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锂离子电池BMS系统设计毕业论文

 2022-01-26 12:01  

论文总字数:23056字

摘 要

锂离子电池作为新一代的蓄电池,与传统电池相比能提供更高的电压与容量,体积更小,但也更因为在使用过程中出现危险。锂离子电池的管理系统可以在电池使用过程中进行安全有效的管理,降低使用风险。功能更强的锂离子电池管理系统还能提高充电效率,延长电池使用寿命,故锂离子电池管理系统的研究设计至关重要。

本论文针对锂离子电池的工作原理和其使用过程中所存在的问题进行了分析,查找了目前成熟的锂离子管理系统设计方案。针对以四节石墨为负极的锂离子单体电池串联而成的锂离子电池组展开相关研究和进行电池管理系统设计。本电池管理系统采用STM32F103RBT6单片机为核心,由电压转换模块,充电控制模块,数据监控模块等相应部分组成。采用LH20-13B24进行AC/DC转换,得到24V工作电压,有外围电路简单和转换效率高等优点。采用LT3652HV芯片进行充电管理。此系统可以对电池实现恒.压/恒.流充电方式,此充电方式能提高充电效率。采用LTC2943芯片对电池信息进行检测并上传至单片机,可以对充电故障进行报警。对以上模块分别进行了电路原理图设计及相应的软件程序设计。其充电电.压误差为0.5%,充电电.流误差为5%,充电完成电流检.测误差为2.5%,电池信息检测误差为1%。

关键字:锂离子电池组 单片机 电池测量 LT3652HV

Lithium-ion battery BMS system design

Abstract

As a new generation of batteries, lithium-ion batteries can provide higher voltage and capacity than traditional batteries, and are smaller in size, but also more dangerous in use. The lithium-ion battery management system can safely and effectively manage the battery during use, reducing the risk of use. The more powerful lithium-ion battery management system can also improve the charging efficiency and extend the battery life, so the research and design of the lithium-ion battery management system is very important.

This paper analyzes the working principle of lithium-ion battery and the problems in its use, and then finds the current mature lithium ion management system design. Based on the current mature Lithium-ion management system design. Research on lithium-ion battery packs in which lithium-ion single cells with four graphites as negative electrodes are connected in series and design of battery management system. This battery management system uses STM32F103RBT6 Single chip microcomputer as the core. It consists of voltage conversion module, charging control module, lithium-ion battery conversion module, data monitoring module and other corresponding parts. Using LH20-13B24 for AC/DC conversion, 24V working voltage is obtained, which has the advantages of simple peripheral circuit and high conversion efficiency. Charge management with LT3652HV chip. This system can achieve constant voltage/constant current charging mode for the battery, and this charging method can improve the charging efficiency. Use LTC2943 chip to detect battery information and upload it to MCU, which can alarm the charging fault. The circuit schematic design and corresponding software program design are carried out for the above modules. The charging electric pressure error is 0.5%, the charging electric current error is 5%, the charging completion current detection error is 2.5%, and the battery information detection error is 1%.

Key Words: Lithium-ion battery pack, Single chip microcomputer, Battery measurement, LT3652HV

目录

摘要 I

Abstract

第一章 绪论 1

1.1 本课题研究背景以及意义 1

1.2 本课题研究的内容 2

第二章 锂离子电池管理系统总体结构 3

2.1 锂离子电池的特性 3

2.2 目前锂离子电池管理方案 4

2.3 锂离子电池管理系统结构概述 5

第三章 锂离子电池管理系统硬件设计 7

3.1 单片机及其外围电路部分 7

3.1.1 STM32F103RBT6概述 7

3.1.2 STM32F103RBT6外围电路设计 8

3.2 AC/DC转换电路设计 11

3.2.1 LH20-13B24工作原理及应用 11

3.2.2 LH20-13B24外围电路设计 12

3.3 锂离子电池充电管理电路设计 13

3.3.1 LH3652HV工作原理及应用 13

3.3.2 LH3652HV外围电路设计 15

3.4 锂离子电池信息检测电路设计 16

3.4.1 LTC2943工作原理及应用 16

3.4.2 LTC2943外围电路设计 17

第四章 锂离子电池管理系统软件设计 20

4.1 充电完成以及报警程序设计 20

4.2 电压、电流、温度、电量读取程序设计 22

第五章 系统测试 26

第六章 总结与展望 28

参考文献 30

致谢 32

附录 33

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