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

1、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)一旦發(fā)生停車事故，必須依靠應(yīng)急電源系統(tǒng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行再啟動(dòng)并維持機(jī)上電子設(shè)備正常運(yùn)行，其對(duì)于飛機(jī)的安全運(yùn)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(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，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(dāng)，會(huì)導(dǎo)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(jìn)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(jì)是電池管理系統(tǒng)的兩大設(shè)計(jì)難點(diǎn)。
　　目前廣泛使用的鋰電池組被動(dòng)均衡充電方式由于僅在充電末期進(jìn)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(gè)別電池過充，導(dǎo)致電池壽命降低。本文在原充電策略基礎(chǔ)上做出改進(jìn)，提出一種在充電初始階段進(jìn)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(jìn)行均衡，減小

3、各電池SOC值的差異，從而保證在充電達(dá)到飽和前完成均衡。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(yàn)證了方法的有效性。
　　目前常用的基于擴(kuò)展卡爾曼濾波(Extended Kalman Filter,EKF)的鋰電池SOC估計(jì)方法由于建模不準(zhǔn)確而導(dǎo)致估計(jì)結(jié)果誤差較大，嚴(yán)重影響到電池管理系統(tǒng)的性能及整機(jī)系統(tǒng)的控制。針對(duì)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(shí)

4、通過引入自然指數(shù)函數(shù)并增加多項(xiàng)式階數(shù)等方法提高擬合精度。使用EKF對(duì)鋰電池SOC進(jìn)行估計(jì)，與理論結(jié)果相比模型改進(jìn)后估計(jì)誤差的標(biāo)準(zhǔn)差比改進(jìn)前下降了64.43％。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明通過改進(jìn)電池模型大大提高了基于EKF方法的鋰電池SOC估計(jì)精度，對(duì)于提高電池管理系統(tǒng)以及整機(jī)系統(tǒng)性能具有重要意義。
　　最后對(duì)電池管理系統(tǒng)原理樣機(jī)進(jìn)行了設(shè)計(jì)及研制，樣機(jī)可靠性高，安全性良好，進(jìn)行了環(huán)境應(yīng)力以及振動(dòng)測(cè)試，測(cè)試結(jié)果滿足航空使用要求，對(duì)于鋰電池在航空領(lǐng)域