基于开关电容网络的混合储能系统电压均衡技术研究

发布时间：2023-05-21 21:15

　　储能系统作为电动汽车的关键组成部分和核心技术,在很大程度上影响着电动汽车整车的经济成本、安全可靠性以及动力性能,并限制着电动汽车的大规模推广使用。储能系统中,锂电池或者超级电容通过串并联的方式来满足电动汽车的工作电压要求。但是每个电池单体或者超级电容器单体的特性都会存在着微小差异,从而引发储能单元单体电压在使用过程中逐渐出现不一致的问题,影响着储能系统的使用容量、使用寿命和安全性能。电压均衡技术作为电池等储能单元串并联组合应用的关键技术,它不仅仅影响着整个储能系统的循环使用寿命,更主要的是它还促进储能系统的有效使用,确保整个系统的安全稳定。电压均衡技术的研究主要分化为两个方面:一方面是电压均衡电路拓扑的设计,另一方面是均衡控制策略的研究,两者相辅相成。论文通过分析电压均衡技术的发展趋势,结合混合储能结构和开关电容网络的特点,提出可应用于混合储能结构的改进型电压均衡拓扑,解决现有基于电压倍增电路结构的均衡拓扑只能用高电压均衡的场合的问题;然后又创新性地提出面向混合储能结构的串联电压自均衡系统方案,给出详细的方案设计过程,分析了电压均衡过程中电池和电容电压的变化过程,并给该过程的等效电路。...

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 均衡技术研究现状
        1.2.1 均衡电路拓扑的研究现状
        1.2.2 均衡控制策略的研究现状
    1.3 锂电池与超级电容模型
        1.3.1 锂电池的模型
        1.3.2 超级电容模型
        1.3.3 电池与超级电容充放电特性
    1.4 本文研究内容
第二章 基于电压倍增电路的混合储能系统电压均衡电路
    2.1 输入电路
    2.2 电压倍增电路
    2.3 工作模态
    2.4 电压均衡分析
    2.5 系统设计
    2.6 本章小结
第三章 基于开关电容的面向混合储能系统的串联电压自均衡系统
    3.1 电路结构
    3.2 工作模态
    3.3 电压均衡分析
    3.4 电压均衡开关频率与等效模型分析
    3.5 2n个储能单元的电压均衡拓扑综合比较
    3.6 本章小结
第四章 仿真实验与方案比较
    4.1 均衡电路仿真模型
    4.2 方案一仿真实验
    4.3 方案二仿真实验
    4.4 方案比较
    4.5 本章小结
第五章 硬件设计与实验结果分析
    5.1 均衡电路设计
        5.1.1 MOSFET功率开关管的选择
        5.1.2 驱动电路设计
        5.1.3 主电路设计
    5.2 实验结果分析
        5.2.1 均衡时间与频率的实验结果分析
        5.2.2 均衡时间与占空比的实验结果分析
        5.2.3 均衡效率与频率的实验结果分析
        5.2.4 启动、行驶和制动模态实验结果分析
    5.3 本章小结
总结与展望
参考文献
附录
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件



本文编号：3821440