动力锂离子电池的组能量管理系统的研究

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1、国内图书分类号：TM911国际图书分类号：621.31学校代码：10213密级：公开工学硕士学位论文动力锂离子电池组能量管理系统研究硕士研究生：王静导师：吴建强教授申请学位：工学硕士学科：电气工程所在单位：电气工程及自动化学院答辩日期：2009年06月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM911U.D.C:621.31DissertationfortheMasterDegreeofEngineeringRESEARCHONPOWERLI-IONBATTERIESENERGYMANAG

2、EMENTSYSTEMCandidate：Supervisor：AcademicDegreeAppliedfor：Speciality：Affiliation：DateofDefence：WangJingProf.WuJianqiangMasterofEngineeringElectricalEngineeringSchoolofElectricalEngineeringandAutomationJune,2009Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTech

3、nology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要动力锂离子电池是20世纪开发成功的新型高能电池，相对于镍氢、铅酸以及镍镉电池，在能量、体积、寿命、环保等各方面都具有无可比拟的优势，而且应用领域也日趋扩大，但电池组的成本、安全性能、循环寿命等方面的因素仍然制约着动力锂离子电池的广泛应用。针对这一现状，本文设计了一种动力锂离子电池组的能量管理系统，用于保证电池组工作的安全性和可靠性，实时显示运行状态数据，并最大限度地延长电池组的使用寿命。本文首先对锂离子电池的剩余电量和荷电状态(SOC)进行研究，分析影响电池剩余容量的因

4、素，比较几种估算电池荷电状态的方法，并得出在本系统中采用的SOC估算方法，即以安时计量法结合开路电压法为主，综合考虑对充放电效率、循环寿命、温度等因素的补偿措施的SOC估算方法。结合实际应用需求，确定系统各部分功能的实现方案，提出以PIC18F452为控制核心的系统总体结构。在硬件方面，设计单片机管理系统，包括电池电压、电流、温度的采样，LED显示及功能按键等。在保护电路的设计上，采用精工的单节锂离子电池保护芯片S-8261设计一种低成本、可靠、扩展性好的锂离子电池组保护系统。在均衡管理系统上，采用简单的能耗式均衡方

5、法有效地实现了电池组的充电均衡。在软件方面，采用模块化的程序设计，实现各模块的功能算法，并给出其程序流程图。最后，按照硬件设计完成了电路板制作，并进行了系统软硬件调试。实验结果表明：该管理系统能够保证电池组实际应用中的安全性和可靠性，实现电池组的充电均衡功能，并验证了SOC估算方法的准确性。关键词：动力锂离子电池组；能量管理系统；保护电路；荷电状态I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractPowerlithium-ionbatteryisanewtypeofhigh-energybatterysuccessfu

6、llydevelopedinthe20thcentury.ComparedwiththeNi-MH,lead-acidandNi-Cdbattery,lithium-ionbatteryhaveanunparalleledadvantageintherespectofenergy,volume,life,environmentalprotection,anditsapplicationsarebecomingincreasinglyexpanding.However,cost,security,performan

7、ce,cyclelifeofbatteriesandotherfactorsstillrestrictpowerlithium-ionbatterieswidelyused.Beaimedatthiscurrentsituation,Li-ionbatteryenergymanagementsystemwasdesignedtoguaranteebatteries’safetyandreliabilityandprolongbatteries’lifetimeasfaraspossible.Atfirst,westu

8、dyonremainingcapacityandstate-of-charge(SOC)ofLi-ionbattery,analyzethefactorsinfluencedonremainingcapacity,comparedifferentkindsofestimationstrategyofSOC,andpresentakindofco