论文部分内容阅读
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。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0.1s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LPC1758为MCU进行电路硬件设计,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Matlab Simulink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。