【摘 要】
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随着电动汽车的不断发展,锂离子电池因具有高功率密度、无污染等诸多优点而被广泛应用。然而,在寒冷条件下锂离子电池容量衰减严重,充放电性能变差。因此,需要在低温条件下对锂离子电池进行加热。然而,现有的内部加热装置大多为非隔离型的有线加热,该方式存在易漏电、插头插座不匹配等问题。此外,目前研究的加热装置不能灵活的在线调整加热电流的幅值、频率,这降低了电池的加热速度。针对上述问题,本文提出了一种可调频、调
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随着电动汽车的不断发展,锂离子电池因具有高功率密度、无污染等诸多优点而被广泛应用。然而,在寒冷条件下锂离子电池容量衰减严重,充放电性能变差。因此,需要在低温条件下对锂离子电池进行加热。然而,现有的内部加热装置大多为非隔离型的有线加热,该方式存在易漏电、插头插座不匹配等问题。此外,目前研究的加热装置不能灵活的在线调整加热电流的幅值、频率,这降低了电池的加热速度。针对上述问题,本文提出了一种可调频、调幅的无线电能传输的加热装置,并推导了锂离子电池的最佳加热频率。具体工作如下:首先,针对有线加热操作步骤复杂、存在安全隐患的问题,本文提出了一种可调频、调幅的无线电能传输交流加热电路。着重对其中的核心部件松耦合变压器进行分析,推导了松耦合变压器的受控源等效模型并设计了相应的补偿电路,对Buck电路进行小信号建模并设计了PI校正器,说明了调节输出交流电流幅值、频率的方法。接着,对锂离子电池加热装置进行硬件、软件设计。对无线加热电路进行主电路的设计、驱动电路的设计、控制电路的设计、DSP28335外围电路设计及器件的选型,编写主控芯片中Buck电路的PI电压闭环程序、逆变电路的SPWM脉宽调制程序及液晶模块程序。最后,推导了锂离子电池最佳频率并完成低温加热实验。测量不同温度下锂离子电池的电化学阻抗谱(Electrochemical Impedance Spectroscopy,简称EIS),得到电池阻抗与温度和频率的三维关系模型,并根据锂电池的热模型确定不同温度下的最佳加热频率,然后针对圆柱形磷酸铁锂动力电池进行低温加热实验,设置对照组进行多频率及变频变幅值的低温加热实验,验证交流加热策略的有效性。
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