船用鋰電池組電池管理系統(tǒng)研發(fā).pdf

1、隨著國家能源發(fā)展戰(zhàn)略（2014年～2020年行動規(guī)劃）以及IMO（International Maritime Organization）船舶能效指數EEDI（Energy Efficiency Design Index）的提出，以多能源構成的供電方式已越來越多地應用到船舶電力系統(tǒng)中。鋰電池組作為船舶多能源供電系統(tǒng)重要組成部分，其安全可靠運行，特別是鋰電池管理系統(tǒng)（BMS-Battery Management System）的可靠運行，

2、是保證新能源船舶正常續(xù)航能力的關鍵。同時由于船舶用電設備長期工作在高濕度、高鹽度、易發(fā)霉等惡劣條件下，負荷數目眾多，電壓波動范圍大，且存在風、浪、流等不確定海況，對適用于船舶的鋰電池管理系統(tǒng)提出了更高的要求。因此，根據船舶應用特點，本文提出一種基于多重冗余技術和均衡技術的船用鋰電池組電池管理系統(tǒng)，確保電池監(jiān)管的高可靠性，同時延長電池使用壽命，保證新能源船舶鋰電池組長期安全可靠運行。
　　首先，本文對比、分析汽車和船舶領域鋰電池管理

3、系統(tǒng)的應用現狀以及技術要點?？紤]到船舶運行工況的復雜性以及航運法規(guī)的苛刻性，針對船用鋰電池組電池管理系統(tǒng)，本文提出了兩個關鍵技術問題：BMS可靠性問題和均衡問題。
　　其次，提出一種由“雙機主從與三線路傳輸”共同構成的多重冗余BMS，并根據馬爾科夫過程理論對所設計的冗余系統(tǒng)進行可靠性分析。結果表明采用多重冗余方案的船用鋰電池組電池管理系統(tǒng)，除正常工作時能實時監(jiān)視電池組狀態(tài)信息外，故障時仍能選擇不同冗余方式確保系統(tǒng)可靠工作。在單元故

4、障率λ=0.0001時連續(xù)運行10000h后，多重冗余BMS可靠性能為89.67％（無冗余時，為36.8%）。
　　然后，完成反激型集中變壓器式主動均衡拓撲電路設計，并結合電池數學模型，實現均衡控制策略的Matlab/Simulink模型搭建，并進行仿真驗證和結果分析。實驗數據表明在循環(huán)1500次后，使用均衡的電池組容量衰減率接近31.5%，而無均衡裝置的為38.6%，均衡策略可以顯著提升電池使用壽命。
　　最后，根據多重冗