锂离子电池以其特有的性能优势已在便携式电器如手提电脑、摄像机、移动通讯中得到普遍应用。目前开发的大容量锂离子电池已在电动汽车中开始使用,预计将成为21世纪电动汽车的主要动力电源之一,并将在人造卫星、航空航天和储能方面得到应用。随着能源的紧缺和世界的环保方面的压力,锂电池现在被广泛应用于电动车行业,特别是磷酸铁锂材料电池的出现,更推动了锂电池产业的发展和应用。 锂电池充放电控制系统是基于锂电池供电的电力系统的重要组成部分,作为整个系统中最先动作和为整个系统提供初始能量与控制电源的子系统,它的性能的优良对整个系统的影响是十分关键的。 为了提高系统的性能,本文对理电池的充放电和维护、功率电路的选择、控制板的设计以及控制策略的采用等诸多方面进行深入探讨和研究。尤其是对功率电路选择,为了大大提高系统的可靠性,降低功率半导体器件的电流应力和热应力,抑制输出电流纹波和降低输出滤波器的容量,本文制定了适合本系统的三相并联Buck/Boost双向功率变换器。通过使用平均状态空间法,对PWM型的DC/DC变换电路进行了数学建模及分析,提出了基于电流和电压的双闭环PID控制方案,并采用先进的交错技术,最后通过数学分析,仿真和实验等多种方法验证了交错并联技术的优点。实现了对大容量锂电池的充放电管理,最终的结果也显示了所设计系统的性能能满足整个系统的要求。 另外,针对具有强非线性、滞后和参数存在漂移的DC/DC变换器,本文还在双闭环PI算法的基础上对锂电池充放电控制系统的算法进行了优化,提出了基于电压控制的模糊-PI控制算法,该算法可以使得控制系统的控制精度得到大幅度提高,动态性能以及变换器系统对非线性扰动的自适应能力都能得到增强,最后通过计算机仿真验证了此控制策略的可行性。