基于电动汽车的锂电池均衡充电技术,本文是电动汽车有关专升本论文范文跟电动汽车和锂电池和充电方面在职研究生论文范文.
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摘 要：目前电动汽车的发展速度非常快,但是其中仍然存在很多有待解决的问题,最典型的问题就是管理锂电池的技术.使用电动汽车的时候,如果没有有效管理锂电池组,会增加汽车的使用成本,缩短汽车的行驶里程.本文将磷酸铁锂电池当作研究的对象,设计研究电动汽车的锂电池运行管理技术,提出有效控制电感均衡的策略,将锂电池均衡的时间简短,从而提高汽车的锂电池的运行效率和寿命.
关键词：电动汽车；锂电池；均衡充电技术；研究
从目前电动汽车的发展趋势看来,为了电动汽车一定会占据非常大的市场份额.但是单次充电后的电动汽车如何行驶很远的路程以及成本的问题,同电动汽车的电池密切相关.现阶段,蓄电能量最高的电池是锂电池,该电池的能量能够高达130Wh/kg,每次电池的放电电压是3.6V,是镉镍电池的三倍.不仅如此,锂电池没有记忆、热效应很小,充电的效率比氢镍电池电池,是电动汽车的首选使用电池.
1 均衡充电的工作原理和系统
1.1均衡控制的设计
本文选用的充电方式比较传统,首先在充电的前期选用恒流充电方式,后期则采用小电流的恒压充电方式.在主充之后选用均衡补充方式继续充电.等到充电的后期时,电池荷电状态的sOc都需要保持均衡,此时将均衡模式打开,补充低soc电池的均衡.
1.2不均衡度的模型设计
相比较蓄电池组而言,主要有两种情况会导致电池电压出现不均衡情况：电池的电压比平均的电池电压要低或者是电池的电压比平均的电池电压高.分析电池组的不一致情况可以看出,电池组里面的不均衡其实就是能量不均衡.所以,运用电池能量串联组的不均衡情况思想,表达电池组不一致特征.因为单体的电池之间有着不同的能量状态,所以电池的工作能力存在很大差别.可以用下面的数学公式来表达串联电池组中的电池不均衡程度.
式中的SOC是电池的荷电状态；εx是电池组整体不均衡度；m是电池节数.E(z)为z的数学期望.
2硬件电路的设计
在电动汽车的锂电池组进行工作的时候,要时刻检测电池组工作的电流和电压,同时需要检测每一个电池组工作的温度,因为在电池组工作的时候温度会出现和很大的变化,基于上述的情况,管理系统需要具备保护和控制电池均衡的能力,并且能够对电池组电量的剩余情况进行soc进行估算.
2.1 采集锂电池充电的电压
通常情况下,电动汽车会由很多个电池组模块一起串联起来使用,一个电池组的模块很可能有几百个单体的电池组共同个串联起来.将本篇文章研究的单体电池一起串联起来作为研究的对象,12节单体的电池之间需要11个均衡模块进行能量的传递,均衡的时候需要检测锂电池端的电压.经过R31和R28分压之后,锂电池组的输出电压被输入到U13A的相同端,运输线性光耦和LM358的供电电源,运用U12电源模块对C+5v的供电进行转换,用100Ω磁珠将电池组的负极和CGND隔离开来.用U13A的比较器将U13A输出的信号输入到线性光耦的引脚处,使得线性光耦里面的LED发光,发射出来的光辉照射到引脚3和4以及引脚5和6,使得这两组引脚相互连通,其中引脚3和4主要负责反馈和调节电流限号,引脚5和6主要负责通过电阻将电流信号变为电压信号,确保整个电压的采样范围控制在OV至3.3V之间,经过处理之后充电电压会变为网络标号输出.
2.2 采集锂电池的充电电流
实际操作中需要用霍尔传感器检测锂电池组的充电电流,将该传感器与充电电路串联.整个充电电路被分为电压的信号处理和电流采样这两个部分.在锂电池组的充电电路里面串联霍尔传感器,对电路中电流的信号进行及时检测,通过霍尔传感器采样电阻,检测出来的电流信号会转变为电压信号.CD I这样的网络标号表示输出的电压信号,并且同电阻R15连接起来.通过电压信号的采样隔离处理器,电流传感器的输出电压信号会受到保护,确保其输出的信号同引脚STM32相连.
3锂电池均衡充电模块的软件设计
运用C语言软件设计均衡充电的模块软件,对其进行结构化的设计,提高该软件的移植性和可读性.该软件的主要功能是判断采样的电流和电压,实现恒压充电、恒流充电以及待机运行这三种状态的相互转变,并且通过闭环算法将单片机输出的充电电压和电流实现.在设计均衡充电的模块时,也运用恒压、恒流的充电方法,该过程主要包括恒压充电和恒流充电这两个阶段.
4结语
总而言之,锂电池组作为电动汽车中的重要组成部分,大多选用串联方法将各个单体电池连接起来,其运行状态的好坏与电动汽车整体的使用情况有着直接联系.现阶段,使用锂电池组之前运用匹配能能够适当将不均衡性情况减少,可是还是不能够将不均衡的根本问题解决.所以,管理和控制电动汽车电池组至关重要,对于电动汽车用锂电池均衡充电技术研究也是有着重要意义,值得该方面的学者进一步深入的研究.
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