矿用大容量磷酸铁锂电池管理系统设计_芮骐骅

煤矿智能单轨吊研究进展与关键技术马宏伟1，2， 段优优1，2， 薛旭升1，2， 孙思雅1，2， 张烨1，2， 王川伟1，2， 郭逸风1，2， 崔闻达1，2（1. 西安科技大学 机械工程学院，陕西 西安　710054；2. 陕西省矿山机电装备智能检测与控制重点实验室，陕西 西安　710054）摘要：分析了目前常用的5种矿用单轨吊（即防爆柴油机单轨吊、防爆蓄电池单轨吊、气动单轨吊、绳牵引单轨吊和电缆拖挂单轨吊）的优缺点，指出防爆柴油机单轨吊和防爆蓄电池单轨吊因运输能力强，已广泛应用于煤矿井下设备及物料运输，防爆蓄电池单轨吊因其绿色清洁的特点，逐渐成为煤矿井下辅助运输的重点研发装备。

从电池驱动、定位、测控、信息传输4个方面分析了矿用单轨吊系统的研究现状，指出目前的矿用单轨吊系统存在自动化、智能化水平低等问题，要实现单轨吊智能化运输，需研究单轨吊锂电池防爆及电池管理、全局与局部融合精确定位、多传感器信息融合智能测控、边缘计算信息传输等关键技术。

针对锂电池防爆及电池管理技术，提出了基于变密度法的防爆大容量锂电池结构拓扑优化设计方法，及基于改进麻雀搜索算法/遗传算法的均衡管理方案；针对精确定位技术，提出了惯导+里程计融合的全局定位方法，及基于视觉+UWB 组合的局部定位方法；针对智能测控技术，提出了基于递推最小二乘算法/二阶近似扩展卡尔曼滤波的智能检测方法、随动电子围栏实时构建方法和基于模糊规则的矢量控制方法；针对信息传输技术，提出了基于融合5G 网络的“本地−近程−地面”通信系统架构，及基于边缘计算的分布式数据计算及传输方法。

煤矿智能单轨吊关键技术问题和解决方案的提出，为加快煤矿智能单轨吊发展提供了一种新思路。

关键词：智能单轨吊；防爆柴油机单轨吊；防爆蓄电池单轨吊；气动单轨吊；绳牵引单轨吊；电缆拖挂单轨吊；电池驱动；精确定位；智能测控；边缘计算信息传输中图分类号：TD634 文献标志码：AResearch progress and key technologies of intelligent monorail cranes in coal minesMA Hongwei 1,2, DUAN Youyou 1,2, XUE Xusheng 1,2, SUN Siya 1,2, ZHANG Ye 1,2, WANG Chuanwei 1,2,GUO Yifeng 1,2, CUI Wenda 1,2(1. College of Mechanical Engineering, Xi'an University of Science and Technology, Xi'an 710054, China ； 2. Shaanxi Key Laboratory of Mine Electromechanical Equipment Intelligent Detection and Control, Xi'an 710054, China)Abstract : The advantages and disadvantages of five commonly used mining monorail cranes, namely explosion-proof diesel engine monorail crane, explosion-proof battery monorail crane, pneumatic monorail crane,rope traction monorail crane, and cable dragging monorail crane, are analyzed. It is pointed out that explosion-proof diesel engine monorail crane and explosion-proof battery monorail crane have been widely used for underground equipment and material transportation in coal mines due to their strong transportation capacity. The explosion-proof battery monorail crane has green and clean features. It has gradually become a key research and development equipment for underground auxiliary transportation in coal mines. This paper analyzes the research收稿日期：2023-05-03；修回日期：2023-05-15；责任编辑：王晖，郑海霞。

锂电池管理系统设计（硬件+软件+设计说明）锂电池管理系统概述：该锂电池管理系统设计实现了对15个锂电池单体的电压和温度监测，在保证信号监测精度的同时，提供了主监测电路和次级监测电路的架构，实现更高级别的系统保护。

