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随着煤炭开采量的加大,煤矿井下的用电设备快速增长,一方面对其安全可靠供电提出了更高的要求,另一方面在一些移动场合也提出了便携性的要求。而不论是不间断电源,还是电机车、便携监测设备等,均对储能电池提出了更高的容量、安全要求。相比传统的铅酸蓄电池而言,锂离子电池,以其具有较高的能量质量比与能量体积比、无记忆效应、自放电率低、较长的使用寿命等特点,成为煤矿井下储能装置的首选。为了推动锂离子电池在煤矿井下的安全可靠应用,必须要了解锂离子电池在煤矿井下隔爆密闭环境中的充放电特性,为充放电电路、电池管理系统、保护等的设计提供依据。鉴于此,本研究显得很有必要。本文首先介绍了锂电池的相关特性、应用现状以及国内外对锂电池充放电的研究现状,并以磷酸铁锂电池作为研究对象,说明了其工作原理。之后又介绍了锂电池的关键性能和特性参数,并针对锂电池的充放电特性、温度特性做出了重点说明。然后,介绍了电池的荷电状态的定义,以及预测它的各种方法。在研究原有电池模型的基础上,对比了几种模型的优缺点,提出了修正的Thevenin模型。由于单体电池电压较低、容量较小,故实际使用时需要若干单体电池串并联之后组成电池组再使用。而单体电池存在不可避免的不一致性缺点,我们需要给电池组加入均衡控制结构。本文采用非耗散型双向均衡电路,使相邻的两个单体电池之间的多余能量可以双向流动,相比耗散型均衡方法减少了能量的损失。为了研究磷酸铁锂电池在矿井隔爆、密闭、散热不良工况下的充放电特性,设计了一套充放电检测采集装置。在采集装置的硬件设计中,采用了TI公司的TMS320LF2407DSP作为主控制器,外围电路主要包括信号的采集和串行通讯电路的设计,需要采集的信号包括串联电池组中的单体电池电压值、温度、电池组总电压值以及电池组电流值。串行通讯电路采用的是RS-232接口设计,将采集的电池数据传输至上位机。编写了上位机软件,由上位机完成数据的处理、显示与存储。由此采集装置,将磷酸铁锂电池置于模拟的矿井下隔爆、密闭、散热不良的隔爆腔中,实际测试磷酸铁锂电池的充放电特性,得出其在此种环境下的充放电特性曲线。由特性曲线,通过曲线拟合算法,辨识出模型中的参数,得到其数学表达式,建立了磷酸铁锂电池在此种环境下的数学模型。对于均衡控制电路,搭建了实际电路,并进行相关的实验,表明了该均衡电路可以完成均衡的任务。最后,在MATLABSimulink环境下,搭建了电池模型电路,对模型进行验证,得出了结论。为磷酸铁锂电池在隔爆环境中的安全、高效应用,奠定一定的基础。文章的结尾是对本文研究的总结与展望。