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锂离子电池管理系统的设计与实现

杨帆  
【摘要】:锂电池作为新能源电池,其相较于其他二次电池具有高性能、无污染、长寿命等特点优势,在新能源汽车、信息通讯设备、航空航天电源、医疗设备等领域应用越来越广泛。锂电池在高功率应用场合一般是采用串并联电池组的形式,而由于电池单体的不一致性,锂电池组在使用时必须配备合适的电池管理器,以改善锂电池组的性能和延长电池组使用寿命。 本文主要针对锂电池组进行电池管理系统的设计。首先结合了锂电池自身结构特点和化学性能,深入研究其充电和放电工作原理,分析了影响锂电池工作性能的诸多因素。其次依据锂电池自身特点,论述了锂电池单体不一致性的原因和危害,得出了锂电池均衡充放电电路的重要意义,通过对国内外现有均衡方式的研究,再结合实际条件,选择了合适本电池管理器的改进能量转换均衡方法。然后本文继续对锂电池的荷电状态估算技术进行了一定的研究,阐述了国内外主要的几种锂电池剩余荷电量的估算方法,并确定本系统所采用的估算算法。 在对锂电池管理几项关键技术进行研究后,本文提出了完整的锂离子电池管理系统的结构框架,分别从硬件电路结构设计和软件算法设计两方面对本系统的原理和功能实现做了详细分析。最后,通过样机实验验证了该管理器的可行性。


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