蓄电池检测及均衡系统研究

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毕业论文范文题目： 蓄电池检测及均衡系统研究，论文范文关键词： 蓄电池检测及均衡系统研究
蓄电池检测及均衡系统研究毕业论文范文介绍开始：
　　全文共43页，22307字
　　前言
　　随着汽车工业的迅猛发展，能源和环境问题更显尖锐。据有关部门统计，于2005年期间，在用车的保有量已经达到 2560 万辆(不含摩托车)。并估计于2010年期间增长达到5000万辆，2015年至2020年期间，将会达到超过一亿辆的惊人数字；全球每年新车产量约5000万辆。汽车在带给人们便利的同时，其尾气成为城市大气污染的罪魁祸首。据有关部门统计，燃油汽车的尾气排放污染物约每年2亿吨，占大气总污染的30%～60%。大气中的二氧化硫、氮氧化合物、一氧化碳、碳氢化合物，可吸入的悬浮颗粒物主要来自燃油汽车的尾气。据统计，08年我国汽车用燃油近1.5亿吨，占原油消耗量的 1/3。而随着汽车保有量的不断上升，这一比例还在不断上调。石油、天然气作为不可再生能源，按这样的消耗速度，在不久的将来终会枯竭。
　　节能和环保已成为十分突出的社会问题，引起了各国人们的密切关注，并都积极采取应对的措施。蓄电池作为既能存储又能提供电量的清洁能源装置，得到了广泛的应用。被称为二十一世纪绿色工程的电动汽车，就是以动力蓄电池为动力源的。电动汽车是为解决燃油汽车的能源消耗和所引起的污染这两个问题而产生的。由于环保的要求，以及新材料和新技术的不断推出，电动车的发展进入了高潮。电动汽车作为绿色交通工具，将在21世纪给人类社会带来巨大的变化。顺应当前国际科技发展的大趋势，将电动汽车作为中国进入二十一世纪汽车工业的切入点，不仅是实现中国汽车工业技术跨越式发展的战略抉择，同时也是实现中国汽车工业可持续发展的重要选择。目前我国电动车研究已取得阶段性成果，完成了概念车车身设计及界面设计，电池方面正在组织开发铅酸电池、锂离子电池、锌空气电池、燃料电池，有望取得突破。电动汽车的标准体系已经编制完成，同时建立了有关电动汽车的数据库。电动汽车项目的国际合作正在按计划进行。
　　蓄电池具有能提供稳定的电压、可靠性好、成本低、运用场合广、可回收等特点。现在被广泛应用在电力系统、通信系统、UPS 系统及电动机车等设备上。
　　目录
　　前言 0
　　中文摘要 I
　　ABSTRACT: II
　　1引言 1
　　1.1课题的背景及意义 1
　　1.2电池均衡技术的发展现状 2
　　1.2.1电池均衡的概念 2
　　1.2.2 电池均衡的分类 2
　　1.2.3 电池均衡的发展趋势 3
　　1.3本课题研究的主要内容 4
　　1.4本章小结 4
　　2电池均衡控制策略 6
　　2.1均衡的目的及意义 6
　　2.2均衡方法分析 7
　　2.2.1电池均衡的判据 7
　　2.2.2具体均衡方法 8
　　2.3本文均衡方案的选择 13
　　2.4本章小结 15
　　3控制板硬件设计 16
　　3.1整体设计概述 16
　　3.2 PIC16F628A单片机及外围电路设计 16
　　3.2.1单片机PIC16F628A简介 16
　　3.2.2晶振电路设计 17
　　3.2.3复位电路设计 17
　　3.3电池组监测模块的设计 18
　　3.3.1单总线简介[27] 18
　　3.3.2电池电压检测电路的设计 22
　　3.3.3串口通讯电路的设计 22
　　3.4电池组均衡模块的设计 23
　　3.4.1均衡放电电路的设计 23
　　3.4.2MOSFET并联应用 24
　　3.4.3 Pl调节器的设计 25
　　3.5热设计 28
　　3.6本章小结 29
　　4系统软件设计 30
　　4.1主程序设计 30
　　4.2USART串行收发模块程序设计 30
　　5 课题总结与展望 32
　　6 致谢 35
　　7 主要参考文献 36
　　中文摘要
　　目前，蓄电池已广泛应用于生产和生活中，特别是作为高压电源。但储能装置存在的问题已经成为了电动汽车发展的瓶颈。电动汽车用储能装置多采用串联电池组，电池在串联使用时，其性能和使用寿命比不上单体电池。研究表明，这主要是由电池组中单体间的不均衡性造成的。相比电池的制作材料、数学模型、充电方法等方面的研究，蓄电池的均衡性研究是一个新的研究方向，给国内外的研究者提出了大量的挑战性课题。这种不均衡性是客观存在的，只能尽量减小不可能彻底消除；这种不均衡性在蓄电池的使用过程因过充过放等因素的影响会加剧，因此不均衡性的控制是一个动态过程。
　　本文对成组电池进行了分析，指出电池不一致将严重影响电池组的使用寿命和性能，针对这一问题需要对电池组进行有效地均衡。通过对国内外现有的均衡方案进行分析，提出了适合机车铅酸蓄电池的检测及均衡方案，实现了对单体电池电压自动循环检测和自动均衡功能。均衡模块采用PI调节器控制使均衡电流快速稳定并且可调。本系统将电池数据实时地显示在上位机界面上，方便对电池进行智能化管理，对电池的维护和更换起到了指导作用;自动均衡功能可以缓解电池的不一致性，提高电池的使用效率，延长电池的使用寿命，提高系统的可靠性，同时也减少了废旧电池对环境的污染。本系统结构简单，成本低，扩展性好。
　　关键词:铅酸电池，电池检测，电池均衡，PI调节器
　　ABSTRACT
