智能型蓄电池组充放电监控系统的设计

摘要

在当今世界能源日益短缺、新能源技术迅速发展的大趋势下，如何高效的利用能源、转化能源已成为各国科研工作者研究的热门课题。现在大存储容量的蓄电池组能源系统已经广泛应用到许多行业，如新能源电动汽车、UPS、发电厂及变电站直流系统等；为了让蓄电池组合理的运行，需要对蓄电池组的充电系统建立一套合理高效的方法，并能实时监测单体蓄电池的各种运行参数，包括充放电压、充放电流及单体电池的温度变化，从而准确找出有问题的电池，及时更换，避免影响蓄电池组中其它单体蓄电池，可以延长蓄电池组的使用寿命，并能提高应用系统的可靠性。本文以常用的铅酸蓄电池为范例，搭建了小型的蓄电池管理系统，验证了该系统的可行性。
　　本文设计了蓄电池组充放电系统的总体结构，包括下位机各节点子系统，CAN总线通信模块及上位机在线监控系统。节点子系统以嵌入式PIC16F877单片机为核心，现实了数据采集、充电过程控制和通信等功能;设计开发了CAN总线通信系统进行节点与上位机的通信；采用VB语言设计开发了上位机监控程序，能对各点参数进行显示的同时分析各节点参数，同时对各节点发出相应的控制指令。
　　在系统硬件搭建完成后，根据蓄电池的内部特性，建立了蓄电池充电过程的数学模型，提出了对充电过程的两种模糊PID控制算法，将其测试结果与传统的PID控制算法相互对比，其仿真结果证实了所提模糊PID控制算法的有效性，故本系统采用混合型模糊PID控制算法进行控制。

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第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 电池管理系统的作用

1.3 铅酸蓄电池的特性

1.4 国内外现状

1.5 论文研究内容及结构安排

第2章 蓄电池组充放电系统总体设计

2.1 蓄电池组充放电系统结构

2.2 主要芯片的选型

2.3 系统的开发环境

2.4 上位机监控系统的设计

2.5 本章小结

第3章 节点子系统的设计与开发

3.1 节点电路的总体设计

3.2 采样信号的处理

3.3 拨码开关接口

3.4 异常情况处理

3.5 充电电路

3.6 本章小结

第4章 CAN总线的工作原理和应用

4.1 CAN总线高层协议—CANopen

4.2 CAN总线实际应用

4.3 本章小结

第5章 蓄电池充电控制算法研究

5.1 充电方法的比较

5.2 模糊控制及PID算法

5.3 模糊控制基本理论

5.4 控制方法研究及仿真

5.5 本章小结

第6章 结论与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的论文