發(fā)布時(shí)間：2020-05-29 07:25

【摘要】：目前由于能源的日益短缺以及嚴(yán)重的環(huán)境污染問題,越來越多的國家開始重視新能源的研究。然而在研究過程中發(fā)現(xiàn),新能源存在隨機(jī)性,不確定性的特點(diǎn),無法向外提供穩(wěn)定的電能,制約著新能源的發(fā)展。儲能技術(shù)是解決上述問題的非常有效的辦法。目前應(yīng)用最廣泛的是化學(xué)儲能,且鋅溴液流電池是作為儲能來說最好的電池之一。作為鋅溴液流電池的核心部件—電池管理系統(tǒng),不僅可以控制電池的充放電,還可以實(shí)時(shí)采集,監(jiān)控和顯示電池的工作狀態(tài),對電池異常狀態(tài)進(jìn)行報(bào)警保護(hù),對于保證電池的使用安全,延長電池的使用壽命有著非常重要的意義。本課題對鋅溴液流電池管理系統(tǒng)進(jìn)行了研究,通過分析鋅溴液流電池的工作特性以及電池開路電壓和SOC之間的關(guān)系,比較了幾種估算電池SOC方法的優(yōu)缺點(diǎn),本次設(shè)計(jì)最終確定使用的是加入補(bǔ)償系數(shù)的安時(shí)積分法與開路電壓法結(jié)合的電池SOC估算方法。對鋅溴液流電池電池進(jìn)行多次的充放電實(shí)驗(yàn)記錄其實(shí)驗(yàn)參數(shù),并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,得到了充放電倍率補(bǔ)償,電池老化補(bǔ)償,溫度補(bǔ)償?shù)认禂?shù)的計(jì)算方程,并在Matlab/Simulink平臺上對采用的估算方法進(jìn)行了仿真分析。然后根據(jù)系統(tǒng)的功能需求,設(shè)計(jì)了鋅溴液流電池管理系統(tǒng)的總結(jié)構(gòu),在整體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上完成了BMS硬件的設(shè)計(jì),硬件電路主要包括控制器主控制模塊,電源模塊,信息采集模塊,控制充放電模塊,散熱模塊,數(shù)據(jù)通信模塊和LCD顯示模塊等,控制芯片選用的是微控制器STM32F429IGT。最后在硬件電路的基礎(chǔ)上,使用Keil和C語言編程完成了基于uC/OS-II實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的電池管理系統(tǒng)的軟件開發(fā),主要包括在主控芯片STM32F429IGT上進(jìn)行系統(tǒng)實(shí)時(shí)內(nèi)核的移植和系統(tǒng)功能模塊的軟件編寫,軟件模塊主要包括各個(gè)任務(wù)的初始化,ADC采樣,測量電池溫度,電池SOC估算,充放電控制,電池?zé)峁芾?控制器與LCD屏之間的Modbus通訊,控制器與本地上位機(jī)之間的CAN通訊以及LCD屏的實(shí)時(shí)顯示等。
【圖文】：

圖 1-1 鋅溴液流電池結(jié)構(gòu)圖管理鋅溴液流電池工作時(shí)的狀態(tài)，提高使用時(shí)的安全性，增加可池作為儲能設(shè)備時(shí)十分重要的技術(shù)。電池管理系統(tǒng)(BMS)作為電統(tǒng)，它通過電池信息采集器件測量電池的各個(gè)工作參數(shù)，監(jiān)控電池過充電和過放電狀態(tài)的發(fā)生，當(dāng)電池發(fā)生故障時(shí)會報(bào)警提示，電池的充放電工作[7]。外電池管理系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢數(shù)據(jù)可以知道，電池管理系統(tǒng)經(jīng)過多年的發(fā)展，全球的產(chǎn)值在去值的 25%。現(xiàn)在越來越多的企業(yè)開始重視電池管理系統(tǒng)，已經(jīng)投行研究，希望第一個(gè)掌握電池管理系統(tǒng)的核心技術(shù)，，并將其生產(chǎn)取更大的價(jià)值。目前在電池管理系統(tǒng)領(lǐng)域內(nèi)比較領(lǐng)先的是美國、尤其在電動汽車電池管理系統(tǒng)方面，通用和豐田等公司的產(chǎn)品大

第 2 章 鋅溴液流電池管理系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)第 2 章 鋅溴液流電池管理系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2.1 鋅溴液流電池簡介2.1.1 鋅溴液流電池的結(jié)構(gòu)鋅溴液流電池作為儲能模塊來說具有行業(yè)中較高的充放電效率，可實(shí)現(xiàn)放電并網(wǎng)功能。此儲能模塊不僅操作簡單，使用方便，而且成本低、壽命長、綠色環(huán)保，非常適合進(jìn)行大規(guī)模的電能存儲。下圖 2-1 為鋅溴液流電池的系統(tǒng)原理圖[14]，圖中可以看出，電池可以分為三個(gè)部分分別為發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的 4 個(gè)電堆、輔助設(shè)備以及 BMS 控制板。其中四個(gè)電堆是串聯(lián)連接在一起的，在電池工作時(shí)泵和球閥將電解液并聯(lián)地送到每片電池中;輔助系統(tǒng)主要包括儲存罐、采集電池信息的傳感器以及電動球閥和電動泵等。
【學(xué)位授予單位】：河北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM912

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2686605