　　At present, storage batteries are already widely used in production and daily life. The problem of energy storing device becomes the bottleneck in the development of it. Energy storing device equipment on electric vehicle generally use series battery stack. When batteries are connected in series, its performance and life span can’t compare with single cell. Studies have shown that it’s primarily caused by imbalance between cells in series battery stack. Compared to the research of battery materials, mathematical models, charging methods, the battery balance is a new research field and has a bright future in application. This imbalance can’t be completely eliminated because of its objective reality; this imbalance will be intensified during using course, so its control is a dynamic process.
　　The paper analyzes battery group, points out the serious effects of battery inconsistency on battery Life and performance, in response to this question the batteries need to be equalized. Through analyzes the current equalization methods，regarding locomotive Lead-acid batteries proposes appropriate detection and equalization methods, achieve single cell voltage automatic cycle detection and automatic equalization. The equalization modules adopt PI regulator to allow current rapidly stabilized and controlled. This system displays the battery data in real time on PC interfaces, conveniently and intelligently managing batteries, protecting batteries and switching to an instructive function. Automatic equalization can ease the inconsistency of batteries, improve the efficiency in the use of battery prolong the battery’s life, reduce operating costs, improve the reliability of the system, and lessen environmental pollution from old battery waste. This system has simple structure, low cost, easily expanding.
　　KEYWORDS: Lead-Acid Battery; Battery Detection; Battery Equalization; PI Regulato
　　1引言
　　1.1课题的背景及意义
　　铅酸蓄电池与电力、交通、信息等产业发展息息相关，在机车、汽车等运输工具和大型不间断供电电源系统中具有重要地位，是社会生产和人类生活不可或缺的。铅酸蓄电池作为机车控制电路的后备电源，与接触网产生的控制电源并联使用。在机车正常运行中，机车可通过接触网获得控制电源，机车正常行驶;但当电力机车进入接触网的分相区时，因主断路器断开，机车无法从接触网获得控制电源，如果此时没有蓄电池供电，全车控制电路就将失去电源，机车制动机就会产生常用制动作用，均衡风缸、列车管减压至零，制动缸压力上升，使全列车制动，造成机车无法正常行驶[2]。由此可见，蓄电池组本身的运行状态及寿命直接决定了机车电源系统的可靠性及稳定性。
　　蓄电池在实际应用中所遇到的最大问题是其使用寿命远远达不到设计寿命。本应寿命在10～15年的蓄电池，在实际使用时大都在3～5年便损坏，有些甚至不到一年便失效了[3]，这不但影响了供电电源的可靠性，而且还造成了重大经济损失。

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