低温智能电池系统的研究与实现

【摘要】工作在野外的远程测量仪表往往需要电池供电1年甚至更长时间，因此需要定期更换电池，以防止仪表因电压过低而被迫关机。锂电池因其能量比高、放电平台平稳、无记忆效应等特点特别适合应用于长期在线的远程测量设备。但低温下锂电池性能恶化一直以来是个非常棘手的问题：冬季短暂的低温严寒让许多本可以正常运行的仪表设备由于电池容量的突然衰减和放电平台的明显下降而被迫关机。由于电池电压衰减的不可预测性大大增加了更换电池的工作量、提高了设备维护成本。针对上述存在的问题提出了一种智能电池系统（SBS）的解决方案，该方案专门针对应用于野外低温环境的北方工况，通过降低电池管理系统（BMS）自身功耗以延长电池的使用寿命，降低维护频率；提高BMS的电量计量精度以得到准确的电量信息，从而更有目的性地更换电池，最大限度减小工作量，优化设备维护工作。智能电池内部嵌入了微型计算机，功能可以根据实际需求进行裁剪，以优化系统的资源配置。整篇文章围绕智能电池的功能模块来阐述。重点内容可以分为四部分：第一部分，探讨了锂电池的结构和充放电工作原理；分析了电池的低温影响因子，阐述了普通电池和低温低电池性能差别的成因，并确定了本课题使用的低温电池。第二部分，分析了智能电池主要组成部分和各自功能；第三部分，着重介绍了软硬的详细设计过程，包括芯片选型、公式推导和计算、电路原理图设计、软件功能顶层设计和底层设计以及上位机管理软件的功能和操作。第四部分，详细地介绍了智能电池系统的测试过程；逐一验证设计需求中所有功能；认真分析了实验数据并总结了实验结果，提出了改进思路。
【作者】陈翰沫；
【导师】顾海涛；
【作者基本信息】杭州电子科技大学，电路与系统，2014，硕士
【关键词】智能电池（SBS）；电池管理系统(BMS)；低温锂电池；低功耗技术；SOC估算；

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