爭相開發(fā)混合動力和純電動汽車、光伏、風能發(fā)電等新能源應用技術以盡量減少對石油等不可再生資源的依賴，這些電設備都需要能量存儲裝置將電能存儲起來。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等優(yōu)良的性能得到了廣泛應用，但是串聯鋰電池組在使用的過程中會因為單體電池間的能量狀態(tài)不一致而造成單體電池的損壞，這就需要

2、對電池組進行能量的均衡，以保持所有電池能量狀態(tài)的一致，延長電池組的使用壽命。目前國內外學者已經對串聯鋰電池組的能量均衡問題進行了相關研究，在均衡電路的結構和均衡控制算法上存在結構復雜不易實現，控制精度差、均衡效率低等問題。針對這一現狀，論文提出了一種改進的Cuk型雙向無損均衡電路和模糊-PI復合控制器對鋰電池組進行能量均衡控制，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提出了一種改進的Cuk型雙向無損均衡結構，消除了原來電路存在的實現困難、輕便性差和結構復雜的問題，建立了鋰電池組充放電分布式能量控制系統，并根據此系統的電路結構，研究了能量傳輸途徑和交換過程，建立了系統的數學模型。
　　 ②針對改進的Cuk型雙向無損均衡系統結構，研究了目前已有的均衡控制算法(模糊控制)，并結合鋰電池組系統的模型，改進了傳統的模糊控制即將PI控制引入到模糊控制中形成模糊-PI復合控制器，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針對提出的雙向無損均衡系統結構和控制方法，設計了系統實驗樣機，包括系統電壓、電流、溫度的采樣，能量均衡，MOSFET變壓器隔離驅動控制，充放電控制，人機接口和電源等電路的設計。經調試各功能模塊工作良好，滿足后續(xù)實驗驗證工作。
　　 ④通過實驗對比分析了幾種均衡電路的實驗效果，也對模糊和模糊-PI兩種控制算法進行了實驗驗證和比較分析，給出了相關的實驗結果，本文提

5、出的均衡電路和控制算法效率較高。并將模糊-PI復合控制算法應用于本文提出的新型均衡控制硬件平臺上，解決了串聯鋰電池組系統充放電過程的電能均衡控制問題。
　　 論文針對目前鋰電池組均衡控制技術中存在的問題，研究比較了目前的均衡電路結構和控制算法，針對其存在的缺點，提出了一種新型的均衡電路結構和模糊-PI控制算法對鋰電池組進行能量均衡控制，設計了實驗樣機，并進行了仿真和實驗比較分析，最終表明論文提出的能量均衡電路和模糊-PI控制器結