本文關(guān)鍵詞：礦用移動救生艙鋰電池管理系統(tǒng)的研究與設(shè)計

  更多相關(guān)文章： 礦用移動救生艙 鋰離子電池管理系統(tǒng) 電池均衡 剩余電量估算

【摘要】：我國是煤炭資源大國,隨著近些年來煤炭產(chǎn)量和產(chǎn)能的不斷擴大,煤礦安全事故也頻繁發(fā)生,煤礦安全事故不僅會造成一定的經(jīng)濟損失,更是嚴(yán)重威脅著煤礦工人的生命安全。當(dāng)煤礦安全事故發(fā)生時,礦用移動救生艙可以為煤礦工人提供避難場所和與外界聯(lián)系,從而等待營救。為了保證救生艙的正常運行,鋰離子電池以其高能量密度、大倍率性能、自放電率低、環(huán)保無污染等優(yōu)點成為后備電源電池的首選。為了使鋰離子電池組作為礦用移動救生艙后備電源可以長期安全有效地運行,必須設(shè)計一套適合礦用移動救生艙的鋰電池管理系統(tǒng)。本文設(shè)計了一套針對礦用移動救生艙的鋰電池管理系統(tǒng),該系統(tǒng)以ML5238為前端信號采集芯片,ML610Q488為電池控制芯片,相較于傳統(tǒng)的電壓采集電路,該系統(tǒng)硬件電路得以簡化,大大減少了電路板的面積,同時采樣的精度和速度都大大提高。論文詳細(xì)給出了鋰電池管理系統(tǒng)的電壓采集電路、電流采集電路、溫度采集電路等硬件電路的設(shè)計。針對串聯(lián)電池組的不一致性,為系統(tǒng)加入了被動均衡的硬件電路,并且通過軟件控制的策略提高了電池均衡的速度和精度。論文在深入研究并比較了幾種經(jīng)典剩余電量估算算法后,給出了一種基于開路電壓法和電荷累計法的改進剩余電量估算算法,該算法加入了電池容量修正、放電效率修正和SOC0修正,大大提高了剩余電量估算的精度。論文詳細(xì)給出了各軟件模塊的流程圖和設(shè)計思路,作者利用單片機C語言編程實現(xiàn)了系統(tǒng)的過充/過放保護、過流保護、過溫保護等告警保護功能和剩余電量估算的功能。并且為系統(tǒng)增加了低功耗運行的功能(包括省電狀態(tài)和掉電狀態(tài)),有效提高了電池組的工作時間。系統(tǒng)設(shè)計了友好的上位機界面,用戶不僅可以通過上位機詳細(xì)了解電池組的工作狀態(tài),還可以通過上位機修改各種保護閾值參數(shù)來滿足不同工作環(huán)境。最后通過大量實驗證明該系統(tǒng)在電壓采集、電流采集、溫度采集方面具有良好的測量精度,在剩余電量估算和電池均衡方面也有良好的估算精度和均衡效率,完全達到了礦用移動救生艙鋰電池管理系統(tǒng)的設(shè)計要求。
【關(guān)鍵詞】：礦用移動救生艙 鋰離子電池管理系統(tǒng) 電池均衡 剩余電量估算
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TD774;TM912
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 課題研究背景及意義10-12
• 1.2 礦用移動救生艙及鋰電池管理系統(tǒng)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.1 礦用移動救生艙國外研究現(xiàn)狀12
• 1.2.2 礦用移動救生艙國內(nèi)研究現(xiàn)狀12
• 1.2.3 鋰電池管理系統(tǒng)國外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.4 鋰電池管理系統(tǒng)國內(nèi)研究現(xiàn)狀13
• 1.3 論文的主要工作13-14
• 1.4 論文結(jié)構(gòu)安排14-16
• 第二章 鋰電池關(guān)鍵特性和鋰電池管理系統(tǒng)的介紹16-28
• 2.1 鋰離子電池的選用16-18
• 2.1.1 磷酸鐵鋰電池的優(yōu)勢16-17
• 2.1.2 磷酸鐵鋰電池工作原理17-18
• 2.2 鋰離子電池主要參數(shù)18-21
• 2.2.1 電動勢18
• 2.2.2 電壓18-19
