矿用救生舱用锂电池管理系统的研究与设计

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1、分类号：TP274+．2UDC：621．3工学硕士学位论文密级：编号：2011145矿用救生舱用锂电池管理系统的研究与设计硕士研究生：王建君指导教师：刘念学科、专业：控制理论与控制工程沈阳理工大学2013年12月分类号：TP274+．2UDC：621．3工学硕士学位论文密级：编号：2011145矿用救生舱用锂电池管理系统的研究与设计硕士研究生：指导教师：学位级别：学科、专业：所在单位：论文提交日期：论文答辩日期：学位授予单位：王建君刘念工学硕士控制理论与控制工程沈阳理工大学2013年12月2014

2、年03月沈阳理工大学ClassificationIndex：TP274+．2U．D．C：621,3AThesisfortheMasterDegreeofEngineeringResearchandDesignofMineRescueCapsulewithLithiumBatteryManagementSystemCandidate：WangJianjunSupervisor：LiuNianAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：

3、Contr01theoryandcontrolengineeringDateofSubmission：December，2013DateofExamination：March，2014University：ShenyangLigongUniversity沈阳理工大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用己在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成

4、果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者(签字)：生担日期：砑辑3月fD日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解沈阳理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：沈阳理工大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权沈阳理工大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文

5、作者签名：土建差日期：翔h踢．Io≯雌矧氟∥It)日期：五l峰．吠沈阳理工大学硕士学位论文摘要基于国内电池管理系统的研究大部分是应用在电动汽车上的现状，应用于煤矿设备的电池管理系统和矿用救生设备使用的大容量电源系统还处于起步阶段，因此研制矿用救生舱等应急设备使用的大容量电池电源管理系统是十分必要的。本课题的研究与实现包括电池荷电状态算法的研究、硬件设计、软件设计三大部分，本系统采用嵌入式技术，开发了应用于矿用救生舱的锂电池管理系统。该系统由主控制板、从控制板、电池信息显示模块及电池充电控制模块组成

6、。该电池管理系统可以实时监控电池的参数及运行状态，当故障发生时能够自动诊断故障原因并作出相应的保护动作，与此同时，液晶显示屏会显示电池动态参数和电池故障信息便于工作人员及时有效的对电池进行维护。当外部供电消失时，主控制板可以在O．1s检测到此信号，并切换至电池供电，保证矿用救生舱连续无间断的正常工作进而保证了矿工的生存条件，该系统还可以对电池荷电状态(SOC)进行估算，当电池组电量不足时，主控制板通过CAN总线通知外设充电机进行充电。系统中主控制板以ARM芯片LPCI758为MCU进行电路硬件设计

7、，实现对电池组总电压和总电流的采集、电池SOC估算、电池充电策略控制以及与从控制板和液晶显示屏的通信功能。从控制板以新华龙的C8051F500为MCU，在硬件上实现了单体电池电压和温度的采集及串联电池组的均衡控制，与主控制板通过CAN总线通信。本课题采用扩展的卡尔曼滤波算法(EKF)对电池SOC进行估算，并在MatlabSimulink中进行建模仿真，通过仿真输出曲线验证了EKF方法对电池SOC估算的有效性。本文具体介绍了锂电池的工作原理及系统电池模型的建立，并对电池SOC估算的算法进行了研究，按

8、照模块功能详细介绍了本课题电池管理系统的软硬件设计流程。最终应用于矿用救生舱的电池管理系统研制成功，经过调试达到了预期的效果。关键词：矿用救生舱；电池管理系统；电池荷电状态：均衡沈阳理工大学硕士学位论文AbstractDomesticbatterymanagementsystem(BMS)ismostlyappliedinelectricvehiclescurrentlyandtheapplicationofbatterymanagementsysteminthecoalminee