同时，本参考设计提供了模块化可扩展的板级架构，除主监测电路模块、次级监测电路模块、数据接口模块外，可扩展主动均衡电路等其他模块，方便系统原型开发。

48V及以下电压的锂电池单元在微混动汽车和工业储能中的应用率很高。

系统由13至15个锂电池单体构成。

由于锂电池固有特性，需要对该数量的电池单体进行精确监测，以保障系统安全性并提高电池效率和寿命。

锂电池管理系统硬件设计介绍：•支持4~15通道电池电压输入，多至15通道电池温度输出•主监测电路及次级监测电路•板载15通道被动均衡电路，放电电流100mA；可扩展15通道主动均衡•前级测量电路与微处理器电路由隔离电路作电气隔离•+/-1.6mV typ. 电压测量精度，+/-1°C温度测量精度•支持USB通讯和CAN总线通讯。

CAN通讯模式下，支持多模块级联•工作温度：-40°C~+105°C硬件设计框图：锂电池管理系统软件功能介绍：•PC端GUI支持USB通讯或CAN总线通讯•提供CAN通讯协议，用户可采用其他CAN工具进行通讯评估•实时显示所有通道电压数据、温度数据、报警状态•配置采样方式、均衡通道、报警方式、报警阈值等系统参数如截图：该锂电池管理系统设计涉及到重要芯片：•AD7280A 6通道锂电池电压温度主监测芯片•AD8280 6通道锂电池电压温度次级监测芯片•ADuM5401 包含500mW供电隔离和4通道数据隔离的集成芯片•ADuM1201 2通道数据隔离芯片•ADuC7026 ARM7架构32-bit微处理器•AD8601 低成本高精度运算放大器电路相关文件电路图文件描述：包括原理图、PCB、BOM及gerber文件源代码描述：GUI软件安装文件下载链接教程描述：软件和硬件设计说明。

