【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(wú)記憶效應(yīng)等特點(diǎn),使其成為煤礦設(shè)備動(dòng)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(hù)單元,能夠設(shè)計(jì)出一套符合煤礦特殊應(yīng)用的鋰電池電源管理系統(tǒng)對(duì)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(shè)計(jì)了一套礦用鋰電源管理系統(tǒng)以及檢測(cè)該系統(tǒng)是否符合煤礦生產(chǎn)要求的測(cè)試平臺(tái)。主要內(nèi)容包括:(1)對(duì)礦用鋰電源應(yīng)用背景進(jìn)行分析,確定所需電源參數(shù),選擇電源電池并對(duì)其工作特性進(jìn)行分析;(2)設(shè)計(jì)礦用鋰電源管理系統(tǒng)整體框架,并從軟、硬件兩方面實(shí)現(xiàn)BMS的設(shè)計(jì)。以STM32L151系列超低功耗單片機(jī)為主控芯片,搭配ISL9208低功耗電源管理芯片設(shè)計(jì)BMS硬件電路。對(duì)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(cè)設(shè)計(jì)成各類(lèi)任務(wù),合理分配各任務(wù)執(zhí)行時(shí)間,保證BMS高效運(yùn)行的同時(shí)減少不必要的電源浪費(fèi);(3)對(duì)鋰電池SOC估算方法進(jìn)行研究,通過(guò)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(duì)模型參數(shù)進(jìn)行在線辨識(shí),最終聯(lián)合擴(kuò)展卡爾曼濾波算法實(shí)現(xiàn)了鋰電池SOC的在線估算;(4)對(duì)鋰電池RUL預(yù)測(cè)算法進(jìn)行了研究,提取表現(xiàn)鋰電池健康狀態(tài)的等壓降時(shí)間作為健康因子,通過(guò)GPR模型對(duì)鋰電池未知充放電循環(huán)次數(shù)的等壓降時(shí)間預(yù)測(cè)間接實(shí)現(xiàn)了鋰電池RUL的間接預(yù)測(cè),由于等壓降時(shí)間序列方便提取,所以滿足了BMS對(duì)鋰電池RUL的在線預(yù)測(cè)功能;(5)BMS設(shè)計(jì)完成后,需要進(jìn)行性能測(cè)試。本文使用Labview編程,完成了具有良好的人機(jī)交互功能礦用鋰電源管理系統(tǒng)測(cè)試平臺(tái)上位機(jī)的開(kāi)發(fā)。搭建測(cè)試平臺(tái),對(duì)礦用鋰電源進(jìn)行了常溫性能試驗(yàn)、絕緣電阻和工頻耐壓實(shí)驗(yàn)、BMS穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn),最終驗(yàn)證了本文所設(shè)計(jì)礦用鋰電源可靠性和穩(wěn)定性。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TP274;TM912

【參考文獻(xiàn)】

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

2 辛U，

本文編號(hào)：2625410