电动汽车动力锂离子电池模拟器的研究

随着燃油汽车造成的环境污染和能源短缺危机日益严重，电动汽车的研究开始受到了广泛的关注和重视。大容量动力锂离子电池凭借能量密度高、循环寿命长和自放电率低等优点，预计成为21世纪电动汽车的主要动力电源。应用动力锂离子电池进行电动汽车开发和测试存在效率低、试验周期长、成本高等缺点，而应用稳压电源替代动力电池进行测试又难以满足电动汽车的各种测试要求。因此，研究开发电动汽车动力锂离子电池模拟器势在必行。 本文对动力锂离子电池建模、动力锂离子电池测试实验、电动汽车动力锂离子电池模拟器系统结构、电动汽车动力锂离子电池模拟器仿真、电动汽车动力锂离子电池模拟器硬件设计进行了全面的研究。 论文首先分析了国内外动力电池建模的研究现状，提出了考虑温度和容量衰减的改进等效电路模型，分析了循环内阻和温度对模型中动力锂离子电池容量的修正方法。选用Arbin系统及天空能源生产的动力磷酸铁锂电池做了相关的测试实验，提取了改进等效电路模型中的参数，搭建了相应的仿真模型，并分别用四种不同的工况对电池模型进行了验证，结果表明动力锂离子电池模型能够很好的反应动力锂离子电池的输出特性。 通过对电动汽车动力锂离子电池模拟器系统结构的分析，提出了选用三相电压型PWM整流器和双向DC/DC变换器结构的系统设计方案，该设计方案既可以实现能量双向流动，又可以实现输出电压大范围变化；其次，建立了电动汽车动力锂离子电池模拟器的仿真模型，并做了整流模式下负载恒定和负载扰动及逆变模式下能量回馈的仿真实验。在此基础上，给出了电动汽车动力锂离子电池模拟器的总体设计、主电路设计和控制电路设计。