充放電控制策略對(duì)蓄電池效率和壽命的影響研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)蓄電池的依賴程度越來(lái)越高。一方面電力系統(tǒng)要求的不間斷供電，使蓄電池作為備用電源給設(shè)備供電，起到“削峰填谷”的作用;另一方面“十三五”規(guī)劃中提出，實(shí)施新能源汽車推廣計(jì)劃，提高電動(dòng)車產(chǎn)業(yè)化水平。電動(dòng)汽車的發(fā)展離不開(kāi)蓄電池，蓄電池的充放電效率和壽命是制約電池儲(chǔ)能技術(shù)和電動(dòng)汽車發(fā)展的關(guān)鍵因素之一，但國(guó)內(nèi)外研究主要集中于蓄電池的建模、電壓電流的測(cè)試以及修復(fù)，對(duì)電池的充放電效率和壽命的研究較少。本文以鉛酸蓄電池的充放電效率和壽

2、命為研究對(duì)象，設(shè)計(jì)了一套充放電效率測(cè)試系統(tǒng)。在此平臺(tái)上，測(cè)試鉛酸蓄電池在不同充放電策略下的充放電效率和壽命，通過(guò)分析測(cè)試數(shù)據(jù)，得出提高充放電效率和壽命的控制策略。本文主要工作可以總結(jié)為以下四個(gè)方面:
　　(1)鉛酸蓄電池電化學(xué)原理和基本參數(shù)的分析
　　根據(jù)鉛酸蓄電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，著重分析了其在充電和放電過(guò)程中的電化學(xué)原理，研究了不同充放電的控制方式及其對(duì)蓄電池充放電效率和壽命等參數(shù)的影響，最后詳細(xì)介紹了蓄電池充放電效率和壽命的

3、測(cè)試方法。
　　(2)充放電效率測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
　　該系統(tǒng)以型號(hào)為TMS320F28335的DSP芯片為控制核心，主要由硬件電路設(shè)計(jì)和軟件程序編寫兩部分組成。其中，硬件設(shè)計(jì)主要分為充放電單元、檢測(cè)單元、驅(qū)動(dòng)單元以及輔助電源的設(shè)計(jì);軟件部分包括主程序設(shè)計(jì)、充放電控制程序設(shè)計(jì)以及通訊程序設(shè)計(jì)。它能夠?qū)Τ浞烹婋妷弘娏鞯脑O(shè)置，顯示蓄電池端電壓、電流、容量以及電量，并通過(guò)RS485通訊將數(shù)據(jù)上傳至上位機(jī)，方便數(shù)據(jù)的管理和分析，實(shí)現(xiàn)了蓄

4、電池充放電效率的測(cè)試。最后通過(guò)對(duì)牽引用（電動(dòng)車專用）12V36Ah鉛酸蓄電池進(jìn)行測(cè)試實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了該系統(tǒng)的可行性。
　　(3)充放電控制策略對(duì)蓄電池效率影響的分析
　　以牽引用（電動(dòng)車專用）12V120Ah鉛酸蓄電池為測(cè)試對(duì)象，通過(guò)充放電電流為5.2A、12A、20A和40A的測(cè)試實(shí)驗(yàn)，得到不同充放電電流下的充放電效率，通過(guò)分析測(cè)試數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，20A充放電時(shí)電池的充放電效率達(dá)到最大為86％。在MATLAB中對(duì)20A充放電策略下的

5、電壓及電流數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得到擬合函數(shù)。通過(guò)控制充放電電壓和電流按照該擬合函數(shù)變化，就可以實(shí)現(xiàn)充放電效率最大化。
　　(4)充放電控制策略對(duì)蓄電池壽命的影響分析
　　對(duì)電池進(jìn)行循環(huán)壽命測(cè)試實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析不同充放電電壓和放電深度對(duì)電池壽命的影響。著重分析了20A放電電流下蓄電池壽命，對(duì)蓄電池進(jìn)行300次的壽命測(cè)試實(shí)驗(yàn)，每10次進(jìn)行一次容量測(cè)試，得到蓄電池容量保持率的變化曲線。發(fā)現(xiàn)電池在20次循環(huán)時(shí)開(kāi)始進(jìn)入穩(wěn)定期，250次