【摘要】：鋰離子電池因其能夠提供工作電壓高,功率大,能量密度高,低自放電率以及無記憶效應等特點,使其成為煤礦設備動力電源以及后備電源蓄電池的首選。電池管理系統(tǒng)(BMS)作為煤礦通訊用鋰電池組的管理和保護單元,能夠設計出一套符合煤礦特殊應用的鋰電池電源管理系統(tǒng)對于提高煤礦生產(chǎn)安全性、可靠性以及智能化程度具有重要意義。本文以四塊串聯(lián)的60Ah大容量磷酸鐵鋰電池為后備電源蓄電池,設計了一套礦用鋰電源管理系統(tǒng)以及檢測該系統(tǒng)是否符合煤礦生產(chǎn)要求的測試平臺。主要內(nèi)容包括:(1)對礦用鋰電源應用背景進行分析,確定所需電源參數(shù),選擇電源電池并對其工作特性進行分析;(2)設計礦用鋰電源管理系統(tǒng)整體框架,并從軟、硬件兩方面實現(xiàn)BMS的設計。以STM32L151系列超低功耗單片機為主控芯片,搭配ISL9208低功耗電源管理芯片設計BMS硬件電路。對電源管理系統(tǒng)移植μC/OS II嵌入式操作系統(tǒng),將電池監(jiān)測設計成各類任務,合理分配各任務執(zhí)行時間,保證BMS高效運行的同時減少不必要的電源浪費;(3)對鋰電池SOC估算方法進行研究,通過建立二階RC等效電路模型,采用帶有遺忘因子的最小二乘法對模型參數(shù)進行在線辨識,最終聯(lián)合擴展卡爾曼濾波算法實現(xiàn)了鋰電池SOC的在線估算;(4)對鋰電池RUL預測算法進行了研究,提取表現(xiàn)鋰電池健康狀態(tài)的等壓降時間作為健康因子,通過GPR模型對鋰電池未知充放電循環(huán)次數(shù)的等壓降時間預測間接實現(xiàn)了鋰電池RUL的間接預測,由于等壓降時間序列方便提取,所以滿足了BMS對鋰電池RUL的在線預測功能;(5)BMS設計完成后,需要進行性能測試。本文使用Labview編程,完成了具有良好的人機交互功能礦用鋰電源管理系統(tǒng)測試平臺上位機的開發(fā)。搭建測試平臺,對礦用鋰電源進行了常溫性能試驗、絕緣電阻和工頻耐壓實驗、BMS穩(wěn)定性實驗,最終驗證了本文所設計礦用鋰電源可靠性和穩(wěn)定性。
【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TP274;TM912

【參考文獻】

相關期刊論文 前5條

1 華堯;趙康;;基于鋰電池的礦用在線式不間斷電源技術研究[J];信息化建設;2015年06期

2 辛U，

本文編號：2625410