系统设计组-磷酸铁锂动力电池组快速充电系统的研究

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1、系统设计组学校：重庆大学题目：磷酸铁锂动力电池组快速充电装置的研究核心处理器名称：TMS320F2808指导教师：刘和平参赛队成员名单（含个人教育简历，手机号码和电子邮件地址）：郭强，研究生，重庆大学，电气工程学院，13452192351，heaton_8720@163.com曾启才，研究生，重庆大学，电气工程学院，18716426338，caicai818@cqu.edu.cn 张煜欣,研究生，重庆大学，电气工程学院，13658376874，zyx121322@hotmail.com磷酸铁锂动力电池组快速充电系统的研究摘要本文根据电动汽车充电要求，

2、选用三相电流型PWM整流器拓扑作为主电路，并对三相电流型PWM整流器的SPWM间接电流控制算法进行理论推导。完成了三相充电装置主电路的硬件设计，搭建了实验平台，软件调试通过基于模型的嵌入式代码生成的设计实现；完成了开环和闭环实验，实现了功率因数校正；对磷酸铁锂电池组进行了不同电流充电实验，实验结果显示该方法可以输出任意给定的充电电流，实现了电动汽车电池组的快速充电。ABSTRACTAccordingtotheactualneeds,choose3-PhasePWMCurrentSourceRectifier(CSR)topologyasmainlyp

3、owercircuit.Analyzedandcomparedseveralmajorcontrolmethodof3-PhaseCSR，andmainlyresearchedtheSPWMternarylogicandcontrolmethodsdetailed.Completedathree-phasecurrentsourcerectifiermaincircuithardwaredesignandbuilttheexperimentalplatform,thesoftwaredebuggingimplementedbasedonthemodu

4、lardesign.Completedtheopenandclosedloopexperiments,achievingpowerfactorcorrection.AgroupofLithiumironphosphatebatterieshasbeenchargedbydifferentcurrent,experimentalresultsshowedthatthismethodcanachieveconstantcurrent,realizetheelectriccarbatteriesrapidcharging.1引言现在发展电动汽车是解决能源危

5、机和环境污染的最佳方案之一。电动汽车的研究与开发已经成为当今世界的热点，美国日本等发达国家都在致力于电动汽车研究，我国科技部也制订了863电动汽车重大专项来加快电动汽车的发展。目前，电动汽车的发展存在电机及电池等许多需要解决和完善的问题。而作为电动汽车的核心能源，动力电池目前还存在比能量低下、电池充电速度较慢、续驶里程较短等问题。同时，电动汽车动力电池的充电方法和充电快速性问题，也一直影响和制约着电动车的普及与应用。《电动汽车科技发展“十二五”专项规划》草案已经拟定，插电式电动汽车将成为近期发展战略的主流，电动汽车充电站等配套基础设施也将投入建设，以

6、满足电动汽车的产业化发展需求。最近国内一些厂家和国家电网等部门合作，开始在各个城市建立快速充电站，希望在10~20分钟内将电池容量充到70-80%，但国内的充电技术大多停留在可控硅技术上，功率因数还比较低，而且大部分充电站针对的是300V以上的电池组。本文将重点研究数字化充电设备，利用IGBT等模块设计充电主电路提高充电速度和充电效率，并且主要针对的是48V的电池组快速充电，最终可以应用在电动车的快速充电站，因此将具有重要的研究意义和应用价值。2系统指标目前电动车蓄电池电压等级仍无统一标准，从48V-300V不等，设计针对48V低压磷酸铁锂电池组的串

7、联快速充电装置。在磷酸铁锂动力电池组的串联充电过程中一定要保证不能过充电，即电池组端电压不能超过电池组充电电压上限值。选取16节环宇电池股份有限公司生产的型号为HYP3.2V-200AH的磷酸铁锂动力电池组成串联电池组，电池额定容量为200AH，标称电压为3.2V。需要快速充电的电池组一般电池荷电状态已经比较低了，在快速充电的过程中电压不会出现明显的上升，为了方便对电池实现不同的充电实验，输出电流可调，并设定充电保护电压为58V，因此设计的指标如下：1）所设计的充电装置额定功率为50kW，输出电压范围50-400V；2）实现直流电流可调输出，电流0-

8、200A连续可调，电流精度1A或5%（取两者较小），以便做电池不同电流的充电实验；3）具有电池电压检测保护功