大容量电池组的电池管理系统研发随着电动汽车、储能设备等领域的飞速发展，大容量电池组的需求也在不断增长。

为了高效管理和控制这些大容量电池组，电池管理系统（BMS）的研发显得尤为重要。

本文将探讨大容量电池组的电池管理系统研发过程中所涉及的关键技术和挑战。

首先，大容量电池组的电池管理系统需要具备高精度的电池状态监测能力。

通过对电池组各单体电池的电压、温度等参数进行实时监测和采集，可以有效保障电池组的安全运行。

此外，BMS还需要具备状态估计功能，通过对电池组的电荷状态、容量等进行精确估计，为系统提供准确的电池管理策略。

其次，大容量电池组的电池管理系统需要具备高效的均衡功能。

由于电池组中各个单体电池之间的不均衡会导致电池寿命缩短、性能下降等问题，因此通过均衡技术可以有效延长电池组的使用寿命。

常见的均衡技术包括被动均衡、主动均衡等方式，通过合理设计和控制这些均衡电路，可以使电池组始终保持在最佳工作状态。

另外，大容量电池组的电池管理系统还需要具备故障诊断和安全保护功能。

电池在使用过程中可能出现过充、过放、短路等故障，这些故障会对整个系统的安全性造成威胁。

因此，BMS需要具备故障监测与诊断能力，及时发现并处理各类故障，保障电池组的安全运行。

在研发大容量电池组的电池管理系统时，我们还需要考虑到系统的稳定性和可靠性。

电动汽车、储能设备等领域对电池组的要求越来越高，因此BMS需要具备高可靠性和稳定性，能够适应各种恶劣工作环境和复杂工况。

在系统设计和算法实现方面，需要考虑到各种因素的影响，确保系统的性能稳定可靠。

综上所述，大容量电池组的电池管理系统研发是一个复杂而又重要的课题。

通过不断地研究和实践，我们可以不断提升BMS的性能和功能，为大容量电池组的应用提供更好的支持和保障。

希望通过本文的探讨，能为相关领域的研究人员提供一定的参考和启发，共同推动大容量电池组的发展和进步。

磷酸铁锂电池管理系统的设计与实现随着电动汽车的普及，电池管理系统也成为了越来越受关注的话题。

其中，磷酸铁锂电池作为一种高性能、长寿命的电池，在电动汽车中得到了广泛应用。

而磷酸铁锂电池管理系统的设计与实现，则是保障电池安全性和稳定性的重要一环。

本文将详细介绍磷酸铁锂电池管理系统的设计与实现。

一、磷酸铁锂电池概述磷酸铁锂电池是一种锂离子电池的一种，由正极材料、负极材料和电解液组成。

磷酸铁锂电池的优势在于其高安全性、高功率、高耐久性和低污染性。

与其他电池相比，磷酸铁锂电池的寿命更长、稳定性更好。

二、磷酸铁锂电池管理系统的功能磷酸铁锂电池管理系统是一种监控、保护电池的系统，具有以下主要功能：1、监测电池状态通过对电池电压、温度、电流等参数的实时监测，来了解电池的状态，判断是否需要进行充电或放电操作。