• 2.2.3 電池內(nèi)阻19
• 2.2.4 電池容量19-20
• 2.2.5 充放電倍率20
• 2.2.6 庫倫效率20
• 2.2.7 自放電20
• 2.2.8 電池壽命20-21
• 2.2.9 電池安全性21
• 2.3 鋰離子電池性能測試21-24
• 2.3.1 充電性能測試21-22
• 2.3.2 放電性能測試22
• 2.3.3 電池容量測試22-23
• 2.3.4 高低溫性能測試23
• 2.3.5 能量和比能量測試23-24
• 2.3.6 儲存性能及自放電測試24
• 2.4 鋰電池管理系統(tǒng)主要功能介紹24-27
• 2.4.1 電池狀態(tài)監(jiān)測25
• 2.4.2 電池狀態(tài)分析25
• 2.4.3 電池安全保護25-26
• 2.4.4 能量控制管理26-27
• 2.4.5 電池信息管理27
• 2.5 本章小結(jié)27-28
• 第三章 鋰電池管理系統(tǒng)硬件電路設(shè)計28-42
• 3.1 系統(tǒng)硬件總體設(shè)計28-30
• 3.2 電壓采集電路設(shè)計30-31
• 3.3 電流采集電路設(shè)計31-32
• 3.4 溫度采集電路設(shè)計32-34
• 3.4.1 常用的溫度測量方式32-33
• 3.4.2 監(jiān)測數(shù)量與監(jiān)測位置33
• 3.4.3 溫度采集原理圖33-34
• 3.5 電池均衡電路設(shè)計34-39
• 3.5.1 電池不一致的原因34-35
• 3.5.2 電池均衡的意義35-37
• 3.5.3 電池均衡常用方法37-38
• 3.5.4 電池均衡原理圖38-39
• 3.6 復(fù)位電路設(shè)計39
• 3.7 EEPROM電路設(shè)計39-40
• 3.8 充放電控制電路設(shè)計40
• 3.9 LED驅(qū)動電路設(shè)計40-41
• 3.10 本章小結(jié)41-42
• 第四章 電池剩余電量算法研究42-51
• 4.1 剩余電量算法的意義42-43
• 4.2 常用的電池剩余電量估算算法43-46
• 4.2.1 電荷累計法43-44
• 4.2.2 開路電壓法44-45
• 4.2.3 內(nèi)阻測量法45
• 4.2.4 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法45-46
• 4.2.5 卡爾曼濾波法46
• 4.3 本系統(tǒng)使用的SOC算法46-50
• 4.3.1 溫度對電池容量的修正46-47
• 4.3.2 劣化對電池容量的修正47-48
• 4.3.3 溫度對放電效率的修正48
• 4.3.4 電池靜置時間對SOC0的修正48-50
• 4.4 本章小結(jié)50-51
• 第五章 鋰電池管理系統(tǒng)軟件設(shè)計51-63
• 5.1 初始化模塊52-53
• 5.2 電壓、電流監(jiān)測模塊53-57
• 5.2.1 電壓輸出寄存器VMON、電流輸出寄存器IMON53-54
• 5.2.2 GIM放大倍數(shù)校正54-55
• 5.2.3 電壓、電流監(jiān)測流程圖55-57
• 5.3 過溫監(jiān)測模塊57-58
• 5.4 省電狀態(tài)模塊58-60
• 5.5 掉電狀態(tài)模塊60-61
• 5.6 電池平衡模塊61-62
• 5.7 本章小結(jié)62-63
• 第六章 鋰電池管理系統(tǒng)測試63-69
• 6.1 測試環(huán)境63-64
• 6.2 測試內(nèi)容和結(jié)果64-68
• 6.2.1 上位機軟件64-65
• 6.2.2 電壓、電流、溫度采集精度測試65-66
• 6.2.3 電池均衡測試66-67
• 6.2.4 故障狀態(tài)測試67-68
• 6.3 本章總結(jié)68-69
• 第七章 總結(jié)與展望69-71
• 7.1 全文總結(jié)69
• 7.2 展望69-71
• 參考文獻71-74
• 附錄1 攻讀碩士學(xué)位期間撰寫的論文74-75
• 致謝75

