锂离子电池在线监测系统的研究与设计

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1、哈尔滨理T人学T学硕lj学位论义锂离子电池在线监测系统的研究与设计摘要随着锂离子电池需求量迅猛增长，对锂离子电池的产业化生产及产品质量提出了更高要求，同时对锂离子电池在线监测管理设备也提出了严格要求。根据需求，本文设计了一种快速、多通道、高精度、低成本的新型锂离子电池在线监测系统。系统由控制模块、监测模块和相关软件组成。控制模块采用TI公司的TMS320LF2407DSP处理器，实现了浮点数据的快速运算、处理和显示等功能；监测模块工作在复杂现场环境下，用于在线采集电池参数；辅助软件运行于PC机，集中监测管理实时数据等。在设计过程

2、中，充分的考虑到电池在线监测系统的智能化发展方向、远程集中管理和在线维护的发展趋势。设计系统时重点研究了以下方面内容：首先研究了电池参数的智能化采集与实时预测的原理和方法，并提出了测量方案。电压、电流、内阻、温度、SOC和SOH是实时性变量，需要反复采集，实时处理，发现异常情况报警。利用智能MSP430F149芯片处理完全代替了人工的反复计数和离线预测电池容量的繁琐劳动。接着，实现了微弱信号的在线测量。提出了一种测试内阻的新方法。该方法利用PWM调制恒流源激励电池组，产生了内阻微弱信号，并利用锁相放大技术和基准电阻补偿技术实现了

3、内阻的准确测量。同时，建立了SOC预测的复合估算策略并取得了较好的实验结果。其次，采用特殊设计提高了系统的抗干扰能力和电池组使用的安全性。采用iM4A5．64／32CPLD代替常用芯片，提高了集成度，减少了布线和芯片问的干扰。采用V／I、IⅣ变换、双阶带通滤波、差分放大等电路减少了共模电压、工频等干扰。采用电量均衡技术，提高了电池组的整体使用寿命。然后，运用RS485、RS232通信方式，实现了远程集中管理和在线维护。最后，对电池参数的硬件测量，控制功能和软件算法进行了实验验证，并分析了误差产生的原因，对固有误差进行了校准分析。

4、经应用证明系统各项性能指标满足市场需求，具有重要的工程应用价值。关键词锂离子电池；在线监测；PWM调制；DSP哈尔滨理T人学T学硕f：学位论文TheStudyandDesignonLi—-ionBatteryOn··lineMonitoringSystemAbstractWiththerapidincrementofLi—ionbaReryrequirement，higherrequirementisproposedfortheindustrialproduction，productqualityandon—linemonito

5、ringequipmentsofLi-ionbattery．Inthispaper，afast，multi-channel，hilgh—accuracy，low·costnewon—linemonitoringsystemforLi—ionbatteryisdesignedbaseontherequirement．Thissystemiscomposedofthecontrollingmodule，monitoringmoduleandsupportingsoft'ware．ThecontrollingmoduleusesTMS

6、320LF2407DSPprocessorofTICompany．ItCanrealizethefunctionsoffastcomputing，processinganddisplayingoffloating-pointdata．Themonitoringmoduleisusedtosamplethebatteryparametersunderthecomplexenvironment．ThesupportingsoftwarewhichrunsonthePCisusedtomonitorandmanagereal—time

7、data．Duringthedesign，thetendencyofintelligentdevelopmentdirection，long-distancemanagementandon—linemaintenanceisconsideredforthebatteryon-linemonitoringsystem．Thefollowingcontentsaremainlystudiedinthissystem：Firstly，theprincipleandmethodofintelligentsamplingandreal-t

8、imepredictionofbatteryparametersisstudied，andthemeasuringmethodisproposed．Thevoltage，current，internalresistance，temperature，SOCandS