本文關(guān)鍵詞：鋰離子電池管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：鋰電池作為新能源電池,其相較于其他二次電池具有高性能、無(wú)污染、長(zhǎng)壽命等特點(diǎn)優(yōu)勢(shì),在新能源汽車、信息通訊設(shè)備、航空航天電源、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域應(yīng)用越來(lái)越廣泛。鋰電池在高功率應(yīng)用場(chǎng)合一般是采用串并聯(lián)電池組的形式,而由于電池單體的不一致性,鋰電池組在使用時(shí)必須配備合適的電池管理器,以改善鋰電池組的性能和延長(zhǎng)電池組使用壽命。 本文主要針對(duì)鋰電池組進(jìn)行電池管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。首先結(jié)合了鋰電池自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和化學(xué)性能,深入研究其充電和放電工作原理,分析了影響鋰電池工作性能的諸多因素。其次依據(jù)鋰電池自身特點(diǎn),論述了鋰電池單體不一致性的原因和危害,得出了鋰電池均衡充放電電路的重要意義,通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有均衡方式的研究,再結(jié)合實(shí)際條件,選擇了合適本電池管理器的改進(jìn)能量轉(zhuǎn)換均衡方法。然后本文繼續(xù)對(duì)鋰電池的荷電狀態(tài)估算技術(shù)進(jìn)行了一定的研究,闡述了國(guó)內(nèi)外主要的幾種鋰電池剩余荷電量的估算方法,并確定本系統(tǒng)所采用的估算算法。 在對(duì)鋰電池管理幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究后,本文提出了完整的鋰離子電池管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架,分別從硬件電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和軟件算法設(shè)計(jì)兩方面對(duì)本系統(tǒng)的原理和功能實(shí)現(xiàn)做了詳細(xì)分析。最后,通過(guò)樣機(jī)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該管理器的可行性。
【關(guān)鍵詞】：鋰離子電池 均衡充電 荷電狀態(tài)(SOC) 電池管理系統(tǒng)(BMS)
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM912
【目錄】：

• 致謝4-5
• 中文摘要5-6
• Abstract6-7
• 目次7-9
• 第1章 緒論9-14
• 1.1 項(xiàng)目研究背景和意義9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容11-12
• 1.4 本文主要工作12-13
• 1.5 本章小結(jié)13-14
• 第2章 鋰電池的充放電工作原理與特性14-22
• 2.1 鋰電池結(jié)構(gòu)和化學(xué)特性14-15
• 2.2 鋰電池的主要性能參數(shù)15-16
• 2.3 鋰電池的充放電特性16-19
• 2.3.1 鋰電池的充電特性16-17
• 2.3.2 鋰電池的充電方式17-18
• 2.3.3 鋰電池放電特性18-19
• 2.4 鋰電池常用的幾種數(shù)學(xué)模型19-20
• 2.4.1 線性模型19-20
• 2.4.2 Thevenin模型20
• 2.5 本章小結(jié)20-22
• 第3章 鋰離子電池均衡技術(shù)和SOC估算技術(shù)22-35
• 3.1 鋰電池均衡充電控制的必要性22-23
• 3.1.1 鋰電池組不一致性的產(chǎn)生因素22-23
• 3.1.2 電池組不一致性的危害23
• 3.2 鋰電池組現(xiàn)有均衡方法介紹23-28
• 3.2.1 并聯(lián)電阻均衡法24
• 3.2.2 級(jí)聯(lián)電容開(kāi)關(guān)均衡法24-25
• 3.2.3 電感分流均衡法25-26
• 3.2.4 集中式變壓器均衡法26-27
• 3.2.5 開(kāi)關(guān)陣列旁路均衡法27-28
• 3.2.6 分布式單體充電均衡法28
• 3.3 本文所選均衡方案28-30
• 3.3.1 開(kāi)關(guān)矩陣均衡控制原理28-29
• 3.3.2 鋰離子蓄電池均衡方案29-30
• 3.4 動(dòng)力鋰電池SOC在線估計(jì)技術(shù)30-33
• 3.4.1 鋰電池SOC簡(jiǎn)介30-31
• 3.4.2 常見(jiàn)幾種SOC估算方法31-33
• 3.4.3 本文所選用的估算方法33
• 3.5 本章小結(jié)33-35
• 第4章 鋰電池管理系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)35-58
• 4.1 鋰電池管理系統(tǒng)簡(jiǎn)介35
• 4.2 鋰電池管理器總體架構(gòu)35-37
• 4.3 鋰電池管理器均衡模塊電路設(shè)計(jì)37-41
• 4.3.1 內(nèi)部輔助電源設(shè)計(jì)37-39
• 4.3.2 均衡充電器設(shè)計(jì)39-40
• 4.3.3 開(kāi)關(guān)電阻分流均衡電路設(shè)計(jì)40
• 4.3.4 開(kāi)關(guān)矩陣均衡電路設(shè)計(jì)40-41
• 4.4 通信方案設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)41-47
• 4.4.1 RS-485總線介紹42
• 4.4.2 RS-485通信接口電路設(shè)計(jì)42-44
• 4.4.3 RS-485光耦隔離電路設(shè)計(jì)44
• 4.4.4 RS-485總線冗余設(shè)計(jì)方案44-47
• 4.5 單片機(jī)控制中心硬件電路設(shè)計(jì)47-56
• 4.5.1 51單片機(jī)及其接口介紹47-49
• 4.5.2 單片機(jī)系統(tǒng)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展設(shè)計(jì)49-50
• 4.5.3 單片機(jī)DAC信號(hào)模塊設(shè)計(jì)50-51
• 4.5.4 單片機(jī)ADC信號(hào)模塊設(shè)計(jì)51-55
• 4.5.5 片選信號(hào)發(fā)生電路55-56
• 4.5.6 輸入輸出電壓調(diào)理電路設(shè)計(jì)56
• 4.6 本章小結(jié)56-58
• 第5章 鋰電池管理系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果58-71
• 5.1 鋰電池管理系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)要求58-59
• 5.1.1 管理器軟件設(shè)計(jì)內(nèi)容58
• 5.1.2 軟件程序編寫和調(diào)試環(huán)境58-59
• 5.2 上位機(jī)人機(jī)界面設(shè)計(jì)59-61
• 5.3 管理器功能模塊算法設(shè)計(jì)61-66
• 5.3.1 系統(tǒng)整體軟件設(shè)計(jì)架構(gòu)61
• 5.3.2 均衡電路軟件算法設(shè)計(jì)61-63
• 5.3.3 保護(hù)電路算法設(shè)計(jì)63-64
• 5.3.4 數(shù)據(jù)采集算法設(shè)計(jì)64-65
• 5.3.5 充放電管理算法設(shè)計(jì)65-66
• 5.3.6 數(shù)據(jù)通信算法設(shè)計(jì)66
• 5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析66-70
• 5.4.1 電池管理器PCB板設(shè)計(jì)66-67
• 5.4.2 管理器機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)67
• 5.4.3 樣機(jī)實(shí)驗(yàn)結(jié)果67-70
• 5.5 本章小結(jié)70-71
• 第6章 總結(jié)與展望71-73
• 6.1 總結(jié)71-72
• 6.2 展望72-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 攻讀碩士期間發(fā)表論文77

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

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8 胡斌;史更新;王濤;楊e，

本文編號(hào)：832719