论文部分内容阅读
在航空航天、智能手机、电动汽车等领域锂离子电池作为动力核心,扮演着举足轻重的角色,为满足各类设备长时间续航的需求,其正朝着小体积、大容量的方向发展。而当前市场上大容量锂电池化成设备多以3A以下为主,10A以上的则相对较少,这种情况严重制约了大容量锂离子电池的发展。因为化成设备一般是由多组DC/DC变换器通道并联构成,所以对于大容量化成设备的研究本质上是低压大电流DC/DC变换器的设计与实现。针对上述情况,本文以低压大电流DC/DC变换器及其在大容量化成设备中的应用为研究对象,在深入分析DC/DC变换器拓扑结构和化成设备需求的基础上,设计实现了一套适合大容量锂离子电池化成设备需求的低压大电流DC/DC变换器,主要内容如下:1.研究分析了DC/DC变换技术的基本原理和拓扑结构,根据大容量化成设备对低压大电流的需求,选择半桥式和推挽式DC/DC变化器作为充放电模块的主电路结构。并利用simulink软件对两种变换器的电路结构进行建模仿真,通过对仿真数据的分析,确定主电路设计的可行性。2.根据设计需求,计算得到DC/DC升降压模块中高频变压器参数,选择合适的磁芯与线圈,并对实物进行了绕制与加工;为直流斩波和输出整流滤波电路选择了合适的功率器件。3.实现了以电源控制芯片TL494为核心的控制电路、采集电路、反馈回路、保护电路等辅助电路的具体设计;并对模块中的开关损耗、变压器损耗和整流滤波损耗进行了计算分析。4.将上述主电路与辅助电路综合并调试,完成了DC/DC升降压模块硬件电路平台的搭建,并对模块效率和波形数据进行了测试与分析。通过对该DC/DC硬件实验平台的测试分析得出:充电过程效率能达到76%,放电过程效率能达到73%;小批量的将DC/DC模块装配到化成设备中,测试电池化成的效果。化成设备运行结果表明:DC/DC充放电模块实现了20A电流的电池化成能力,且运行状态稳定,能满足大容量锂离子电池化成生产的需求。