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原文传递船用锂电池组电池管理系统研发

论文题名：	船用锂电池组电池管理系统研发
关键词：	电池管理系统;多重冗余;马尔科夫过程;均衡策略;船用锂电池组
摘要：	随着国家能源发展战略（2014年～2020年行动规划）以及IMO（International Maritime Organization）船舶能效指数EEDI（Energy Efficiency Design Index）的提出，以多能源构成的供电方式已越来越多地应用到船舶电力系统中。锂电池组作为船舶多能源供电系统重要组成部分，其安全可靠运行，特别是锂电池管理系统（BMS-Battery Management System）的可靠运行，是保证新能源船舶正常续航能力的关键。同时由于船舶用电设备长期工作在高湿度、高盐度、易发霉等恶劣条件下，负荷数目众多，电压波动范围大，且存在风、浪、流等不确定海况，对适用于船舶的锂电池管理系统提出了更高的要求。因此，根据船舶应用特点，本文提出一种基于多重冗余技术和均衡技术的船用锂电池组电池管理系统，确保电池监管的高可靠性，同时延长电池使用寿命，保证新能源船舶锂电池组长期安全可靠运行。　　首先，本文对比、分析汽车和船舶领域锂电池管理系统的应用现状以及技术要点。考虑到船舶运行工况的复杂性以及航运法规的苛刻性，针对船用锂电池组电池管理系统，本文提出了两个关键技术问题：BMS可靠性问题和均衡问题。　　其次，提出一种由“双机主从与三线路传输”共同构成的多重冗余BMS，并根据马尔科夫过程理论对所设计的冗余系统进行可靠性分析。结果表明采用多重冗余方案的船用锂电池组电池管理系统，除正常工作时能实时监视电池组状态信息外，故障时仍能选择不同冗余方式确保系统可靠工作。在单元故障率λ=0.0001时连续运行10000h后，多重冗余BMS可靠性能为89.67％（无冗余时，为36.8%）。　　然后，完成反激型集中变压器式主动均衡拓扑电路设计，并结合电池数学模型，实现均衡控制策略的Matlab/Simulink模型搭建，并进行仿真验证和结果分析。实验数据表明在循环1500次后，使用均衡的电池组容量衰减率接近31.5%，而无均衡装置的为38.6%，均衡策略可以显著提升电池使用寿命。　　最后，根据多重冗余系统架构及功能组成，从硬件层面，对船用锂电池组电池管理系统功能实现及关键通信技术做详细的研发。并给出系统冗余切换的软件流程。
作者：	常玉岗
专业：	船舶与海洋工程
导师：	王国玲;俞万能
授予学位：	硕士
授予学位单位：	集美大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文