船用鋰電池組電池管理系統(tǒng)研發(fā).pdf

1、隨著國家能源發(fā)展戰(zhàn)略（2014年～2020年行動規(guī)劃）以及IMO（International Maritime Organization）船舶能效指數(shù)EEDI（Energy Efficiency Design Index）的提出，以多能源構(gòu)成的供電方式已越來越多地應(yīng)用到船舶電力系統(tǒng)中。鋰電池組作為船舶多能源供電系統(tǒng)重要組成部分，其安全可靠運行，特別是鋰電池管理系統(tǒng)（BMS-Battery Management System）的可靠運行，

2、是保證新能源船舶正常續(xù)航能力的關(guān)鍵。同時由于船舶用電設(shè)備長期工作在高濕度、高鹽度、易發(fā)霉等惡劣條件下，負荷數(shù)目眾多，電壓波動范圍大，且存在風、浪、流等不確定海況，對適用于船舶的鋰電池管理系統(tǒng)提出了更高的要求。因此，根據(jù)船舶應(yīng)用特點，本文提出一種基于多重冗余技術(shù)和均衡技術(shù)的船用鋰電池組電池管理系統(tǒng)，確保電池監(jiān)管的高可靠性，同時延長電池使用壽命，保證新能源船舶鋰電池組長期安全可靠運行。
　　首先，本文對比、分析汽車和船舶領(lǐng)域鋰電池管理

3、系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀以及技術(shù)要點?？紤]到船舶運行工況的復(fù)雜性以及航運法規(guī)的苛刻性，針對船用鋰電池組電池管理系統(tǒng)，本文提出了兩個關(guān)鍵技術(shù)問題：BMS可靠性問題和均衡問題。
　　其次，提出一種由“雙機主從與三線路傳輸”共同構(gòu)成的多重冗余BMS，并根據(jù)馬爾科夫過程理論對所設(shè)計的冗余系統(tǒng)進行可靠性分析。結(jié)果表明采用多重冗余方案的船用鋰電池組電池管理系統(tǒng)，除正常工作時能實時監(jiān)視電池組狀態(tài)信息外，故障時仍能選擇不同冗余方式確保系統(tǒng)可靠工作。在單元故

4、障率λ=0.0001時連續(xù)運行10000h后，多重冗余BMS可靠性能為89.67％（無冗余時，為36.8%）。
　　然后，完成反激型集中變壓器式主動均衡拓撲電路設(shè)計，并結(jié)合電池數(shù)學模型，實現(xiàn)均衡控制策略的Matlab/Simulink模型搭建，并進行仿真驗證和結(jié)果分析。實驗數(shù)據(jù)表明在循環(huán)1500次后，使用均衡的電池組容量衰減率接近31.5%，而無均衡裝置的為38.6%，均衡策略可以顯著提升電池使用壽命。
　　最后，根據(jù)多重冗