無人船鋰電池管理系統(tǒng)的研究與設(shè)計.pdf

1、無人船(USV)作為一種新型智能化海洋觀測平臺已經(jīng)成為海洋觀測領(lǐng)域的研究熱點。電池管理系統(tǒng)(BMS)作為電力推進(jìn)式USV鋰電池組的管理和保護(hù)單元,對于提高USV安全性、可靠性以及智能化程度具有重要意義,成為高性能無人船的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文主要包括兩大部分,鋰電池荷電狀態(tài)(SOC)估算的研究和無人船BMS設(shè)計與實現(xiàn)。
　　通過分析鋰電池特性及相關(guān)影響因素,從而確定其等效電路模型及狀態(tài)空間方程并進(jìn)行模型校驗。在此基礎(chǔ)上完成了對利用卡爾

2、曼濾波算法估算SOC展開分析和探討。通過分析并對擴(kuò)展卡爾曼濾波算法估算SOC和自適應(yīng)卡爾曼濾波算法估算SOC進(jìn)行仿真,結(jié)果表明自適應(yīng)卡爾曼濾波具有更好的精度和魯棒性。SOC在線估算是BMS的難點,實時獲取USV鋰電池組的SOC對于高效利用電能以及合理規(guī)劃路徑具有重要意義。因此,本文設(shè)計了一種多元SOC估算方法,其結(jié)合擴(kuò)展卡爾曼濾波法、開路電壓法、安時積分法并考慮溫度、充放電倍率,具有較強(qiáng)的可行性和較高的精度。
　　本文介紹了一種無

3、人船BMS的設(shè)計與實現(xiàn)。硬件設(shè)計上,采用性價比高的STM32F103RBT6作為微控制器并利用抗干擾能力強(qiáng)的數(shù)據(jù)采集芯片ISL9208,結(jié)合溫度傳感器、電流傳感器以及串口、CAN通訊等模塊,從而實現(xiàn)BMS的硬件設(shè)計。軟件設(shè)計上,包含了電池組的基本數(shù)據(jù)采集、保護(hù)、SOC估算、均衡以及通訊等操作。同時,本文對BMS實驗結(jié)果進(jìn)行分析,結(jié)果表明設(shè)計的BMS能夠準(zhǔn)確地采集單體電池的電壓、溫度及充放電電流,并能實現(xiàn)SOC的較準(zhǔn)確估算,同時具有電池組