本文關(guān)鍵詞：太陽能飛機(jī)鋰電池能源管理系統(tǒng)的研究

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【摘要】：太陽能無人機(jī)的能源管理系統(tǒng)是對太陽能電池、儲能電池及負(fù)載間的能源調(diào)度。為了提高儲能電池的使用效率和使用壽命,電池的充放電管理和狀態(tài)預(yù)測是核心問題。儲能電池的充放電管理的核心問題主要是儲能電池的充放電均衡問題。針對于儲能電池的充放電管理及狀態(tài)預(yù)測問題,目前國內(nèi)外已進(jìn)行了大量的研究。當(dāng)下應(yīng)用最多的電池均衡方案主要有被動式均衡電路和主動式均衡電路。被動式均衡充電電路以均衡速度快、控制簡單的優(yōu)點(diǎn)是目前應(yīng)用最多的均衡方式,但是被動式均衡充電電路在均衡的過程中會消耗大量的能量,所以被動式均衡充電電路并不是電池充放電管理的理想選擇；主動式均衡充電電路以充電效率高的特點(diǎn)成為鋰電池充放電管理的最佳選擇,但是由于主動式均衡充放電電路控制難度大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜和成本高等特點(diǎn)仍然不能成為電池充放電管理的理想選擇。為了解決當(dāng)下儲能電池均衡充放電管理效率低、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問題,本文提出了一種基于SPC5604P的太陽能鋰電池能源管理系統(tǒng)。本文首先分析了國內(nèi)外典型的能源管理系統(tǒng)的研究和發(fā)展?fàn)顩r,并結(jié)合鋰電池本身的充放電特性指出了對當(dāng)下針對鋰電池的能源管系統(tǒng)的不足。充分的分析了太陽能輸出功率與充電效率的基礎(chǔ)上,本文提出了一種以SPC5604P為核心的管理芯片和以LTC6804-2為均衡控制單元的能源管理系統(tǒng)方案,并給出了能源管理系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路。系統(tǒng)論述了太陽能鋰電池能源管理系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的過程,以8PC5604P為控制系統(tǒng)核心,介紹了儲能系統(tǒng)的溫度采集電路、電壓采集電路、電流采集電路、均衡電路、保護(hù)電路以及系統(tǒng)調(diào)節(jié)管理電路等硬件電路設(shè)計(jì),并且為了最大程度的減少信號傳輸過程中的干擾信號,系統(tǒng)還專門設(shè)計(jì)了額外的濾波電路。在軟件方向,系統(tǒng)建立了基于codewarrior的開發(fā)調(diào)試平臺,并闡述了軟件系統(tǒng)的工作過程,給出了系統(tǒng)的主系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、SPI通訊及數(shù)據(jù)存儲等詳細(xì)設(shè)計(jì)流程。最后,本文進(jìn)行了硬件平臺的實(shí)際測試,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文提出的基于SPC5604P能源管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有儲能速度快、能源利用高、控制精度高的特點(diǎn)。
【關(guān)鍵詞】：能源管理系統(tǒng) 主被動復(fù)合 LTC6804 電荷均衡調(diào)節(jié)
【學(xué)位授予單位】：上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V272;TM912
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-15
• 1.1 論文背景及意義12-13
• 1.2 國內(nèi)外現(xiàn)狀13-14
• 1.3 課題分析14-15
• 1.3.1 需求分析14
• 1.3.2 研究目標(biāo)14-15
• 第二章 能源管理系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研究15-33
• 2.1 鋰電池特性分析15-18
• 2.1.1 鋰電池結(jié)構(gòu)和化學(xué)特性15
• 2.1.2 鋰電池的工作參數(shù)分析15-18
• 2.2 電池的SOC計(jì)算18-24
• 2.2.1 安時積分法18-19
• 2.2.2 內(nèi)阻法19-20
• 2.2.3 開路電壓法20-21
• 2.2.4 負(fù)載電壓法21
• 2.2.5 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法21-22
• 2.2.6 卡爾曼濾波法22-24
• 2.3 充電方法研究24-27
• 2.3.1 恒壓充電方案24
• 2.3.2 恒流充電方案24-25
• 2.3.3 恒流恒壓充電方案25-26
• 2.3.4 脈沖式充電方案26-27
• 2.3.5 智能充電方案27
• 2.4 均衡技術(shù)方案的研究27-31
• 2.4.1 能耗型均衡27-29
• 2.4.2 非能耗型均衡電路29-31
• 2.5 本章小結(jié)31-33
• 第三章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)33-48
• 3.1 系統(tǒng)控制方案選擇33
• 3.2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)33-34
• 3.3 主動均衡電路設(shè)計(jì)34-36
• 3.3.1 濾波電路的設(shè)計(jì)34-35
• 3.3.2 主動控制電路的調(diào)壓控制電路設(shè)計(jì)35-36
• 3.4 被動均衡電路設(shè)計(jì)36-43
• 3.4.1 均衡檢測電路37-39
• 3.4.2 電流檢測電路39-40
• 3.4.3 溫度采集電路40-42
• 3.4.4 激勵電路42
• 3.4.5 被動式均衡電路設(shè)計(jì)42-43
• 3.5 控制電路設(shè)計(jì)43-47
• 3.5.1 主控制器43-44
• 3.5.2 供電電路設(shè)計(jì)44-45
• 3.5.3 數(shù)據(jù)通訊電路設(shè)計(jì)45-46
• 3.5.4 串口通訊電路設(shè)計(jì)46-47
• 3.6 本章小結(jié)47-48
• 第四章 軟件程序設(shè)計(jì)48-60
• 4.1 電池能源管理系統(tǒng)通訊協(xié)議48-55
• 4.1.1 通訊機(jī)制48-52
• 4.1.2 遙測幀中第4H字節(jié)和遙控幀中第54H內(nèi)容說明52-55
• 4.2 電池充放電均衡算法程序設(shè)計(jì)55-56
• 4.3 電池的恒流恒壓程序設(shè)計(jì)56-57
• 4.4 SOC算法程序設(shè)計(jì)57
• 4.5 主動調(diào)壓程序設(shè)計(jì)57-58
• 4.6 本章小結(jié)58-60
• 第五章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析60-69
• 5.1 系統(tǒng)硬件平臺60-63
• 5.2 不同充電率下電池電壓變化分析63-65
• 5.3 主動均衡調(diào)壓控制電路調(diào)節(jié)控制實(shí)驗(yàn)65
• 5.4 主被動復(fù)合均衡控制下的電能存儲效率分析65-66
• 5.5 充電均衡效果驗(yàn)證66-67
• 5.6 本章小結(jié)67-69
• 第六章 總結(jié)與展望69-71
• 參考文獻(xiàn)71-74
• 致謝74-75
• 攻讀學(xué)位期間所開展的科研項(xiàng)目和發(fā)表的學(xué)術(shù)論文75

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