2、保护电池安全磷酸铁锂电池存在着过充、过放、过流等安全问题，管理系统会在电池出现这些问题时发出报警信号，及时采取措施保护电池。

3、平衡电池电量在电池组中，由于电池的不同使用情况，不同电池的电量会出现差异，管理系统将通过平衡模块来平衡各个电池的电量，保证整个电池组的稳定性和寿命。

4、实现充放电控制管理系统可以实现对电池的充放电控制，调节电池电压、电流、功率等参数，以充分利用电池能量，延长电池寿命。

三、磷酸铁锂电池管理系统设计针对磷酸铁锂电池的特点，磷酸铁锂电池管理系统的设计首先需要确定电池组的参数。

电池组的参数包括电池数量、单体电池电压、容量、充放电率等参数。

在确定好电池组的参数后，设计人员应根据电池组的参数确定监测电压、温度、电流等参数的传感器，并设计平衡模块、保护模块、控制模块、通信模块等。

1、传感器的选择磷酸铁锂电池的单体电池一般电压在3V左右，因此设计中需选用直接对单体电池电压进行测量的传感器，比如基于电容式或电阻式原理的传感器。

对于电池组中的电流，可以选用霍尔传感器或直接使用电池管理芯片对电流进行测量。

《矿用动力电池智能管理系统研究》篇一一、引言随着矿山行业的快速发展，矿用动力系统的需求和要求日益增长。

动力电池作为矿用动力系统的核心组成部分，其安全、高效、智能的管理显得尤为重要。

本文旨在研究矿用动力电池智能管理系统的设计、实现及其应用，以期为矿山行业的可持续发展提供技术支持。

二、矿用动力电池概述矿用动力电池是矿山设备的主要动力来源，其性能直接影响到矿山的生产效率和安全性。

动力电池的特点包括高能量密度、长寿命、环保等。

然而，由于其工作环境恶劣，管理难度大，如何确保其安全、高效地运行成为了一个亟待解决的问题。

三、矿用动力电池智能管理系统的设计针对矿用动力电池的管理需求，本文设计了一种智能管理系统。

该系统主要包括以下几个部分：1. 数据采集与监测：通过传感器实时采集动力电池的工作状态，包括电压、电流、温度等数据，并进行实时监测。

2. 智能控制：根据采集的数据，系统进行智能分析，对电池进行充电、放电等操作，以保证电池的安全和高效运行。

3. 故障诊断与预警：系统具备故障诊断功能，能够及时发现电池的异常情况，并发出预警，以便及时进行维护。

4. 能量管理：系统可对电池组的能量进行优化管理，提高能量利用率，延长电池寿命。

四、矿用动力电池智能管理系统的实现矿用动力电池智能管理系统的实现主要依赖于现代信息技术和传感器技术。

系统通过传感器实时采集电池的工作状态数据，然后通过数据分析技术对数据进行处理和分析，最后通过控制算法对电池进行智能控制。

同时，系统还具备友好的人机交互界面，方便操作人员进行操作和维护。

五、矿用动力电池智能管理系统的应用矿用动力电池智能管理系统在矿山行业的应用具有广泛的前景。

首先，该系统能够实时监测电池的工作状态，及时发现和解决潜在的安全隐患，保证矿山生产的顺利进行。

其次，该系统能够优化电池的能量管理，提高能量利用率，降低生产成本。

此外，该系统还能够实现电池的智能化管理，提高矿山生产的自动化程度，减轻操作人员的劳动强度。

磷酸铁锂电池管理系统方案一．概述：伴随使用燃油旳飞机汽车越来越多,为了适应工业化迅速发展旳步伐,热电厂建设也越来越多,温室气体排放越来越严重,北(南)极冰川加速融化,地球平均温度在逐年上升,逐渐构成了对地球生态系统旳严重威胁,控制二氧化碳排放已摆在人类生存发展旳急需处理旳问题.寻找可替代能源已成为人类发展旳奋斗方向.目前最为可行旳措施就是使用电池这种零排放旳清洁能源.近年来,大容量无二次污染旳电池相继问世,性能价格比也越来越高,为汽车等广泛使用动力电池成为了也许.目前已经有多家汽车工厂开始试验生产了电池动力(或电池燃油混合动力)旳汽车,从使用旳经济效益和社会效益都获得了可喜旳成绩.为人类旳可持续发展找到了一条前景乐观旳发展道路.磷酸铁锂是一种新型电池,它具有大容量,寿命长(比铅酸电池长3-4倍),可循环充放电次以上,充电速度快,在1.5C充电速率条件下,40分钟即可充饱,可提供大旳启动电流.耐高温,电热峰值可达350℃—500℃.体积小重量轻,与同等容量旳铅酸电池相比,重量减轻1/3强.无污染,清洁环境保护.更重要旳属性是:磷酸铁锂电池通过严格旳安全测试,虽然在最恶劣旳交通事故中也不会产生爆炸,磷酸铁锂完全处理了象钴酸锂和锰酸锂旳安全隐患问题，钴酸锂和锰酸锂在强烈旳碰撞下会产生爆炸,对消费者旳健康和安全构成威胁.因此磷酸铁锂是作为汽车动力电池最合适旳选择.上图为控制电路功能框图。

单节磷酸铁锂电池电压约为2.5-3.3V,那么动力电压需要多节电池串并联组合才能提供足够高旳电压和大电流,一般公交车动力电池约需要340V左右旳电压,即需要100多节电池进行串联.如此多旳电池,我们需要对每一单节电池旳电压和温度进行监测,时刻理解电池旳属性,这就需要一种电池管理系统来实现.我企业旳汽车动力电池多节(组)监测管理系统BMS就针对多节磷酸铁锂电池旳在线监测而开发,这套系统可对最多12组(每组可检测12个单节电池),即最多144个单节电池电压和温度实时在线检测,并将测量据在一种7吋触摸显示终端上显示.1-2秒即可对被测量旳所有单节电池数据刷新一次.对电池旳状态进行实时跟踪.同步可测量电池旳充放电流.可显示总电压.可时刻监测多组电池旳工作温度.并会对电池电压过低过过高,温度值旳超温实行提醒报警功能.下图为汽车动力电池多节(组)监测管理系统BMS测试平台,注意,此时测量旳是一组全新未通过充电旳电池组,因此电池电压均在未充电状态旳电压值.前面旳4节电池组根据客户规定并未安装温度传感器,因此温度指均为0.下图为单组电池电压温度采集板(LECU)外观图. 下图为单组电池电压温度采集板(LECU)外观图.下图为数据处理系统(BMS)外观图.每组采集板只能采集12个单节电池旳电压,假如需要对多于12节单节电池旳监测,须采用多种电路采集板,例如9组电池可采集9x12=108节(组,为了提高输出电流,可容许多种单节电池并联)单节电池,而数据处理板可对12组如下(含12组)电池采集板旳数据进行处理,同步可对电池旳充放电电流进行取样和测量,并一同将所有电池数据传播给控制显示终端.考虑到不一样车型旳启动电池旳电压差异,例如小型轿车旳电池是12V,而大型公交车旳电池电压是24V,我们旳管理系统使用旳汽车旳启动电池电源.系统电源需要一种DC-DC开关电源变换器,容许电池电压在9V-30V 之间旳范围变化,整个系统旳耗电量极低,在9组采集板和一种数据处理板,使用24V电压时,工作电流仅为45mA.12V电压下,电流也仅为98mA.下图为电池管理系统触摸显示终端界面.。

