锌溴液流电池管理系统的研究

发布时间：2020-05-29 07:25

【摘要】：目前由于能源的日益短缺以及严重的环境污染问题,越来越多的国家开始重视新能源的研究。然而在研究过程中发现,新能源存在随机性,不确定性的特点,无法向外提供稳定的电能,制约着新能源的发展。储能技术是解决上述问题的非常有效的办法。目前应用最广泛的是化学储能,且锌溴液流电池是作为储能来说最好的电池之一。作为锌溴液流电池的核心部件—电池管理系统,不仅可以控制电池的充放电,还可以实时采集,监控和显示电池的工作状态,对电池异常状态进行报警保护,对于保证电池的使用安全,延长电池的使用寿命有着非常重要的意义。本课题对锌溴液流电池管理系统进行了研究,通过分析锌溴液流电池的工作特性以及电池开路电压和SOC之间的关系,比较了几种估算电池SOC方法的优缺点,本次设计最终确定使用的是加入补偿系数的安时积分法与开路电压法结合的电池SOC估算方法。对锌溴液流电池电池进行多次的充放电实验记录其实验参数,并进行数据分析,得到了充放电倍率补偿,电池老化补偿,温度补偿等系数的计算方程,并在Matlab/Simulink平台上对采用的估算方法进行了仿真分析。然后根据系统的功能需求,设计了锌溴液流电池管理系统的总结构,在整体结构的基础上完成了BMS硬件的设计,硬件电路主要包括控制器主控制模块,电源模块,信息采集模块,控制充放电模块,散热模块,数据通信模块和LCD显示模块等,控制芯片选用的是微控制器STM32F429IGT。最后在硬件电路的基础上,使用Keil和C语言编程完成了基于uC/OS-II实时操作系统的电池管理系统的软件开发,主要包括在主控芯片STM32F429IGT上进行系统实时内核的移植和系统功能模块的软件编写,软件模块主要包括各个任务的初始化,ADC采样,测量电池温度,电池SOC估算,充放电控制,电池热管理,控制器与LCD屏之间的Modbus通讯,控制器与本地上位机之间的CAN通讯以及LCD屏的实时显示等。
【图文】：

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图 1-1 锌溴液流电池结构图管理锌溴液流电池工作时的状态，提高使用时的安全性，增加可池作为储能设备时十分重要的技术。电池管理系统(BMS)作为电统，它通过电池信息采集器件测量电池的各个工作参数，监控电池过充电和过放电状态的发生，当电池发生故障时会报警提示，电池的充放电工作[7]。外电池管理系统的研究现状及发展趋势数据可以知道，电池管理系统经过多年的发展，全球的产值在去值的 25%。现在越来越多的企业开始重视电池管理系统，已经投行研究，希望第一个掌握电池管理系统的核心技术，，并将其生产取更大的价值。目前在电池管理系统领域内比较领先的是美国、尤其在电动汽车电池管理系统方面，通用和丰田等公司的产品大

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第 2 章锌溴液流电池管理系统方案设计第 2 章锌溴液流电池管理系统方案设计2.1 锌溴液流电池简介2.1.1 锌溴液流电池的结构锌溴液流电池作为储能模块来说具有行业中较高的充放电效率，可实现放电并网功能。此储能模块不仅操作简单，使用方便，而且成本低、寿命长、绿色环保，非常适合进行大规模的电能存储。下图 2-1 为锌溴液流电池的系统原理图[14]，图中可以看出，电池可以分为三个部分分别为发生化学反应的 4 个电堆、辅助设备以及 BMS 控制板。其中四个电堆是串联连接在一起的，在电池工作时泵和球阀将电解液并联地送到每片电池中;辅助系统主要包括储存罐、采集电池信息的传感器以及电动球阀和电动泵等。
【学位授予单位】：河北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM912

【参考文献】