大容量鋰電池管理系統(tǒng)的研制.pdf

1、大容量鋰電池正逐步取代鉛酸蓄電池，成為通信基站后備電源等儲能設(shè)備廣泛使用的電池。由于鋰電池自身的物理化學(xué)特性限制，需要配備完善的鋰電池管理系統(tǒng)，但是現(xiàn)有的鋰電管理系統(tǒng)無法適用于低電壓平臺的電池組。
　　為了解決上述問題，本文研制了用于新型大容量鋰電池的管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)主要用以實(shí)現(xiàn)對鋰電池組內(nèi)各單體進(jìn)行過充、過放、過流、高低溫保護(hù)等保護(hù)控制，同時(shí)可以將電池荷電狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)、系統(tǒng)變量等參數(shù)通過板載LED、蜂鳴器和遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)進(jìn)行顯示

2、和操作。
　　本文研制的大容量電池管理系統(tǒng)，由硬件和軟件兩部分組成。硬件設(shè)計(jì)方面，電池管理系統(tǒng)包括電源模塊、模擬量采集模塊、電壓均衡模塊、功率保護(hù)模塊和通信告警模塊等。模擬量采集模塊用兩顆微控制器分別搭載一顆模擬前端芯片，實(shí)現(xiàn)單體電壓檢測、充放電電流檢測、溫度檢測等功能。使用一顆32位微控制器作為主控芯片，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信、荷電狀態(tài)估算、故障告警、充放電保護(hù)、系統(tǒng)升級等核心功能。此外，系統(tǒng)用一顆外部微控制器來做外部看門狗，保證系統(tǒng)運(yùn)行

3、穩(wěn)定性。
　　軟件設(shè)計(jì)方面，鋰電管理系統(tǒng)包括片內(nèi)通信、模擬數(shù)字量轉(zhuǎn)換、狀態(tài)機(jī)判斷、荷電狀態(tài)估算、充放電管理和遠(yuǎn)程通信等幾大功能模塊。其中片內(nèi)通信模塊和模擬數(shù)字量轉(zhuǎn)換模塊配合使用來獲取電壓、電流、溫度等前端模擬量，程序運(yùn)用了溫度補(bǔ)償和軟件校準(zhǔn)算法最大限度的提高了采樣精度;狀態(tài)機(jī)模塊是實(shí)現(xiàn)鋰電池保護(hù)動作的邏輯判斷部分，根據(jù)系統(tǒng)的輸入輸出量給對應(yīng)標(biāo)志位賦值;荷電狀態(tài)估算模塊采用安時(shí)積分法和開路電壓法相結(jié)合的軟件算法來實(shí)現(xiàn)對剩余電量的精確

4、估算;依據(jù)工信部標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議編寫遠(yuǎn)程監(jiān)控子程序。此外設(shè)計(jì)了人機(jī)界面友好的，用于遠(yuǎn)程監(jiān)控和參數(shù)設(shè)置的上位機(jī)軟件。
　　最后對設(shè)計(jì)開發(fā)的大容量鋰電池管理系統(tǒng)進(jìn)行了一系列分析測試，獲取了相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對系統(tǒng)的電壓、電流、溫度采樣精度進(jìn)行校準(zhǔn)，對充放電保護(hù)、均衡控制等功能進(jìn)行了驗(yàn)證和改善。最終驗(yàn)證了本文設(shè)計(jì)的大容量鋰電池管理系統(tǒng)是符合設(shè)計(jì)需求的。論文結(jié)尾并對論文所設(shè)計(jì)的鋰電池管理系統(tǒng)進(jìn)行了總結(jié)和展望，總結(jié)了現(xiàn)階段工作留下的缺陷