【摘要】：蓄電池充放電控制、單體均衡管理、電池組荷電狀態(tài)(sOC)估算和鋰離子電池各項(xiàng)重要控制參數(shù)檢測(cè)是鋰離子電池管理系統(tǒng)的核心工作,針對(duì)以上幾個(gè)鋰電管理的核心問(wèn)題本文主要從以下幾方面開(kāi)展研究工作：開(kāi)發(fā)鋰電池管理系統(tǒng)的最終目的是完成對(duì)蓄電池的充電管控。一個(gè)理想的控制方式可以讓電池充電時(shí)間大大壓縮并且能有效提升電池的工作壽命提高其可靠性和安全性,是以在工程應(yīng)用上設(shè)計(jì)一種既能符合工程需求(經(jīng)濟(jì)、高效)又能符合鋰離子電池本身充電特性的電池管理系統(tǒng)是極其必要的。傳統(tǒng)的充電管理方式單一,不能滿足鋰離子電池的充電需求或工程應(yīng)用,針對(duì)該情況,本文設(shè)計(jì)了一種工程上可以普及的智能充電管理方案,該方案在傳統(tǒng)鋰電充電控制的基礎(chǔ)上提出了分階段控制方式,通過(guò)采集到的電池組電壓來(lái)確定當(dāng)前采用何種充電控制方式,充電流程包括：預(yù)充區(qū)、恒流區(qū)、脈沖區(qū)和恒壓區(qū),每個(gè)充電階段都引入溫度控制機(jī)制,以確保在快速充電的同時(shí),保證鋰離子電池的安全和壽命。由于目前的電池單體均衡控制方式普遍存在高設(shè)計(jì)成本和低效的情況,本文設(shè)計(jì)了一種開(kāi)關(guān)LC諧振均衡控制電路,該方案用LC儲(chǔ)能元件為能量流動(dòng)載體,通過(guò)對(duì)開(kāi)關(guān)矩陣的操控和管理,達(dá)成各單體間的電能流動(dòng),實(shí)現(xiàn)整組鋰電池間所有單體均衡控制的最終目的。與其他均衡方式相比較,該方法不僅易于擴(kuò)展,而且均衡效率更高。如何準(zhǔn)確估算電池組當(dāng)前剩余容量是一個(gè)普遍存在的難題,本文在比較了目前多種荷電狀態(tài)計(jì)算優(yōu)劣的基礎(chǔ)上,提出了實(shí)驗(yàn)法和Peukert安時(shí)計(jì)相結(jié)合的鋰離子電池SOc估計(jì)方案,該方案利用實(shí)驗(yàn)法的準(zhǔn)確性和安時(shí)計(jì)法的魯棒性,較好地克服了鋰電池組當(dāng)前剩余容量實(shí)時(shí)精確預(yù)估的難題。作為外部信息的感知來(lái)源,如何精確獲得鋰電池各項(xiàng)重要控制參數(shù)是整個(gè)管理系統(tǒng)運(yùn)作的前提。針對(duì)當(dāng)前電池組單體電壓檢測(cè)難題,提出了基于互導(dǎo)放大的單體電池檢測(cè)電路,該電路具有精度高、溫漂特性好以及對(duì)稱性高等優(yōu)點(diǎn)。為了解決鋰電管理系統(tǒng)難以規(guī)�；傻碾y題,本文提出了模塊化的方案設(shè)想,并在這個(gè)設(shè)想的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了模塊化檢測(cè)電路。立足于均衡電路和重要參數(shù)獲取中模塊化的設(shè)想,本文提出了集中-分布式的鋰離子電池管理系統(tǒng),將整個(gè)管理模塊分為主控單元和監(jiān)控單元,主控單元的職責(zé)是完成整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行和管控,監(jiān)控單元的職責(zé)是負(fù)責(zé)各項(xiàng)參數(shù)的檢測(cè),通過(guò)軟件和硬件的有機(jī)結(jié)合實(shí)現(xiàn)了鋰離子蓄電池管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
[Abstract]:Battery charge and discharge control, cell balance management, battery charge state (sOC) estimation and various important control parameters of lithium ion battery are the core work of lithium ion battery management system. Aiming at the core problems of the lithium battery management, this paper mainly studies the following aspects: the final purpose of developing the lithium battery management system is to complete the charge control of the battery. An ideal control method can greatly compress the battery charge time and effectively enhance the working life of the battery to improve its reliability and safety. A battery management system that meets the charging characteristics of lithium ion batteries is essential. The traditional charging management method is single, which can not meet the charging requirement or engineering application of lithium ion battery. In view of this situation, this paper designs a kind of intelligent charging management scheme which can be popularized in engineering. Based on the traditional lithium charging control, a phased control method is proposed. The current charging control mode is determined by the collected battery pack voltage. The charging process includes: precharge area, constant current region, pulse region and constant voltage area, the charging process includes: precharge area, constant current region, pulse region and constant voltage area. Temperature control mechanism is introduced in each charging stage to ensure the safety and lifetime of lithium ion batteries while charging rapidly. Because of the high design cost and low efficiency in the current single cell equalization control mode, a switching LC resonant equalization control circuit is designed in this paper. The LC energy storage element is used as the energy flow carrier in this scheme. Through the control and management of the switching matrix, the electric energy flow among the cells can be achieved, and the final goal of the equalization control of all the cells among the lithium batteries can be realized. Compared with other equalization methods, this method is not only easy to expand, but also more efficient. How to accurately estimate the current residual capacity of the battery pack is a common problem. On the basis of comparing the advantages and disadvantages of various current charge state calculations, a scheme of SOc estimation for lithium-ion batteries combined with experimental method and Peukert ammeter is proposed in this paper. By using the accuracy of the experimental method and the robustness of the ammeter method, this scheme can overcome the problem of real-time accurate estimation of the current residual capacity of the lithium battery pack. As a perceptual source of external information, how to accurately obtain the important control parameters of lithium battery is the premise of the operation of the whole management system. Aiming at the current problem of single cell voltage detection, a single cell detection circuit based on mutual conductance amplification is proposed. The circuit has the advantages of high precision, good temperature drift and high symmetry. In order to solve the difficulty of large-scale integration of lithium electric management system, this paper proposes a modular scheme and designs a modular detection circuit based on this assumption. Based on the idea of modularization in equalization circuit and important parameter acquisition, a centralized distributed lithium ion battery management system is proposed in this paper. The whole management module is divided into main control unit and monitoring unit. The responsibility of the main control unit is to complete the normal operation and control of the whole system, the responsibility of the monitoring unit is to be responsible for the detection of the parameters, and the design of the lithium ion battery management system is realized through the organic combination of the software and the hardware.
【學(xué)位授予單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TM912

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本文編號(hào)：2166611