锂电池充电控制与管理方法研究

发布时间：2017-08-03 20:27

  本文关键词：锂电池充电控制与管理方法研究

  更多相关文章： 锂电池 反激式变压器 均衡 遗传算法 PSCAD

【摘要】：随着科技的发展,锂电池因为其特别的充放电特性,被广泛地应用于生活、军事等领域。但是因为锂电池在使用上存在着一定的局限性,如充电的时候,如果不对电流进行限制,会造成充电过程中电池过热,甚至会爆炸,对人身安全造成很大威胁,而且锂电池产生过充的话,会加速降低电池的寿命。因此,我们就必然需要对锂电池的充电进行有效地控制和管理,避免锂电池的过热和过充现象的产生。由锂电池串联形成的大容量锂电池组中,由于制作工艺等原因,即使是同批次、同型号的电池,也存在容量、内阻等方面的差异,从而造成在电池组充电过程中将出现部分电池过充而部分电池未充满的现象,即充电不均衡现象。不均衡现象不但影响整个电池组的效能,还将影响电池组的寿命和安全性,目前仍属于世界性的难题。为了避免电池组在充电过程中产生的不均衡现象,必须在电池组充电过程中对电池组中单体电池进行监控和均衡管理,合理地利用系统中多余的能量。本文研究锂电池的主动充电控制方法,包括单个锂电池充电的电流控制和锂电池组的均衡控制。首先,设计和开发了锂电池主动充电控制和管理系统,在硬件方面完成系统各模块的设计,软件进行了编程,实现了电池充电过程中的电流控制和保护。然后,研究了基于反激式变压器的电池组主动均衡充电方案,进行数学建模,创新地提出基于启发式算法和遗传算法的两种均衡算法,并在PSCAD软件中对电池组均衡算法进行了仿真和验证,在仿真过程中,我们对电池的电压参数进行监控和波形显示,通过数值和曲线反映本文提出的均衡算法的有效性。
【关键词】：锂电池 反激式变压器 均衡 遗传算法 PSCAD
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM912
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 绪论11-19
• 1.1 研究背景与目的11
• 1.2 锂电池发展与应用11-12
• 1.3 锂电池充电与电池管理系统的研究现状和发展趋势12-15
• 1.3.1 锂电池充电12-13
• 1.3.2 电池管理系统的研究现状和发展趋势13-15
• 1.4 锂电池组均衡研究现状15-17
• 1.4.1 锂电池组均衡原理研究现状15-17
• 1.4.2 锂电池组均衡策略研究现状17
• 1.5 主要研究内容17-19
• 2 锂电池充电及管理策略研究19-27
• 2.1 锂离子电池工作基本原理19-20
• 2.2 单体锂电池充电策略20-21
• 2.2.1 单体锂电池充电方式20
• 2.2.2 单体锂电池充电保护20-21
• 2.3 锂电池组均衡充放电管理策略21-25
• 2.3.1 被动均衡策略22
• 2.3.2 主动均衡策略22-25
• 2.4 本章小结25-27
• 3 单体锂电池充电主动控制系统设计与开发27-55
• 3.1 引言27-28
• 3.2 基于单片机的单体锂电池充电系统方案设计28-30
• 3.2.1 主控模块的选型和论证28-29
• 3.2.2 显示模块的选型和论证29
• 3.2.3 充电模块的选型和论证29-30
• 3.2.4 电压电流采样模块的选型和论证30
• 3.2.5 系统整体设计概述30
• 3.3 系统硬件电路设计30-45
• 3.3.1 主控模块30-37
• 3.3.2 LCD液晶显示器37-40
• 3.3.3 键盘模块设计40
• 3.3.4 电源充电模块设计40-43
• 3.3.5 电压电流采集模块的设计43-45
• 3.4 系统的软件设计45-48
• 3.4.1 系统软件总体设计46-47
• 3.4.2 程序设计原理47-48
• 3.5 系统调试48-49
• 3.5.1 硬件调试48
• 3.5.2 软件调试48-49
• 3.6 PCB的设计49-51
• 3.7 系统充电试验51-54
• 3.8 本章小结54-55
• 4 锂电池组均衡充放电管理方案的建模与算法设计55-73
• 4.1 引言55
• 4.2 基于反激式变压器锂电池组均衡充放电管理方案设计55-57
• 4.3 基于反激式变压器锂电池组均衡充放电管理方案的建模57-60
• 4.3.1 问题引入57
• 4.3.2 基于反激式变压器锂电池组均衡充放电管理方案数学建模57-60
• 4.4 基于反激式变压器锂电池组均衡充放电管理控制算法60-70
• 4.4.1 基于启发式算法的设计60-65
• 4.4.2 基于遗传算法的设计65-70
• 4.4.3 方案比较70
• 4.5 本章小结70-73
• 5 基于PSCAD软件的锂电池组均衡仿真73-81
• 5.1 引言73
• 5.2 PSCAD简介73
• 5.3 PSCAD仿真73-77
• 5.4 仿真结果77-79
• 5.5 本章小结79-81
• 6 结论与展望81-83
• 6.1 研究结论81-82
• 6.2 工作展望82-83
• 参考文献83-87
• 作者简历87-91
• 学位论文数据集91

