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锂电池管理系统及均衡算法的研究与实现

作　者: 王倩
导　师: 王保柱
学　校: 河北科技大学
专　业: 电路与系统
关键词: 锂离子电池管理系统均衡保护监测 MAX11068
分类号: TM912
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 4次
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内容摘要

近年来，随着对锂离子电池的深入研究，其生产工艺变的越来越成熟，被广泛应用在各个领域。但是由于锂离子电池在使用过程中容易过冲、过放甚至在使用不当时还易发生爆炸事故，所以锂电池管理系统成为解决这一难题的关键技术。本课题研究了电池管理系统的主要功能和原理，阐述了合理的系统设计与实现方法。课题首先分析了锂电池管理系统的研究背景和意义，然后分析了国内外锂电池管理系统的发展和现状，提出了一种基于MAX11068芯片的锂离子电池管理系统的设计方案。系统采用分模块的方式，逐一实现模块功能，包括电压采集和均衡模块、MCU及外围模块、电流采集模块、温度采集模块和通信模块。系统软件设计采用了模块化的思维，对数据采集模块、显示模块及充放电控制模块、均衡模块做了详细的分析。此外本课题还建立了人机交互的上位机界面，能够显示电池的运行信息、警告信息及系统阈值。最后介绍了上位机软件的使用和系统调试的方法。课题设计的锂电池电池管理系统硬件电路可靠、经济。经调试，系统能够高效可靠的工作，实现了设计的所有功能。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-16
  1.1 蓄电池的简介  8-11
    1.1.1 电池管理系统的基本组成  9
    1.1.2 电池管理系统的基本功能  9-11
  1.2 课题研究背景和应用前景  11-12
  1.3 国内外的研究现状  12-14
    1.3.1 国外现状  12-13
    1.3.2 国内现状  13-14
  1.4 本课题的研究内容及论文的组织结构  14-16
第2章锂电池管理系统的均衡算法  16-24
  2.1 均衡的概念  16
  2.2 电池不一致性及其危害  16-17
  2.3 均衡管理的意义  17-18
  2.4 均衡方法的分类  18
  2.5 均衡策略的研究  18-21
    2.5.1 电阻均衡法  19
    2.5.2 开关电容法  19-20
    2.5.3 变压器均衡法  20-21
    2.5.4 其他均衡方案  21
  2.6 本论文采用的均衡方法  21-22
  2.7 本章小结  22-24
第3章锂电池管理系统的硬件设计与实现  24-38
  3.1 电池管理系统的整体框架  24
  3.2 MAX11068 概述  24-27
  3.3 中央处理单元  27-28
    3.3.1 晶体振荡电路  27-28
    3.3.2 复位与下载电路  28
  3.4 电压采集和均衡模块  28-31
    3.4.1 电压采集原理  29-30
    3.4.2 电池均衡原理  30-31
  3.5 电流和温度采集模块  31-33
  3.6 通信模块  33-34
  3.7 开关口控制模块  34-35
  3.8 I~2C 通信协议  35-37
    3.8.1 I~2C 总线概述  35-36
    3.8.2 I~2C 总线的数据传送  36-37
  3.9 本章小结  37-38
第4章锂电池管理系统的软件设计与实现  38-46
  4.1 软件实现的功能  38
  4.2 系统函数流程图  38-39
  4.3 程序主要函数的说明  39-43
    4.3.1 I~2C 通信函数的介绍  39-41
    4.3.2 初始化 MAX11068 的函数  41-43
  4.4 上位机软件程序设计  43-44
    4.4.1 上位机软件界面  43
    4.4.2 上位机软件功能  43-44
  4.5 本章小结  44-46
第5章系统调试与实验  46-52
  5.1 实验环境  46
  5.2 硬件系统的实物图  46-48
  5.3 系统调试结果  48-52
结论  52-54
参考文献  54-58
攻读硕士学位期间所发表的论文  58-60
致谢  60

锂电池管理系统及均衡算法的研究与实现

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