發(fā)布時間：2021-10-21 17:09

　　面對資源短缺和環(huán)境污染雙重問題的日益嚴峻,國家倡導大力發(fā)展新能源發(fā)電和電動汽車領域。磷酸鐵鋰電池在這些領域起著十分重要的作用,具有安全性強、能量密度較高、壽命長等優(yōu)點。電池管理系統(tǒng)作為動力電池組穩(wěn)定工作的核心部分,也制約著新能源產業(yè)的快速發(fā)展。其中,健康狀態(tài)估算是電池管理系統(tǒng)的重要內容之一,準確的健康狀態(tài)估計能夠有效發(fā)揮電池的工作性能,使電池組得以充分利用。本文以某18650型磷酸鐵鋰電池為研究對象,開展全壽命周期加速老化實驗,充分考慮倍率因素,在常規(guī)應力加速老化的基礎上,增加多倍率充電特性測試。根據加速老化實驗流程,直至電池壽命終結,獲取其在變應力條件下的全壽命周期原始外特性,為后續(xù)電池健康狀態(tài)估算提供數(shù)據支持。基于全壽命周期加速老化實驗獲取的原始數(shù)據,開展數(shù)據挖掘,定量分析了容量衰減差異特性和多倍率充電特性。并從電化學機理的微觀角度詳細分析了特性成因,總結提煉了磷酸鐵鋰電池老化差異特性和多倍率充電特性的一般性規(guī)律。本文著重介紹了具有強適應性的健康狀態(tài)估算方法。不同充電倍率下,分別以概率密度函數(shù)曲線峰值附近的電壓范圍視為特征區(qū)間,采用動態(tài)滑動窗口掃描尋優(yōu)方法確定特征電壓區(qū)間,對該區(qū)間... 

【文章來源】：燕山大學河北省

【文章頁數(shù)】：90 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 電池管理系統(tǒng)研究現(xiàn)狀
    1.3 蓄電池SOH估算技術研究現(xiàn)狀
        1.3.1 試驗分析類
        1.3.2 模型類
        1.3.3 數(shù)據驅動類
    1.4 目前SOH估算存在的關鍵問題
        1.4.1 LiFePO_4 電池老化差異特性
        1.4.2 LiFePO_4 電池倍率特性
    1.5 本文研究的主要內容
第2章 全壽命周期加速老化實驗
    2.1 實驗目的、對象和內容
        2.1.1 實驗目的
        2.1.2 實驗對象
        2.1.3 實驗內容
    2.2 實驗準備階段
    2.3 加速老化流程
        2.3.1 總體實驗方案
        2.3.2 容量標定實驗步驟
        2.3.3 多倍率充電特性測試步驟
    2.4 本章小結
第3章 差異特性分析與SOH估算
    3.1 引言
    3.2 容量衰減差異特性分析
    3.3 多倍率充電特性分析
    3.4 SOH估算算法簡介
        3.4.1 微分容量法
        3.4.2 電壓概率密度法
        3.4.3 算法等效性分析
    3.5 具有強適應性的SOH估算技術
        3.5.1 SOH估算方案特征提取及關鍵問題
        3.5.2 基于動態(tài)滑窗特征區(qū)間尋優(yōu)的概率密度法
        3.5.3 LiFePO_4 電池三維老化特征提取
        3.5.4 LiFePO_4 電池SOH在線估算
    3.6 本章小結
第4章 BMS平臺設計及方案驗證
    4.1 BMS硬件電路的實現(xiàn)
    4.2 主控制板設計
        4.2.1 主控制器核心單元
        4.2.2 電源電路
        4.2.3 SPI隔離式通信接口電路
        4.2.4 繼電器保護單元
        4.2.5 無線藍牙模塊
        4.2.6 EEPROM和實時時鐘應用電路
        4.2.7 節(jié)點溫度檢測應用電路
    4.3 分布式電壓采集板設計
        4.3.1 LTC6804 電壓采樣
        4.3.2 LTC6804 被動均衡電路
    4.4 電流采集板設計
        4.4.1 高精度數(shù)據采集前端芯片AS8510 簡介
        4.4.2 AS8510連接電路設計
    4.5 BMS軟件的實現(xiàn)
        4.5.1 LTC6804 單體電壓檢測子程序及其被動均衡功能
        4.5.2 AS8510 總電流采集子程序
        4.5.3 節(jié)點溫度采集子程序
        4.5.4 實時時鐘和EEPROM讀寫子程序
        4.5.5 SCI通信子程序
        4.5.6 SOH估算子程序
    4.6 BMS平臺測試與方案驗證
        4.6.1 BMS平臺整體結構
        4.6.2 BMS平臺功能測試
        4.6.3 SOH估算方案驗證
    4.7 本章小結
總結與展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間承擔的科研任務與主要成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]鋰離子電池老化差異特性研究現(xiàn)狀[J]. 張金龍,李端凱,佟微,漆漢宏,張純江,于溫方.  燕山大學學報. 2019(01)
[2]鈷酸鋰智能電池管理系統(tǒng)的FPGA實現(xiàn)[J]. 魏淑穩(wěn),楊玉華,單彥虎,焦新泉.  電測與儀表. 2019(04)
[3]BQ76PL536A的分布式動力電池管理系統(tǒng)設計[J]. 曲行行,楊亭亭,鄒娟,曾潔,郭永偉.  單片機與嵌入式系統(tǒng)應用. 2018(12)
[4]基于STM32F407+BQ76PL536的電池管理系統(tǒng)設計[J]. 楊潔,廖俊杰,谷肖飛,路書祥,鄭國恒.  電源技術. 2018(11)
[5]鋰離子電池熱失控蔓延研究進展[J]. 陳天雨,高尚,馮旭寧,盧蘭光,歐陽明高.  儲能科學與技術. 2018(06)
[6]鋰離子電池內短路機理與檢測研究進展[J]. 劉力碩,張明軒,盧蘭光,歐陽明高,馮旭寧,鄭岳久,韓雪冰,潘岳.  儲能科學與技術. 2018(06)
[7]基于LTC3300-1的電動汽車鋰電池組主動均衡系統(tǒng)研究[J]. 劉政,張向文,黃斌.  電源技術. 2018(07)
[8]集裝箱式儲能系統(tǒng)用梯次利用鋰電池組的一致性管理研究[J]. 朱運征,李志強,王浩,高翔,鄭益,屈園,徐劍虹,謝建江.  電源學報. 2018(04)
[9]太陽能充電的鋰電池雙向主動均衡模塊設計[J]. 陳陽,楊文榮,冉峰,朱佳斌,季淵.  電源技術. 2018(06)
[10]能量型磷酸鐵鋰動力電池直流內阻測試及分析[J]. 王芳,孫智鵬,林春景,卜祥軍,劉仕強.  重慶理工大學學報(自然科學). 2017(08)

碩士論文
[1]基于MC33771的電池管理系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[D]. 傅萬春.合肥工業(yè)大學 2018
[2]鋰電池管理系統(tǒng)與均衡控制策略[D]. 楊陽.南京航空航天大學 2018



本文編號：3449397