锂电池组充电器与BMS的研究与设计

发布时间：2017-06-30 02:21

  本文关键词：锂电池组充电器与BMS的研究与设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：大量新能源汽车及各种便携式电动工具中广泛使用的可充电电池,为满足容量和耐压方面的要求,一般均需要多个单体电池进行串并联。由于单体电池参数的分散性会导致充电及放电过程中的均流均压问题,进而影响电池组的使用效率和寿命。如何通过电池组充电器的设计与电池管理系统(Battery Management System,BMS)来解决上述问题就成了业界普遍关注的研究热点。首先论文以锂电池组为研究对象,分析锂电池的电化学原理、充放电特性和电池极化现象。在分析锂电池的充电方法上,本文选用三段式的充电方法,搭建以DC/DC芯片的外围硬件电路来设计锂电池组充电器。然后对电池管理系统进行研究。由于高精度的电压监测和分辨率对电池系统的采集环节尤为重要,基于此本文选用先进的LTC6804采集芯片。该系统可对单体电压、电池组温度与电流进行采样,并对其进行软硬件的调试。最后对均衡系统进行研究。针对电阻式放电均衡速度慢、效率低、发热大等问题,采用基于反激式变压器的双向主动均衡电路。该均衡电路可对任意两块单体电池进行均衡,采用了安时积分法和开路电压法相结合的均衡方法。在LTspice上进行均衡系统的仿真实验,实验结果表明,该主动均衡有良好的性能。论文完成了充电器的硬件与软件的设计、制作与调试,给出了完整的测试结果。并且在上位机上进行电压、剩余电量显示。实验结果验证了本文硬件电路设计以及均衡控制方法的可靠性。
【关键词】：电池管理系统 锂电池组 充电器 主动均衡
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM912
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 课题的研究意义8-9
• 1.2 电池管理系统国内外研究现状9-12
• 1.2.1 充电方法研究现状11-12
• 1.2.2 均衡控制技术的研究现状12
• 1.3 本文主要研究内容12-13
• 1.4 本章小结13-14
• 第二章 锂电池的充放电原理与特性14-25
• 2.1 二次电池的性能比较14-16
• 2.2 锂电池工作原理16-17
• 2.3 锂离子电池充放电特性17-19
• 2.4 充电方法分析19-21
• 2.5 电池的极化现象21-23
• 2.6 马斯定律23-24
• 2.7 本章小结24-25
• 第三章 充电器系统方案设计25-37
• 3.1 充电模块的设计25-28
• 3.1.1 充电器拓扑结构的介绍25-28
• 3.2 锂电池充电器硬件设计28-29
• 3.2.1 DC/DC芯片的介绍28-29
• 3.2.2 电源管理芯片的介绍29
• 3.3 充电器参数设计29-36
• 3.3.1 充电器外围电路参数的设计30-33
• 3.3.2 LTC4000外围电路的设计33-36
• 3.4 本章小结36-37
• 第四章 锂电池主动均衡的研究37-55
• 4.1 电池组单体电池不一致性分析37-39
• 4.1.1 改善单体电池不一致性的措施38-39
• 4.2 均衡管理的意义39-40
• 4.3 几种均衡的方法40-43
• 4.4 主动均衡结构设计43-51
• 4.4.1 数据采集模块43-47
• 4.4.2 均衡控制模块47-48
• 4.4.3 均衡模块48-51
• 4.5 均衡仿真51
• 4.6 SOC估算方法51-54
• 4.7 本章小结54-55
• 第五章 软件流程及系统测试55-64
• 5.1 系统软件的设计55-60
• 5.1.1 充电器软件流程的设计56-57
• 5.1.2 LTC6804软件设计57-60
• 5.2 测试的实验平台60-63
• 5.2.1 充电实验的数据测量与分析62-63
• 5.3 本章小结63-64
• 第六章 总结与展望64-66
• 参考文献66-69
• 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文69-70
• 致谢70

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 于文峰;倪华;;水雷用一次锂电池组的设计方法[J];水雷战与舰船防护;2008年01期

2 陈渊睿;伍堂顺;毛建一;;动力锂电池组充放电智能管理系统[J];电源技术;2009年08期

3 余能顺;徐欣;;基于单片机控制的电动车锂电池组设计[J];重庆工学院学报(自然科学版);2009年10期

4 刘小平;郭锋;刘宁一;;一种实现动力锂电池组充放电管理的主动均衡方案[J];电动自行车;2010年10期

5 黄勤;严贺彪;凌睿;;串联锂电池组无损均衡管理方案设计与实现[J];计算机工程;2011年12期

6 王天福;刘强;李志强;;动力锂电池组充放电智能管理系统设计与实现[J];电源技术;2011年09期

7 陈道;吴峗;蒋新华;;锂电池组维护系统的设计与实现[J];仪表技术;2012年07期

8 许英杰;孙郅佶;李帆;范贤光;;电动自行车锂电池组保护电路设计[J];现代电子技术;2012年16期

9 付腾;姚志成;彭建军;;基于模糊数学的锂电池组故障诊断[J];电子设计工程;2012年20期

10 陈立剑;;锂电池组串联均衡系统研究[J];船电技术;2013年04期

中国重要会议论文全文数据库 前2条

1 陈立;卢雪梅;方明杰;何耀;刘兴涛;;电动汽车动力锂电池组电源管理系统研究[A];第13届中国系统仿真技术及其应用学术年会论文集[C];2011年

2 刘兴涛;何耀;陈立;张陈斌;陈宗海;;动力锂电池组均衡方法综述与分析[A];第13届中国系统仿真技术及其应用学术年会论文集[C];2011年

中国重要报纸全文数据库 前5条

1 记者 姜平;恒瑞新能源首条生产线投产[N];珠海特区报;2011年

2 江苏 缪耀东 周菊获;51.8V/30Ah聚合物锂电池组在电摩中的应用(一)[N];电子报;2012年

3 江苏 缪耀东 周荻;51.8V/30Ah聚合物锂电池组在电摩中的应用(三)[N];电子报;2012年

4 江苏 廖辉东;51.8V/30Ah聚合物锂电池组在电摩中的应用(二)[N];电子报;2012年

5 李川;抓住有利时机 开发环保精品[N];中国信息报;2011年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 何耀;动力锂电池组状态估计策略及管理系统技术研究[D];中国科学技术大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 贾星远;锂电池组充电器与BMS的研究与设计[D];南京邮电大学;2016年

2 朱志平;二千万安时二次锂电池组封装项目商业计划书[D];华南理工大学;2011年

3 钟胜蓝;锂电池组系统的管理研究与实现[D];电子科技大学;2011年

4 严贺彪;锂电池组均压控制系统研究与设计[D];重庆大学;2012年

5 朱春;锂电池组管理系统的研究[D];合肥工业大学;2013年

6 吴昊;车用锂电池组管理系统设计[D];吉林大学;2015年

7 杨新伟;便携式电动工具锂电池组智能监控系统设计[D];武汉理工大学;2010年

8 程昌银;更换模式下的电动汽车锂电池组充电管理系统研究[D];广东工业大学;2012年

9 陈渝飞;锂电池组充电均衡博弈模型及控制策略[D];重庆大学;2015年

10 王晓亮;聚合物动力锂电池组充电策略研究[D];哈尔滨工业大学;2011年

  本文关键词：锂电池组充电器与BMS的研究与设计，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：500260