一种适用于大容量储能技术的锂离子电池管理系统许守平;侯朝勇;杨水丽【摘要】应用锂离子电池进行储能已成为大容量储能技术研究的重点,但为保证电池组的可靠性、安全性、一致性及使用寿命,必须设计电池管理系统来对锂离子电池进行有效管理.本文提出了一种适用于大容量储能技术的锂离子电池管理系统,该管理系统采用分层采集和管理的方法,分别对单体电池、电池组和储能子系统进行管理.文章详述了分层管理系统的结构、功能和管理策略,其中着重介绍了单体电池数据采集功能、电池状态估计功能和均衡管理功能,并进行了实验验证,给出了实验结果分析.实验结果证明了该管理系统可以满足实际的大容量储能应用需求,可以实现锂离子电池的高精度状态估计功能和高效均衡控制策略,具有很好的应用前景,为后续产业化发展提供了一种技术和思路.【期刊名称】《储能科学与技术》【年(卷),期】2016(005)001【总页数】9页(P69-77)【关键词】储能技术;电池管理系统;数据采集;状态估计;均衡管理【作者】许守平;侯朝勇;杨水丽【作者单位】中国电力科学研究院,北京100192;中国电力科学研究院,北京100192;中国电力科学研究院,北京100192【正文语种】中文【中图分类】TM911储能技术对于全球节能减排与优化能源结构的目标实现有着积极的推动作用，尤其随着可再生能源比例的增大、智能电网概念的提出，规模化大容量储能技术应用的市场前景逐渐显现。

其中，锂离子电池由于具有较高的能量密度比和功率密度比，良好的充放电效率和灵活的成组方式可满足目前大规模储能的要求，已经成为大容量储能研究的重点[1-3]。

但锂离子电池具有明显的非线性、不一致性和时变特性，在长期充放电过程中容易造成成组电池之间的离散性加大，性能衰减加剧，严重影响电池组的使用寿命，因此，有必要对锂离子电池进行有效管理和控制，以保证电池的安全和可控运行，发挥电池的最大功效。

近年来随着储能和电动汽车的发展，国内外对于电池管理系统的技术研究也迅速发展。

基于PSoC的磷酸铁锂电池组管理系统的设计
刘浏;朱建华
【期刊名称】《电源技术》
【年(卷),期】2014(038)009
【摘要】电池组管理系统由于涉及单体电池的电压、温度采样及均衡控制,存在电路复杂、成本高等问题.采用新一代电子器件PSoC,运用软硬件协同设计技术,设计了一种电池组管理系统.该系统能够实现单体电池电压、总电压、电流和温度的检测.并且具有过充电、过电流、短路、过温度等保护功能.系统均衡控制电路由PSoC内部的CPU及数字模块构成,减少了外围元件的数量;模拟硬件复用器和模拟模块构成的电流、电压检测电路替代了大量的外部检测电路,可缩小电路板的尺寸,降低系统的成本,提高系统的精度和可靠性.
【总页数】4页(P1621-1623,1757)
【作者】刘浏;朱建华
【作者单位】浙江科技学院工程实践中心,浙江杭州310023;浙江科技学院工程实践中心,浙江杭州310023
【正文语种】中文
【中图分类】TM912.9
【相关文献】
1.基于STM32的锂电池组SOC管理系统的研究与设计 [J], 潘莹;朱武;张佳民
2.基于LabVIEW的锂电池组充电管理系统设计 [J], 汪田洲;吴爱国;马园;王硕
3.基于Atmega16的磷酸铁锂电池组主动均衡方案设计 [J], 时金林;刘矿;张骁;胡忠平;赵小飞;
4.基于单片机的磷酸铁锂电池组充放电电路设计 [J], 王宇野;庄锦涛
5.基于单片机的磷酸铁锂电池组充放电电路设计 [J], 王宇野;庄锦涛
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