便攜式儀表電池管理系統(tǒng)研究.pdf

1、本文以對便攜式儀表的研制為背景，以提高便攜式儀表的整體性能為主要目標，研究了儀表供電電池和電池管理系統(tǒng)在便攜式儀表中的應(yīng)用及實現(xiàn)方法。通過分析和討論，本文提出了便攜式儀表供電電池的一般選型思路和方法。針對本課題便攜式儀表的應(yīng)用需求，本文進行了供電電池的選型，設(shè)計了滿足需求的供電電池管理系統(tǒng)，總結(jié)了便攜式儀表電池管理系統(tǒng)的一般化設(shè)計方法。最后，對本文設(shè)計電池管理系統(tǒng)的性能進行了測試與驗證。
　　 由于便攜式儀表的重要特點是便攜性，

2、所以這類儀表必須使用電池作為備用電源進行供電。在眾多電池類型中，可充電電池使用非常方便，電氣等諸多性能均很好的符合便攜式儀表的應(yīng)用需求。現(xiàn)階段，可充電電池是便攜式儀表非常理想的供電電池。目前，主流可充電電池有鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、液態(tài)鋰離子電池和聚合物鋰離子電池。這些主流可充電電池的特點和性能有較大差異，儀表供電電池的選型是便攜式儀表應(yīng)用的一個重要課題。
　　 便攜式儀表供電電池選型時，一般須考慮單體電池電壓、單體電池容

3、量、最大放電電流、充電方式、最大充電電流、能量密度、功率密度、高低溫充放電效率、循環(huán)壽命、自然放電率等電氣性能參數(shù)對儀表正常工作的影響。此外，還需考慮電池的體積、重量、安全性、有無污染、有無“記憶效應(yīng)”、成本、技術(shù)成熟度等。在供電電池選型時，需綜合考慮上述所有因素，特別是電池的電氣性能參數(shù)。結(jié)合儀表的應(yīng)用需求和應(yīng)用場合，分析各種類型電池的特點和性能差異，便可選擇得到儀表最合適的供電電池。針對本課題便攜式儀表的應(yīng)用需求，本文選擇液態(tài)鋰離子

4、電池為儀表系統(tǒng)進行供電。
　　 為保證電池正常工作，并盡量提升電池組和儀表的整體性能，必須對供電電池進行全面、科學(xué)、符合實際需求的保護和管理。針對本課題便攜式儀表的應(yīng)用需求，本文設(shè)計的液態(tài)鋰離子電池管理系統(tǒng)采用將傳統(tǒng)的分布式結(jié)構(gòu)和集中式結(jié)構(gòu)相結(jié)合的方式。該管理系統(tǒng)功能模塊主要有：主備電源切換模塊、電源模塊、單片機控制模塊、充電及充電管理模塊、電池組信息采集模塊、放電管理模塊、保護模塊、均衡充電模塊、剩余電量檢測模塊、通信模塊等。

5、
　　 根據(jù)本課題儀表的應(yīng)用需求，本文采用續(xù)流電感均衡充電方案來實現(xiàn)電池組單體電池的均衡充電。為實現(xiàn)3[％]的荷電狀態(tài)(State of Charge,SOC)估算精度，本文采用將開路電壓法和安-時法相結(jié)合的方案來進行電池組荷電狀態(tài)的估算。
　　 經(jīng)過實驗測試與驗證，本文設(shè)計的便攜式儀表供電電池組充放電性能良好；供電電池組管理系統(tǒng)工作正常，其各個功能模塊性能良好，均實現(xiàn)了預(yù)期的功能；荷電狀態(tài)(SOC)估算精度達到了預(yù)期目