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动力蓄电池化成用充放电控制系统研究

作　者: 孙海晶
导　师: 朱春波
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 仪器科学与技术
关键词: 动力蓄电池充放电 LabVIEW CAN PID
分类号: TM912
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

动力蓄电池作为能源储存装置,在工业各个领域得到了广泛应用和发展,目前已成为电动汽车最重要的关键部件之一,其需求量也逐年不断增加,因此,动力蓄电池的大批量生产和维护就显得尤为重要。蓄电池生产过程中的关键工序化成对蓄电池性能有着重要影响,使用过程中要经常对其进行补充充电和放电核实其容量,而合理的充放电设备可以增加电池的初始容量、提高蓄电池的循环使用寿命、增强蓄电池的充电接受能力。因此,本文设计了一种自动化、智能化的动力蓄电池化成用充放电控制系统。本文首先介绍了系统的总结结构,并详细阐述了各个组成模块的功能及原理,分析和对比了目前国内外常采用的电池充放电方法和控制技术,并提出了适合本系统的电池充放电方法和控制技术。在系统设计上,根据系统通信数据的类型和特点,定义了适用于本系统的CAN总线应用层通信协议和通信波特率,利用LabVIEW编写了具有操作员管理、数据采集和存储、数据和曲线的动态显示、电池充放电工艺编辑等功能的多功能、智能化的系统监控软件,在研究和分析了数字PID控制规律的基础上,提出了适用于本系统的变参数PI控制算法,并利用Keil完成了控制器的主程序、CAN通信模块、数据采集模块、PI运算单元、掉电保护模块的软件设计。最后,利用设计制作的蓄电池充放电样机搭建试验平台,以铅酸蓄电池为实验对象对其进行系统充放电电流和电压控制误差实验和充放电特性试验,并利用监控软件实时观察和记录实验数据及曲线,通过对实验波形和数据的分析,证明系统控制方案良好、功能强大、安全可靠。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-14
  1.1 课题来源及研究的目的和意义  9-10
  1.2 国内外研究现状分析  10-12
    1.2.1 动力蓄电池的现状及面临的挑战  10-11
    1.2.2 蓄电池充放电系统国内外的研究现状及发展方向  11-12
  1.3 本文主要内容及结构  12-14
    1.3.1 研究内容  12-13
    1.3.2 文章结构  13-14
第2章系统总体设计  14-22
  2.1 系统总体结构、主要功能及工作原理  14-16
    2.1.1 总体结构设计  14-15
    2.1.2 主要功能  15
    2.1.3 工作原理  15-16
  2.2 充放电方式和控制技术  16-21
    2.2.1 充电方式  16-19
    2.2.2 放电方式  19-20
    2.2.3 充放电终止控制技术  20-21
  2.3 本章小结  21-22
第3章系统监控软件设计  22-51
  3.1 功能要求及软件结构  22-24
    3.1.1 功能要求  22-24
    3.1.2 软件结构  24
  3.2 操作员管理模块设计  24-32
    3.2.1 模块功能概述  24-25
    3.2.2 子模块设计  25-31
    3.2.3 操作员信息管理  31-32
  3.3 蓄电池充放电工艺编辑模块设计  32-33
  3.4 设备控制模块设计  33-34
  3.5 通信模块设计  34-43
    3.5.1 CAN 网络应用层协议设计  34-36
    3.5.2 通信波特率设定  36-37
    3.5.3 计算机与CAN 通信  37-39
    3.5.4 传输数据的编码和解码  39-41
    3.5.5 控制器CAN 通信程序设计  41-43
  3.6 数据显示及存储模块设计  43-45
    3.6.1 动态显示  43-44
    3.6.2 数据存储  44-45
  3.7 操作记录及管理模块设计  45-47
    3.7.1 操作记录  45-46
    3.7.2 日志文件管理  46-47
  3.8 报表生成及打印模块设计  47
  3.9 故障处理模块设计  47-48
  3.10 应用程序发布  48-50
  3.11 本章小结  50-51
第4章控制器软件设计  51-62
  4.1 控制器总体结构  51-52
  4.2 控制器主程序设计  52-54
  4.3 数据采集模块设计  54-58
    4.3.1 电压采集模块  54-55
    4.3.2 电流采集模块  55-56
    4.3.3 温度采集模块  56-57
    4.3.4 安时计算模块  57-58
  4.4 PID 参数控制模块设计  58-61
    4.4.1 数字PID 控制规律  59
    4.4.2 变参数PI 控制算法  59-60
    4.4.3 PI 运算处理单元  60-61
  4.5 掉电保护模块设计  61
  4.6 本章小节  61-62
第5章系统实验与结果分析  62-69
  5.1 实验平台  62
  5.2 误差实验  62-66
    5.2.1 充放电电流控制误差实验及数据分析  63-65
    5.2.2 充电电压控制误差实验及数据分析  65-66
  5.3 电池充放电特性实验及结果分析  66-68
    5.3.1 充电实验  66-67
    5.3.2 放电实验  67-68
  5.4 本章小结  68-69
结论  69-70
参考文献  70-74
致谢  74

动力蓄电池化成用充放电控制系统研究

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