【摘要】：隨著煤炭工業(yè)發(fā)展和礦山設(shè)備技術(shù)進(jìn)步,鋰離子電池在煤礦電氣設(shè)備的監(jiān)控、通訊和自動化系統(tǒng)應(yīng)用日益廣泛,能否為設(shè)備提供安全、穩(wěn)定、高效的電源輸入,直接影響著礦井高效運(yùn)行和人員生命安全。本文以礦用大容量磷酸鐵鋰電池為研究對象,設(shè)計(jì)了完善的礦用鋰離子電池狀態(tài)監(jiān)測與壽命預(yù)測系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了對鋰離子電池狀態(tài)監(jiān)控、智能管理、自動保護(hù),狀態(tài)估計(jì)與壽命預(yù)測等功能,改善了電池性能衰退、容量逐漸變低和壽命短等問題,對增強(qiáng)供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性具有重要的意義。主要研究內(nèi)容包括:(1)分析研究鋰離子電池的工作原理與特性,包括充放電特性、倍率特性、循環(huán)特性等,總結(jié)影響電池SOC和RUL的因素,確定系統(tǒng)需監(jiān)測參數(shù);(2)依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與功能需求,進(jìn)行電池管理系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì),包括基于STM32的主控單元、電池組均衡單元、單總線溫度采集單元、電流監(jiān)測及保護(hù)單元、容量自檢單元等,設(shè)計(jì)了分階閥值電阻均衡電路、霍爾隔離和串聯(lián)精密電阻及電壓變換兩種高精度的電流采集方案和硬件檢測保護(hù)電路;(3)采用自適應(yīng)性強(qiáng)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行SOC估計(jì),考慮SOC與放電倍率和電壓之間的內(nèi)在關(guān)系,對比采用彈性BP算法改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)性能,并基于實(shí)測數(shù)據(jù)通過MATLAB訓(xùn)練得到有效網(wǎng)絡(luò)模型證明算法在SOC估計(jì)的有效性;(4)結(jié)合工況和電池模型難確定、樣本量小等現(xiàn)狀,采用RVM回歸模型預(yù)測電池RUL,其中采用EM迭代算法解決Mackay迭代等算法中逆矩陣不存在的問題,將DGM(1,1)和RVM結(jié)合來改善模型長期預(yù)測能力,并基于實(shí)測數(shù)據(jù)通過MATLAB訓(xùn)練得到RUL預(yù)測模型,測試對比證明了算法的有效性;(5)完成BMS和上位機(jī)軟件程序設(shè)計(jì)和開發(fā)應(yīng)用,BMS主控單元引入了UC/OS-II實(shí)時(shí)操作系統(tǒng),將任務(wù)設(shè)置優(yōu)先級,包括主程序、電壓采集和充電均衡任務(wù)、電流采集任務(wù)、監(jiān)測保護(hù)任務(wù)、數(shù)據(jù)傳送和接收任務(wù)等;基于Lab VIEW與Access數(shù)據(jù)庫、MATLAB混合編程的上位機(jī)程序包括數(shù)據(jù)顯示、故障判斷、數(shù)據(jù)庫存儲與讀取、SOC估計(jì)和RUL預(yù)測等模塊。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM912

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2470263