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 曹文平;李伟华;王利鑫;冯振林;;人工蜂群算法在飞轮充电控制系统中的应用研究[J];华东电力;2011年09期

2 汤双清;李志雄;游敏;蒋宇;;飞轮电池充电控制的正交试验优化设计[J];机械设计与制造;2009年01期

3 文哲蓉,刘仰云;智能化变流充电控制系统的研究[J];电源技术;2000年04期

4 郭鑫;袁海文;黄进安;;电池充电控制技术的研究[J];电力电子;2006年04期

5 侯树文;梁章锋;王强;李鹏;;基于二阶最佳原理光伏充电控制系统的理论研究[J];华北水利水电学院学报;2011年06期

6 孙晓,潘立清;太阳能无压降充电控制[J];太阳能;1997年03期

7 黄谭友;杨启洪;廖继海;;太阳能升压与电池充电控制电路的研究[J];实验技术与管理;2007年12期

8 林爱Z,;;具有终止充电控制的两节电池充电器[J];电子制作;2005年05期

9 耿群锋;赵彦涛;;基于PLC的交直流一体式充电控制[J];河南科技;2013年24期

10 ;技术市场[J];交电商品科技情报;1994年03期

中国重要会议论文全文数据库 前3条

1 王德林;王斯成;叶东嵘;;150W智能型充电控制/逆变一体化光伏电源[A];中国第六届光伏会议论文集[C];2000年

2 邵宗良;;一种新颖的锂离子电池充电控制芯片MAX745EAP的原理及应用[A];’02全国电工测试技术学术交流会论文集[C];2002年

3 夏琦;;太阳能灯用铅酸蓄电池充电控制方法的探析[A];2012（杭州）中国长三角照明科技论坛论文集[C];2012年

中国重要报纸全文数据库 前4条

1 西安 瞿贵荣 编;自动/手动充电控制电路[N];电子报;2014年

2 ;笔记本电脑电源控制和充电控制集成电路资料（六）[N];电子报;2007年

3 武汉 王玉龙;自制摩托车充电控制电路[N];电子报;2013年

4 孙长波;莫让手机变“手雷”[N];烟台日报;2007年

中国硕士学位论文全文数据库 前7条

1 吴迪;锂电池充电控制与管理方法研究[D];北京交通大学;2015年

2 朱亮;高精度线性锂电池充电控制芯片的研究与设计[D];西安电子科技大学;2008年

3 项若轩;智能光伏充电控制系统的研究[D];合肥工业大学;2009年

4 丁杰;一种新型充电控制电路的研究[D];电子科技大学;2006年

5 赵慧;基于太阳能电动车充电控制系统的研究[D];广东工业大学;2005年

6 侯圣栋;智能独立光伏充电控制系统的研究[D];西安工业大学;2013年

7 徐颖晟;锂电池三闭环充电控制策略及充电控制器设计研究[D];上海交通大学;2012年

，

本文编号：616197