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《浙江理工大学》 2010年
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锂离子动力电池管理系统的研究与实现

黎继刚  
【摘要】: 随着科技的发展和节能环保的迫切需求,新能源成为各国能源战略的重要发展方向。锂离子电池作为节能环保的标志之一,应用在电动汽车、后备式电源(UPS)以及光伏逆变器等设备中,为这些工业应用提供便捷和功率要求。针对这一现状,本文以锂离子动力电池组为研究对象,充分考虑电池单体及成组技术的差异,设计了8节动力电池组管理系统, 本文首先详细地学习了磷酸铁锂电池的结构,充放电特性、充放电方法以及电池剩余容量(SOC)估算方法。结合实际应用需求,确定了部分系统的设计方案。然后提出了以TMS320F2812为控制核心的整体设计方案。论文具体分析了系统需求,设计系统的各个部分功能,分为硬件设计和软件设计部分。 硬件设计部分:详细介绍了DSP核心控制系统的电源供电、时钟复位、AD采样以及通信机制等功能后,把控制核心外围电路划分为4个大的模块:充电单元模块采用单片开关电源设计,为整个电池组提供能量来源;检测模块是整个系统的前端,主要负责检测电池的温度、电压和电流,为估算电池组的SOC提供数据依据;保护模块是整个电池组充放过程安全工作的保证,为整个研究提供安全机制;均衡模块是实现均衡的重要手段,提出的奇偶均衡模块在保护机制的限定范围内,最大限度地实现了均衡功能,为提高电池组使用效率、延长电池组寿命提供了良好的策略。最后根据系统需求进行了抗干扰和低功耗设计。 软件设计部分:采用嵌入式增强型C语言编写,模块化程序设计,运用TI公司提供的程序结构和调度机制分别完成各个模块的算法实现,并给出相应的流程图。结合TMS320F2812的看门狗模块及软件抗干扰技术,设计了相应的软件滤波算法,确保软件系统的合理性和稳定性。 最后,运用一个BUCK变换器实现充电过程恒压恒流控制,完成电路板的研制,并进行系统硬件和软件集成调试,实验结果表明,本系统基本实现了预期的需求,奇偶均衡策略效果良好,满足了锂离子电池管理系统的应用需求。
【学位授予单位】:浙江理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TM912

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