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 木子林;;山西五大煤礦集團開始配備井下救生艙[J];山西能源與節(jié)能;2010年05期

2 本刊通訊員;;中國首臺礦用救生艙制成可容納10人避險4天[J];煤炭工程;2010年12期

3 ;礦用可移動救生艙樣艙制成 可保10人96小時生存[J];生命與災(zāi)害;2010年12期

4 艾長波;;礦用救生艙國內(nèi)外發(fā)展概況[J];艦船防化;2010年06期

5 鞏憲武;;西安重裝集團與中資國泰公司簽署井下救生艙生產(chǎn)合作協(xié)議[J];陜西煤炭;2011年03期

6 許健;李長錄;王凱;;救生艙的生存溫度保障[J];煤礦安全;2011年08期

7 汪聲;金龍哲;栗婧;汪澍;;礦用救生艙熱環(huán)境分析[J];煤炭學(xué)報;2011年09期

8 ;我國第一臺礦用可分離式救生艙問世[J];煤礦機械;2011年09期

9 韓文達;劉鐵軍;劉貴強;史功赫;李國慶;;礦用安全救生艙的發(fā)展趨勢研究[J];煤礦機械;2011年10期

10 ;井下緊急避險系統(tǒng)與礦用救生艙設(shè)計生產(chǎn)[J];工業(yè)設(shè)計;2011年06期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 盛偉;王強;劉秀芳;鄭麗娜;;蓄冷型空調(diào)機在礦用救生艙中的應(yīng)用[A];走中國創(chuàng)造之路——2011中國制冷學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文集[C];2011年

2 李波;劉安翔;劉洪波;;救生艙風(fēng)機控制器的設(shè)計[A];第三屆全國煤礦機械安全裝備技術(shù)發(fā)展高層論壇暨新產(chǎn)品技術(shù)交流會論文集[C];2012年

3 周旭;楊陸海;;礦用救生艙配置原則與應(yīng)用研究[A];中國采選技術(shù)十年回顧與展望[C];2012年

4 張婷;;礦用救生艙焊接部位數(shù)值模擬處理方法分析[A];第五屆全國計算爆炸力學(xué)會議論文摘要[C];2012年

5 白博;李志強;王志華;趙隆茂;;礦用井下救生艙抗爆炸沖擊性能研究[A];第五屆全國計算爆炸力學(xué)會議論文摘要[C];2012年

6 李長有;程曉琦;張勝奎;;基于SHT75的礦井救生艙溫濕度檢測[A];2010中國儀器儀表學(xué)術(shù)、產(chǎn)業(yè)大會（論文集2）[C];2010年

7 王晶晶;武會賓;張鵬程;巨彪;;Q460級礦用救生艙用鋼的組織與析出相研究[A];2014年全國鋼材深加工研討會論文集[C];2014年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 實習(xí)記者 李拓 劉冰;井下礦工的生命港灣[N];中國煤炭報;2010年

2 記者 林玉　施智梁;礦用救生艙亮相千億蛋糕待分食[N];經(jīng)濟參考報;2010年

3 ;礦難救生艙將全智利巡游[N];新華每日電訊;2010年

4 記者 吳宇　吳陳;世博會智利館將展礦難救生艙[N];新華每日電訊;2010年

5 王歡　整理;救生艙：礦難中的生命庇護所[N];中國礦業(yè)報;2010年

6 記者 陳波;重慶造救生艙下月正式下井[N];重慶日報;2010年

7 本報記者 任s，

本文編號：777083