基于ARM的電池管理監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、以動力電池為主的電壓型儲能電源具有功率密度高、循環(huán)壽命長、可靠性好以及清潔等優(yōu)點(diǎn)。所應(yīng)用的技術(shù)領(lǐng)域包括了電動汽車、通信電源、空間電源、新能源發(fā)電(風(fēng)能和太陽能)等。動力電池作為有限電源,當(dāng)其串聯(lián)成組使用時(shí),單體電池的過充和過放是引起電池組容量減少、安全性能降低以及壽命縮短的致命原因。為了減少單體電池的過充放現(xiàn)象,國內(nèi)外都在研究相應(yīng)的電池均衡技術(shù),其中尤以基于開關(guān)能量轉(zhuǎn)換的有源均衡技術(shù)為重點(diǎn)。本文以動力電池組為實(shí)驗(yàn)對象,分析了現(xiàn)有的開關(guān)變

2、換均衡系統(tǒng)的工作原理,研究如何降低均衡損耗以及如何提高均衡速度,并在此基礎(chǔ)上,建立了單體電池模型,最后對均衡電路、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及均衡策略進(jìn)行了研究。
　　 本文首先分析了磷酸鐵鋰電池的內(nèi)在結(jié)構(gòu)和化學(xué)反應(yīng)機(jī)理,結(jié)合實(shí)際應(yīng)用,構(gòu)建了擴(kuò)展卡爾曼濾波復(fù)合模型,并在該模型上運(yùn)用卡爾曼濾波修正算法對電池的剩余電量(SOC)進(jìn)行估計(jì);然后對幾種電池組均衡技術(shù)進(jìn)行了探討和比較,確立了本文所用的一種改進(jìn)的電池均衡方案;最后以STM32F103C8T

3、6為控制核心進(jìn)行系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。論文分析了系統(tǒng)需求,并且在此基礎(chǔ)上,分別從軟件和硬件角度建立了動力電池組管理系統(tǒng),該系統(tǒng)是由數(shù)據(jù)采樣、算法執(zhí)行、通信管理、保護(hù)控制、均衡控制、信息存儲等模塊組成。數(shù)據(jù)采樣模塊用于采集電池電壓、電流和溫度數(shù)據(jù),為電池模型估計(jì)算法提供數(shù)據(jù)依托;算法執(zhí)行模塊根據(jù)采集到的數(shù)據(jù),在建立好的模型上,運(yùn)用卡爾曼濾波修正算法實(shí)時(shí)計(jì)算出動力電池當(dāng)前的剩余電量;通信管理單元主要完成與上位機(jī)的通訊;保護(hù)控制模塊保證了整個(gè)電池組在

4、充放電過程中的安全;均衡控制模塊是實(shí)現(xiàn)均衡的重要手段,電池組采用改進(jìn)的飛渡電容法均衡技術(shù)提高了使用效率,延長了電池組壽命;信息存儲模塊保存用于估計(jì)算法的數(shù)據(jù)。所選用的微處理器芯片是基于ARM Cortex-M3內(nèi)核,擁有豐富外設(shè)和高速運(yùn)算能力,程序采用模塊化設(shè)計(jì),用C語言編寫。
　　 本文構(gòu)建了擴(kuò)展卡爾曼濾波復(fù)合模型,應(yīng)用卡爾曼濾波修正算法,采用改進(jìn)的飛渡電容法對電池組進(jìn)行均衡。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,所設(shè)計(jì)的電池管理系統(tǒng)基本實(shí)現(xiàn)了預(yù)期要