20kW车用铅酸电池智能管理系统.pdf

浙江大学电气工程学院
硕士学位论文
20kW车用铅酸电池智能管理系统
姓名:杨诗佳
申请学位级别:硕士
专业:电力电子与电力传动
指导教师:彭方正;钱照明
20080501
摘要环境的不断污染、石油能源的加剧消耗促使纯电动车成为了各国各汽车厂商争相研究的对象。而阀控免维护铅酸蓄电池凭着其低廉的价格优势占据了车用蓄电池的大部分市场份额。本文旨在开发一套完整的蓄电池管理系统,包括蓄电池状态检测、均衡充放电管理、温度管理、充放电管理等。本文首先讨论了车用蓄电池的特性,包括其失效模式、改进方式以及各种充电方法对其物理上的影响。随后,针对车用蓄电池,本文着重讨论了电动汽车蓄电池的智能管理系统,第三章到第四章详细介绍了装载车内的管理系统觳庀低场⒕庀低;第五章着重讨论了置于车外的充放电管理系统的设计和实现。状态检测系统系统主要包括电池状态采集系统以及剩余容量⒔】底态测量系统。本文针对电动汽车这个特殊应用场合,提出了一种新的同时基于定律、匠獭⑽露刃拚约翱B返缪沟牡娜萘吭げ方法。均衡充电系统的目的是保持串联电池组单体电池容量的均衡。均衡管理系统主要包括控制器、开关组件以及辅助均衡充电器三个部分。主充电系统采用的是正负脉冲的充电方式,本系统通过一个全桥双向/变流器来实现。主充电器的功率等级为,在本课题组中,这个功率等级较之以往有较大的突破。关键词:蓄电池,均衡充电,状态检测,脉冲充电浙龃笱妒垦宦畚
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第滦髀电动汽车发展及现状世纪年代全球三次石油危机爆发后,⒄瓜肿世纪后期,西方发达资本主义国家遭遇了严重的中东石油危机之后,人们开始意识到过度地开发大自然,以消耗原油和煤炭等自然资源的原始做法已经亟待改进了。无止境燃烧化石燃料获取能量不仅是在掠夺人类子孙的财富,更是严重污染大自然的重要原因。如今,全球汽车保有量已经超过诹荆产量突破万辆,据预测,到年,全世界的汽车总量将达亿台。而汽车在耗用巨量石油资源的同时,又产生极为严重的废气污染,每年汽车尾气约排放诙钟泻ζ澹即笃廴咀芰ヒ陨稀S谑歉鞴蒲Ъ曳追提出要在能源消耗最大的机动车产品上进行技术革新。而使用绿色环保并且能循环利用的电动系统便进入了各个机动车生产厂商的开发方案中,然而发展电动车必须解决几项主要关键技术,即蓄电池、蓄电池管理以及电机及其控制。如上所述,蓄电池、蓄电池管理、电机及其控制是限制电动汽车产业化的三个最主要的因素。其中,电机及其控制问题已经得到了较好的解决,电动汽车的瓶颈还是在蓄电池以及其配套的管理系统。现阶段国内外的研究主要集中在电动汽车蓄电池及其管理系统方面。从能源角度看,石油资源逐渐枯竭,科学家预测,地球上的石油资源如果按目前的消耗水平,仅仅可以维持~辍6缒艿睦丛垂惴海嗣嵌缘力的使用,已积累了丰富的经验。世纪电能必然会成为各种地面运载工具的主要能源,发展是交通运输工业发展的必然趋势,也是汽车工业发展的总趋势】。各种类型的电动汽车。我国在研发电动汽车专项上也投入了大量的人力、物力和财力,并取得了一系列科研成果【。但是迄今为止,这些科研成果真正能转化为产品,实现批量生产的却不多。国外在电动汽车方面的研究投入很大,也取得了不少研究成果,并将此用于电动车的产品中。不过离实现大规模电动车的生产和制造的阶段还有一定距离。美国是世界上大气污染最严重的国家之一,也是防止和限制大气污染最严厉的国家之一。世纪五六十年代,在美国的一些大城市里,相继出现了因为汽车排放对大气环境造成严重污染而引起的光化学烟雾危害事件。年拢拦嵋粤⒎ǖ男问健⒄手筒普固侄渭铀俚缍浙汀大学硕士学位论文
年在美国世纪交通法授权下,美国交通部成立专门研究管理机构汽车的发展。法规的强行推行,促进了电动车小批量、商业化生产和实践应用的进程。此后,美国还出台了一系列鼓励电动汽车发展的政策。在这些因素的推动下,美国电动汽车产业化进程有了较快的发展。年,美国通用汽车公司、福特汽车公司和克莱斯勒汽车公司共同协议,成立了“先进电池联合体”餐芯靠7⑿乱淮缍邓要的高能电池。当年月朊拦茉床壳┒┬椋年间投资诿涝@醋手缍涤酶吣艿绯氐难芯俊C拦ㄓ闷倒净在底特律建成康缍电动轿车总装线,每天生产辆电动轿车。美国发展电动汽车主要有以下几项计划:苹新一代汽车伙伴计划“计划”的最终目的是研发出一系列新型/Vこ盗靖性能,减少排放和车辆生命周期费用。苹自由车计划苹苯ḿ杏诜缦战细叩氖涤眉际跹芯浚霉诳稍生能源制造氢燃料电池,以使用该种电池不损害汽车使用的自由、不损害选择汽车的自由和不增加使用成本为目的。绯乩醚芯肯钅年,美国能源部批准经费蛎涝#糜凇肮ひ笛芯俊⒖7⒑脱示使用电池的电动汽车”的费用共担项目,包括使用效率和动力储存、供电质量等。该