镍氢动力电池均衡充电系统的设计与试验研究

电动汽车(Electric Vehicle，EV)和混合动力汽车(Hybrid Electric Vehicle，HEV)被认为是未来汽车的发展方向。镍氢电池以其高比能量、高比功率、长寿命、适合大电流放电和无污染等优异的综合特性，成为EV和HEV动力源的首选蓄电池。 作为一种新型的动力技术，镍氢电池在使用中必须串联才能达到所需电压。然而，串联电池组在使用过程中的不一致性导致电池组使用寿命下降，不仅影响EV和HEV的能源利用率，也危及到整车的安全运行，使得研究解决动力电池组在使用上的技术问题迫在眉睫。 镍氢动力电池组均衡充电系统针对EV和HEV对动力电池组使用的特殊要求，借鉴逆变电源多副边输出结构，采用逆变分压均衡技术，实现对镍氢动力电池组的均衡充电。该系统主要由均衡充电模块和数据检测模块组成，均衡充电模块是系统的核心部分，用以实现对电池组充电特性的调节。数据检测模块按一定速率采集电池电压、充放电电流和温度等参数，并通过串口将数据传送至总线，实现整个车载系统的信息交互。 课题研究通过分析和研究镍氢电池的基本工作原理和充放电特性，采用正交试验设计方法，选用逆变电源工作占空比θ、频率f、原边匝数NP和副边匝数NS四个因素，各因素均选取三个水平，以电池组分散度为主要指标，充电时间为次要指标对试验结果进行定量分析，考察电池组在不同的参数条件下均衡充电效果的优劣性，研究逆变电源的外特性对系统的影响规律，最终获得最佳的系统控制参数。 试验结果表明，均衡充电电流与各子电池组的电压偏离电池组的平均电压的程度成近似的线性关系，即逆变分压均衡充电系统能根据电池组的不一致程度自动分配均衡能量，整个均衡化过程无需控制单元干预，大大的简化了控制逻辑和系统硬件结构，达到了均衡充电的效果。