近年來,隨著電動(dòng)汽車的快速發(fā)展和動(dòng)力電池儲(chǔ)能裝備的廣泛應(yīng)用,動(dòng)力電池及其應(yīng)用技術(shù)得到了快速發(fā)展,尤其動(dòng)力電池本質(zhì)安全、動(dòng)力電池管理和動(dòng)力電池快充等技術(shù)的發(fā)展~([1-5])。因此,動(dòng)力電池的應(yīng)用越來越安全、可靠、高效和方便,其在煤礦應(yīng)用的潛力越來越受關(guān)注。避難硐室及逃生系統(tǒng),礦用軌道牽引電機(jī)車、膠輪電機(jī)車和單軌吊車等設(shè)備主要依靠傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池提供能量,給傳統(tǒng)的鉛酸電池配備管理系統(tǒng)將極大改善現(xiàn)有鉛酸電池工作效率低,可靠性差、報(bào)廢率高、維護(hù)繁瑣等一系列問題~([6-8])。此外,研究表明:在煤礦設(shè)備上應(yīng)用磷酸鐵鋰動(dòng)力電池及其管理系統(tǒng)還可以克服鉛蓄電池質(zhì)量能量密度低、污染重和占地大等缺點(diǎn),其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)明顯、潛力巨大,是未來煤礦動(dòng)力電池的重點(diǎn)研究和發(fā)展方向。目前,礦用動(dòng)力電池及其應(yīng)用存在兩個(gè)主要問題:第一,礦用動(dòng)力電池的選擇。市場(chǎng)上動(dòng)力電池種類繁多且制造質(zhì)量參差不齊,有的電池廠家同批次動(dòng)力電池的一致性都得不到保障;第二,礦用動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的研制。市面上動(dòng)力電池管理系統(tǒng)五花八門,往往沒有針對(duì)一種電池特性及其應(yīng)用去開發(fā)管理系統(tǒng)的,尤其煤礦井下。所以,往往出現(xiàn)管理系統(tǒng)與電池特性不匹配等問題。動(dòng)力電池煤礦應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)在于找出一款適合于煤礦應(yīng)用的動(dòng)力電池,并且為它提供管理系統(tǒng),保障動(dòng)力電池安全、可靠、高效的運(yùn)行,進(jìn)一步提升煤礦裝備技術(shù),降低煤礦安全生產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)和成本。首先,找出一款適合煤礦應(yīng)用的動(dòng)力電池。通過對(duì)現(xiàn)有動(dòng)力電池性能的研究和分析,選取磷酸鐵鋰動(dòng)力電池作為研究對(duì)象。研究了它的工作原理和充放電特性,總結(jié)了影響SOC估算的因素,確定了需要監(jiān)測(cè)和管理的量,為它的建模與管理提供方向和依據(jù);其次,進(jìn)行了建模與分析。通過該動(dòng)力電池充放電特性和常用動(dòng)力電池模型的研究,找到了一種適合磷酸鐵鋰動(dòng)力電池的模型。應(yīng)用MATLAB/Simulink建模與仿真,通過與實(shí)際實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了動(dòng)力電池模型的準(zhǔn)確性;最后,設(shè)計(jì)了動(dòng)力電池管理系統(tǒng)。根據(jù)動(dòng)力電池特性和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),結(jié)合煤礦井下實(shí)際環(huán)境,確立了礦用動(dòng)力電池管理的基本功能,重點(diǎn)詳細(xì)研究了單體電池電壓的精確監(jiān)測(cè);動(dòng)力電池SOC的準(zhǔn)確估計(jì);動(dòng)力電池的均衡管理;動(dòng)力電池的安全防護(hù)等。研究表明,該礦用動(dòng)力電池及其管理系統(tǒng)基本可以達(dá)到設(shè)計(jì)目的。
【學(xué)位單位】：華北科技學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TD605;TM912
【部分圖文】：

工程碩士專業(yè)學(xué)位論文鐵鋰電池的工作原理和特點(diǎn)（Working Pristics of Lithium Iron Phosphate Battery）鐵鋰電池的工作原理鋰動(dòng)力電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，如 2-1 所示，由圖中可得：LiF鋁箔連接，石墨組成的電池負(fù)極和銅箔連接，聚合物隔膜把池電解質(zhì)均勻分布在電池內(nèi)部，最后這些再被金屬外殼密閉

圖 2-2 磷酸鐵鋰電池Figure 2-2Lithium iron phosphate battery表 2-2 GC2770170EJ-25Ah 磷酸鐵鋰電池基本性能 2-2 Basic properties of GC2770170EJ-25Ah phosphate iron lithium性能 項(xiàng)目 h) ≥25.0 標(biāo)準(zhǔn)充電電流（C） ) 3.2 標(biāo)準(zhǔn)充電電壓（V） ≤1.0 標(biāo)準(zhǔn)充電截止電流（C） 680±30 標(biāo)準(zhǔn)放電方式 27.60*70.40*170 標(biāo)準(zhǔn)放電電流（C） ℃） -20 - 40 標(biāo)準(zhǔn)放電終止電壓（V） 溫度（℃） 23±5 0-50℃充電電流（C） 度 60±100％RH -20-5℃放電電流（C） 氣壓力 86-106KPa 10-40℃最大放電電流（C） 式CC/CV(恒流/恒≤30S 的放電峰值（C）

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：在不同的溫度和充放電倍率下，動(dòng)力電池的充放電效率整體平穩(wěn)，充放電效率基本在 90%以上；在相同充放電倍率下，20℃左右其充放電效率最高。2.3.4 放電電流和溫度對(duì)放電電壓與容量曲線關(guān)系的影響動(dòng)力電池放電能力的強(qiáng)弱直接影響其放電功率的大小[51]。在一定的溫度范圍內(nèi)，環(huán)境溫度越高，電池內(nèi)物質(zhì)的活性越大，相同剩余電量條件下所能放出的電流越大；在相同的溫度下，電池剩余電荷量越多，電池電動(dòng)勢(shì)越高，內(nèi)阻越小，所支持放出的最大電流越大。驗(yàn)證其放電能力強(qiáng)弱意義重大，以膠輪電機(jī)車的應(yīng)用為例，若動(dòng)力電池管理系統(tǒng)掌握了動(dòng)力電池各個(gè)工況下的最大輸出功率，便可用來計(jì)算其負(fù)荷、爬坡、提速能力，進(jìn)行合理的行程規(guī)劃。在對(duì)容量測(cè)定和充放電效率測(cè)試的同時(shí)，還可以得到溫度和放電倍率對(duì)放電電壓與容量的曲線關(guān)系的影響。在相同的溫度（25±2℃）和不同的放電倍率下，得出放電倍率對(duì)放電電壓與容量曲線關(guān)系的影響，如圖 2-3 所示；在 3C 的放電倍率和不同的溫度下，得出溫度對(duì)放電電壓與容量曲線關(guān)系的影響，如圖 2-4 所示。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2813434