蓄电池电量计量与管理系统的研究

论文摘要

蓄电池管理系统作为行驶车辆、船舶系统、飞行器等其中不可缺少的现代化装置在国内外都在迅速发展。它能完成系统中蓄电池状态(电压、温度、充放电电流及剩余电量)的实时监测,其中估算电池的剩余电量是电池管理系统的主要功能之一。本文为了准确预测铅酸蓄电池的剩余电量,在目前一些电池剩余电量测量方法的基础上,把开路电压法、安时法和Peukert方程结合起来,并考虑温度等因素对剩余容量影响提出了电量预测算法。蓄电池管理系统通过监测蓄电池的工作状态能够避免在充放电过程中出现过充、过放和过热现象,提高电池的使用寿命和存储能力。本系统是以STC89C516单片机为核心,通过控制电能质量管理芯片DS2438及外围电路,结合电量计量算法实现对蓄电池的电压、电流以及容量的精确的测量。数字化温度传感器DS18B20在单片机的控制下完成蓄电池的温度的检测。本系统将测量数据在面板上通过数码管显示,并且能够使电量信息在系统掉电时不会丢失,系统通过RS232串口通讯接口与上位机进行通讯,可以接收上位机命令。最后通过蓄电池的放电实验确定了实验中蓄电池的初始电量估计参数,以及Peukert方程参数。通过实验验证了蓄电池管理系统对蓄电池的电压、电流以及电量计量的可靠性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 蓄电池管理技术研究背景及意义
• 1.1.1 蓄电池管理技术的发展状况
• 1.1.2 课题研究的意义
• 1.2 论文研究的主要内容
• 第2章 蓄电池的充放电性能分析
• 2.1 蓄电池的介绍
• 2.2 蓄电池的充放电特性与方法
• 2.2.1 铅蓄电池的充放电原理
• 2.2.2 铅蓄电池的充放电特性
• 2.2.3 蓄电池的充电方法
• 2.3 本章小结
• 第3章 蓄电池电量计量技术的研究
• 3.1 蓄电池的电量检测
• 3.1.1 蓄电池容量和SOC概念
• 3.1.2 影响电池剩余容量的因素
• 3.1.3 蓄电池SOC的检测方法概述
• 3.2 蓄电池SOC的预测方法研究
• 3.2.1 方法概述
• 3.2.2 初始电量估计
• 3.2.3 影响因素的补偿
• 3.3 本章小结
• 第4章 蓄电池管理系统的硬件设计
• 4.1 蓄电池管理系统结构设计
• 4.2 处理器的介绍
• 4.3 蓄电池监测系统
• 4.3.1 电能管理芯片DS2438介绍
• 4.3.2 DS2438接口电路设计
• 4.3.3 电流传感器电路设计
• 4.3.4 蓄电池温度测量
• 4.4 显示与存储系统
• 4.4.1 数码管显示系统
• 4.4.2 存储器AT24C02与接口电路
• 4.5 串口通讯电路
• 4.6 本章小结
• 第5章 系统的软件实现
• 5.1 系统主程序设计
• 5.2 蓄电池状态检测
• 5.2.1 DS2438与单片机的通信
• 5.2.2 蓄电池状态的检测
• 5.3 数码管显示的程序设计
• 5.4 单片机与上位机的通讯
• 5.5 本章小结
• 第6章 数据测试与分析
• 6.1 系统的软件调试
• 6.2 电池状态数据测量结果分析
• 6.3 本章小结
• 第7章 总结与展望
• 系统部分图片
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表论文情况