【摘 要】
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锂电池因其能量比高、循环寿命长等优点,被广泛应用于电动汽车领域,其快速、方便的充电方法是目前研究的热点。无线充电方式是实现锂电池方便充电的重要手段,在锂电池充电应用中得到快速推广,锂电池无线快速充电技术也得到了越来越多的关注。然而,盲目地通过加大充电电流来实现锂电池无线快速充电,将可能导致锂电池寿命减少甚至发生自燃等事故。因此,本文设计了一种锂电池无线快速充电系统,以实现对锂电池安全、快速和方便的
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锂电池因其能量比高、循环寿命长等优点,被广泛应用于电动汽车领域,其快速、方便的充电方法是目前研究的热点。无线充电方式是实现锂电池方便充电的重要手段,在锂电池充电应用中得到快速推广,锂电池无线快速充电技术也得到了越来越多的关注。然而,盲目地通过加大充电电流来实现锂电池无线快速充电,将可能导致锂电池寿命减少甚至发生自燃等事故。因此,本文设计了一种锂电池无线快速充电系统,以实现对锂电池安全、快速和方便的充电。本文的主要研究内容和创新性工作如下:首先,建立了锂电池等效电路模型,并对模型进行了参数辨识和验证。对双侧LCC无线充电器的输出特性进行了分析,建立了无线充电器的电路模型,得到可通过调节逆变电路输出电压的占空比来调节无线充电器的输出电流。然后,提出了一种串级式锂电池无线快速充电控制策略,主要包括锂电池快速充电电流规划和无线充电器输出控制:(1)对于锂电池快速充电电流规划,考虑充电约束条件和能量损耗限制,构建了充电时间优化问题,并设计了一种分层优化算法,以解决终端充电时间不固定的问题。该算法包括内层和外层两部分,内层基于外层输入的充电时间,利用高效的优化算法来规划最优充电电流轨迹,可减少运算时间,外层将充电时间作为直接的优化目标,采用二分法搜索最优充电时间。同时,通过仿真验证了分层优化算法的可行性。(2)对于无线充电器输出控制,设计了一种无线充电器模糊比例-积分算法,使无线充电器能够精确地跟踪所规划的充电电流轨迹。与传统比例-积分算法相比,该算法可实现比例系数和积分系数的在线调节,可有效提高控制性能。最后,对无线充电器各组成部分进行了详细的设计和选型,并搭建了锂电池无线快速充电系统实验平台。通过大量的实验分别验证了所设计的模糊比例-积分算法和锂电池无线快速充电控制策略的可行性和优越性。
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