隔爆环境下锂电池充放电特性研究
发布时间：2019-10-17 17:59
【摘要】：随着煤炭开采量的加大,煤矿井下的用电设备快速增长,一方面对其安全可靠供电提出了更高的要求,另一方面在一些移动场合也提出了便携性的要求。而不论是不间断电源,还是电机车、便携监测设备等,均对储能电池提出了更高的容量、安全要求。相比传统的铅酸蓄电池而言,锂离子电池,以其具有较高的能量质量比与能量体积比、无记忆效应、自放电率低、较长的使用寿命等特点,成为煤矿井下储能装置的首选。为了推动锂离子电池在煤矿井下的安全可靠应用,必须要了解锂离子电池在煤矿井下隔爆密闭环境中的充放电特性,为充放电电路、电池管理系统、保护等的设计提供依据。鉴于此,本研究显得很有必要。 本文首先介绍了锂电池的相关特性、应用现状以及国内外对锂电池充放电的研究现状,并以磷酸铁锂电池作为研究对象,说明了其工作原理。之后又介绍了锂电池的关键性能和特性参数,并针对锂电池的充放电特性、温度特性做出了重点说明。然后,介绍了电池的荷电状态的定义,以及预测它的各种方法。在研究原有电池模型的基础上,对比了几种模型的优缺点,提出了修正的Thevenin模型。由于单体电池电压较低、容量较小,故实际使用时需要若干单体电池串并联之后组成电池组再使用。而单体电池存在不可避免的不一致性缺点,我们需要给电池组加入均衡控制结构。本文采用非耗散型双向均衡电路,使相邻的两个单体电池之间的多余能量可以双向流动,相比耗散型均衡方法减少了能量的损失。为了研究磷酸铁锂电池在矿井隔爆、密闭、散热不良工况下的充放电特性,设计了一套充放电检测采集装置。在采集装置的硬件设计中,采用了TI公司的TMS320LF2407DSP作为主控制器,外围电路主要包括信号的采集和串行通讯电路的设计,需要采集的信号包括串联电池组中的单体电池电压值、温度、电池组总电压值以及电池组电流值。串行通讯电路采用的是RS-232接口设计,将采集的电池数据传输至上位机。编写了上位机软件,由上位机完成数据的处理、显示与存储。 由此采集装置,将磷酸铁锂电池置于模拟的矿井下隔爆、密闭、散热不良的隔爆腔中,实际测试磷酸铁锂电池的充放电特性,得出其在此种环境下的充放电特性曲线。由特性曲线,通过曲线拟合算法,辨识出模型中的参数,得到其数学表达式,建立了磷酸铁锂电池在此种环境下的数学模型。对于均衡控制电路,搭建了实际电路,并进行相关的实验,表明了该均衡电路可以完成均衡的任务。最后,在MATLAB\Simulink环境下,搭建了电池模型电路,对模型进行验证,得出了结论。为磷酸铁锂电池在隔爆环境中的安全、高效应用,奠定一定的基础。 文章的结尾是对本文研究的总结与展望。
【图文】：
它们以化学能的方式存储电能，，或者因为电化学反应而产生种Ji打不同的iH标准还原电位的材料通过屯子负载(在用电设备上产zkiT ，则会自发进行伽伐尼反应。具有较低的正标准还原电位的材料发zi，通过外电路释放电子；而其有较高的:in标准还原屯位的材料发生还原外电路吸收屯子。这两种反应同时发生，将化学能转变为屯能，并伴外屯路。具有较低的正标准还原电位的材料被称为负极或存放屯时可因为它提供也子），而具有较高的」H标准还原电位的材料被称为正极或叫做阴极（因为它获得屯子）。除屯极之外，发斗：上述反应所需的其它两个重要组成部分楚屯解质溶）和隔膜。屯解质是?类离-了导体材料，它以溶液、溶体或者\∪芴澹桓艄勺阋焕嗄ぷ次铮游锢硌У闹蓉豪唇玻梢宰柚沽酵图ィ市砝肓
本文编号：2550684
【图文】：
它们以化学能的方式存储电能，，或者因为电化学反应而产生种Ji打不同的iH标准还原电位的材料通过屯子负载(在用电设备上产zkiT ，则会自发进行伽伐尼反应。具有较低的正标准还原电位的材料发zi，通过外电路释放电子；而其有较高的:in标准还原屯位的材料发生还原外电路吸收屯子。这两种反应同时发生，将化学能转变为屯能，并伴外屯路。具有较低的正标准还原电位的材料被称为负极或存放屯时可因为它提供也子），而具有较高的」H标准还原电位的材料被称为正极或叫做阴极（因为它获得屯子）。除屯极之外，发斗：上述反应所需的其它两个重要组成部分楚屯解质溶）和隔膜。屯解质是?类离-了导体材料，它以溶液、溶体或者\∪芴澹桓艄勺阋焕嗄ぷ次铮游锢硌У闹蓉豪唇玻梢宰柚沽酵图ィ市砝肓
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