基于高功率精密均衡技术的锂离子电池组的研发设计开题报告

 2023-10-11 09:49:34

1. 研究目的与意义

研究背景:

近年来,新能源产业的发展,对锂离子提出了更高的要求。锂离子电池也是21世纪以来最为热门的储能器件之一,跟其他它类型的电池如铅酸电池、镍氢电池、镍隔电池等相比,它具有能量密度高、单体输出电压高、循环性能优越、可快速充电放电、使用寿命长和绿色环保等优点,被广泛应用于电子电器、计算机、混合动力汽车,电动汽车等邻域。随着对智能电网、轨道交通、弹射系统、航空系统以及高定向能器件等领域的重视程度不断提高,高功率锂离子电池的重要性也得以显现出来。锂离子电池主要是由正极、负极、隔膜和电解液构成。充电时锂离子从正极脱出、嵌入到负极上,放电过程则相反,因此,开发高功率的正极材料和高功率的负极材料是研究高功率锂离子电池的重点。

锂离子电池通常不能过度的充电放电,其原因在于,过充,电池内会产生大量气体,使内部气体迅速上升,导致电池爆炸;过放,会缩短电池寿命,直接损坏电池导致电池报废。一般通过单体电池设计成电池组,来获得锂想的驱动电压和功率,但是由于种种原因,电池组的不一致性问题较为突出,不加以管控的话,电池组的不一致性将影响电池组的充放电容量,甚至引发安全问题。目前采用均衡技术来解决电池组不一致性问题,被广泛使用的是被动均衡,电池一致性离散程度比较大,而主动均衡,效率高,占比小,均衡电流可以设计的大,均衡见效快等优点,所以选择主动均衡来解决电池组不一致性问题。

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2. 研究内容和预期目标

研究内容:

解决锂离子快充快放存在的问题:锂电池长时间高倍率下充电放电,会破坏正负极活性物质的结构,会引起负极析锂,尤其锂电池快充会使电池的使用寿命和性能严重恶化,甚至会带来安全隐患。

预期目标:

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3. 研究的方法与步骤

研究方法:采用MAX17823芯片采集组成电池模组的电池单体的实时电压,使用一阶 RC电池模型并采用EKF算法实时计算电池的SOC。

步骤:

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4. 参考文献

[1]Li Yanbo,Yin Pu,Chen Junshuo. Active Equalization of Lithium-Ion Battery Based on Reconfigurable Topology[J]. Applied Sciences,2023,13(2).

[2]陈港欣,孙现众,张熊,王凯,马衍伟. 高功率锂离子电池研究进展[J]. 工程科学学报,2022,44(04):612-624.

[3]Xu Jinli,Chang Haiqing,Xun Hehui,Wang Jiaowu. Research and Design of Active Equalization System for Multi-stage Series Li-ion Battery[J]. Journal of Physics: Conference Series,2021,2121(1).

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5. 计划与进度安排

第一~二周 接受任务,查阅文献,完成开题报告,完成英文文献翻译,为论文相关设计做准备。

第三~十三周 毕业论文实验。

第十四~十五周 撰写毕业论文,毕业论文答辩。

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