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便携式备用电源的锂电池管理系统

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第1章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要工作与组织架构

1.4 本章小结

第2章 系统整体介绍

2.1 便携式备用电源

2.2 锂电池组管理系统

2.3 本章小结

第3章 电池SOC估计算法和均衡电路研究

3.1 电池SOC估计算法研究

3.2 电池组均衡电路研究

3.3 本章小结

第4章 系统硬件设计

4.1 BMS主控硬件设计

4.2 电池组均衡模块硬件设计

4.3 电池组数据采集处理模块

4.4 本章小结

第5章 系统软件设计

5.1 Android端软件设计

5.2 数据通信机制

5.3 温度检测

5.4 均衡策略

5.4 本章小结

第6章 系统测试以及实现效果

6.1 测试目的

6.2 测试内容

6.3 测试结果分析

6.4 本章小结

第7章 总结与展望

7.1 总结

7.2 展望

参考文献

致谢

个人简历、在学期间发表的学术论文和研究成果

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摘要

便携式备用电源具有易于携带、应用灵活等优点,可用于野外通信、旅行探险、医疗急救等电力不足的场景。随着锂电池技术的迅猛发展,因其具有高能量比、寿命长等优点,已经逐渐应用于便携式备用电源中。便携式备用电源将多节锂电池串并联获得较高输出电压和功率,但电池之间的初始容量、电压、内阻等参数一致性较差,导致电池组能量利用率低、寿命缩短等问题,甚至可能引发严重的安全事故。
  本文针对便携式备用电源中锂电池组的管理进行研究与分析,通过对比现有方案与方法,综合考虑电源效率和设计成本,基于Android平台实现了主动均衡锂电池管理系统。本文主要工作如下:(1)系统架构设计,将锂电池组管理系统模块化,采用总线方式实现锂电池组模块的扩展、拆卸,实现多组锂电池组管理。(2)电池组管理系统硬件设计,系统分为BMS主控模块、电池组均衡模块和电池组数据采集处理模块。其中BMS主控模块采用Tiny210作为主控制核心,在Android系统中实现电池组运行参数显示与管理、充放电记录与安全提示;电池组均衡模块采用TI公司BQ78PL116和BQ78PL102作为电池组电量监测芯片实现多节电池监测;电池组数据采集处理模块以STM8S单片机作为处理器,结合电池组参数判断和控制电池组工作状态,并实现BMS主控模块与电池组均衡模块的通信。(3)采用软硬件结合的方法估算 SOC值,实现 BMS主控模块辅助电池组前端周期性校正SOC估算初始值;均衡策略定制综合考虑了电池组热平衡和均衡速度,将电池组工作状态与最大最小值法、平均值法和改进的平均值法结合,通过电感式主动均衡方法实现电池组均衡。(4)完成锂电池组均衡策略、参数测量、模块之间的通信协议以及通信流程的软件设计。(5)对系统各个模块进行调试,并对整个系统进行测试,验证系统满足需求并能够正常稳定地运行。
  本文设计的锂电池组管理系统实现了多组锂电池组的集中管理,保证锂电池的使用安全、提高锂电池组的使用寿命,经过测试验证本系统能够安全、方便、高效的运行。

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