基于鋰二次電池的航空應(yīng)急電源系統(tǒng)BMS設(shè)計.pdf

1、飛機發(fā)動機一旦發(fā)生停車事故，必須依靠應(yīng)急電源系統(tǒng)對發(fā)動機進行再啟動并維持機上電子設(shè)備正常運行，其對于飛機的安全運行十分重要。
　　目前航空應(yīng)急電源系統(tǒng)主要采用鉛酸、鎘鎳等蓄電池提供能量，而鋰離子電池以其比能高、無記憶特性、循環(huán)壽命長等優(yōu)點，近年來應(yīng)用廣泛，相比于鉛酸、鎘鎳等蓄電池，其體積、質(zhì)量更小，占用的空間、載重資源少，綜合性能更加優(yōu)秀，已經(jīng)開始應(yīng)用于航空應(yīng)急電源系統(tǒng)。但鋰電池若使用不當，會導致循環(huán)壽命降低甚至引發(fā)安全事故，必須

2、配備電池管理系統(tǒng)進行監(jiān)管，其中電池的均衡充電控制以及荷電狀態(tài)（State of Charge，SOC）估計是電池管理系統(tǒng)的兩大設(shè)計難點。
　　目前廣泛使用的鋰電池組被動均衡充電方式由于僅在充電末期進行均衡，均衡電流較大，易產(chǎn)生充電飽和后沒完成均衡的現(xiàn)象而使個別電池過充，導致電池壽命降低。本文在原充電策略基礎(chǔ)上做出改進，提出一種在充電初始階段進行均衡的方法，根據(jù)電池充電過程中電壓變化率預(yù)先判斷各電池的SOC值大小關(guān)系并進行均衡，減小

3、各電池SOC值的差異，從而保證在充電達到飽和前完成均衡。經(jīng)實驗驗證，與原方法相比使用該方法后電池均可在充電飽和前完成均衡，驗證了方法的有效性。
　　目前常用的基于擴展卡爾曼濾波(Extended Kalman Filter,EKF)的鋰電池SOC估計方法由于建模不準確而導致估計結(jié)果誤差較大，嚴重影響到電池管理系統(tǒng)的性能及整機系統(tǒng)的控制。針對該問題，本文采用精度較高的Randles模型，并在擬合電池的OCV（開路電壓）-SOC曲線時

4、通過引入自然指數(shù)函數(shù)并增加多項式階數(shù)等方法提高擬合精度。使用EKF對鋰電池SOC進行估計，與理論結(jié)果相比模型改進后估計誤差的標準差比改進前下降了64.43％。實驗結(jié)果表明通過改進電池模型大大提高了基于EKF方法的鋰電池SOC估計精度，對于提高電池管理系統(tǒng)以及整機系統(tǒng)性能具有重要意義。
　　最后對電池管理系統(tǒng)原理樣機進行了設(shè)計及研制，樣機可靠性高，安全性良好，進行了環(huán)境應(yīng)力以及振動測試，測試結(jié)果滿足航空使用要求，對于鋰電池在航空領(lǐng)域