【摘要】：近些年來(lái),由于環(huán)境污染加劇并且還伴隨著能源日漸匱乏,人們希望能早日找到一種新的能源來(lái)進(jìn)行替代,而電池因其作為供電源時(shí)擁有的諸多優(yōu)點(diǎn)成為了人們爭(zhēng)相研究的對(duì)象。目前,電池在各方面已經(jīng)有了較大的發(fā)展,在很多領(lǐng)域得到了廣泛地應(yīng)用。但是,當(dāng)多塊電池共同使用組成電池組時(shí)就會(huì)遇到很多應(yīng)用性的問(wèn)題,因此需要對(duì)其進(jìn)行控制和必要的管理。電池在飛機(jī)上應(yīng)用中最重要的指標(biāo)是使用的安全性,重量也是非常敏感的一個(gè)參數(shù)。在保證電池系統(tǒng)安全性的同時(shí),必須選用高能量密度高倍率性能的鋰動(dòng)力電池。本文著重講述的是以通用航空機(jī)的動(dòng)力源磷酸鐵鋰電池為研究對(duì)象的電池管理系統(tǒng)(BMS)的設(shè)計(jì)。目前通用航空機(jī)載電池的管理系統(tǒng)存在多方面的缺點(diǎn),它們多是電路的結(jié)構(gòu)太過(guò)復(fù)雜、重量過(guò)大、數(shù)據(jù)采集不夠精確、剩余荷電狀態(tài)(soc)估算誤差太大以及功耗過(guò)大等方面,嚴(yán)重制約了電池在通用航空機(jī)上的使用�；诖朔N現(xiàn)象本文提出了一種新的通用航空機(jī)用的電池管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)多節(jié)單體電池電壓、電池組總電壓、總電流以及溫度等的數(shù)據(jù)采集,并進(jìn)行算法的處理與結(jié)果的顯示。在硬件方面以Spartan系列的C6SXLX16-2CSG324FPGA作為主控芯片通過(guò)SPI總線協(xié)議與凌力爾特公司的LTC6804電池監(jiān)視芯片通信進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,多塊LTC6804芯片之間可通過(guò)isoSPI總線通信,實(shí)現(xiàn)對(duì)更多塊電池的監(jiān)視,減少電路分布,并且提高采集精度。在軟件方面對(duì)soc估算采用擴(kuò)展卡爾曼濾波算法(EKF),并對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)使得估算精度控制在4%以?xún)?nèi),增加了系統(tǒng)的可靠性。本文設(shè)計(jì)的BMS電路簡(jiǎn)單可靠、重量較輕,soc估算精確度較高,適宜在通用航空機(jī)上使用。
[Abstract]:In recent years, due to the worsening of environmental pollution and the increasing lack of energy, people hope to find a new energy source to replace it as soon as possible. Because of its many advantages as a power supply battery has become the object of contention. At present, the battery has made great progress in various fields, and has been widely used in many fields. However, when multiple cells are used together to form a battery pack, there will be a lot of application problems, so it needs to be controlled and managed. The most important indicator of battery application in aircraft is the safety of use, weight is a very sensitive parameter. In order to ensure the safety of the battery system, the lithium power battery with high energy density and high rate performance must be selected. This paper focuses on the design of the battery management system (BMS), which takes the power source of general aviation aircraft, lithium iron phosphate battery, as the research object. At present, there are many shortcomings in the management system of general aviation airborne battery, such as the structure of the circuit is too complex, the weight is too large, the data acquisition is not accurate enough, the (soc) estimation error of residual charge state is too large and the power consumption is too large. The use of batteries on general purpose aircraft is seriously restricted. Based on this phenomenon, this paper presents a new battery management system for general aviation aircraft. The system realizes the data acquisition of the multi-cell voltage, the total battery voltage, the total current and the temperature, and carries on the algorithm processing and the result display. In the aspect of hardware, the C6SXLX16-2CSG324FPGA of Spartan series is used as the main control chip to communicate with the LTC6804 battery monitor chip of Lingliert Company through SPI bus protocol, and many LTC6804 chips can communicate through isoSPI bus. Monitor more batteries, reduce circuit distribution, and improve acquisition accuracy. In the aspect of software, the extended Kalman filter (EKF),) algorithm is adopted to estimate soc, and the estimation accuracy is controlled within 4%, which increases the reliability of the system. The BMS circuit designed in this paper is simple and reliable, light in weight, high in accuracy of soc estimation, and suitable for use on general purpose aircraft.
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：V242.2

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本文編號(hào)：2323708