动力电池测试平台的设计

论文摘要

动力电池作为电源或者备用电源在人们的日常生活中扮演着越来越重要的角色,电池优劣判定和成组技术是动力电池应用的难点。电池性能的测试是电池应用的基础。随着电池应用领域的拓展,电池需求量急剧增长,对电池测试平台的需求也在快速增长。国内现有电池测试设备测试参数较少,数据处理能力有限；而国外设备的价格较为昂贵,对电池性能的测试也存在局限性。针对这一状况,本文设计了一个由电池组、充放电设备、电池数据采集系统及上位机监控系统组成的电池测试平台。本论文主要完成数据采集和上位机监控系统的设计。一方面实现电池电压、电流、温度、容量和能量等基本物理参数的高速和高精度的检测,另一方面提供开放式的接口为电池性能分析、充电控制算法研究、循环寿命分析等课题提供支撑。电池数据采集系统以MC9S12DT128B微控制器为核心,具备对电池单体电压、电池组总电压、电池组温度和环境温度、电流、充放电容量以及能量等信息进行精确测量的功能,可为电池性能的分析提供数据支持。此外,系统硬件电路具有电池过电压、欠电压保护及均衡等功能,可对单体电池进行监控并实施必要的保护。上位机监测系统通过RS-232通信从数据采集系统获取电池的相关数据,并实现电池状态的实时显示,同时将所有数据保存到数据库中。监控PC机通过CAN总线与充放电设备进行数据交换,通过上位机界面可对充放电设备的工作状态进行编程控制及对电池的故障参数进行设置,保证电池组在充放电过程中的安全性。经实验验证,本系统对动力电池物理参数的检测具有较高的精度,为动力电池的测试和性能分析以及电池应用技术的研究提供了可靠的平台和数据支持。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 动力电池的应用
• 1.2 电池检测设备的发展现状
• 1.3 研究的目的与意义
• 1.4 本文结构安排
• 2 测试平台总体结构
• 2.1 常用动力电池工作原理概述
• 2.1.1 铅酸电池
• 2.1.2 镍氢电池
• 2.1.3 锂电池
• 2.2 电池性能参数及测量方法
• 2.2.1 电池电压
• 2.2.2 工作电流
• 2.2.3 容量与能量
• 2.2.4 工作温度
• 2.2.5 自放电率
• 2.2.6 循环寿命
• 2.3 系统总体结构
• 2.3.1 功能特点及性能要求
• 2.3.2 总体结构
• 3 数据采集系统
• 3.1 整体结构概述
• 3.2 硬件设计
• 3.2.1 微控制器
• 3.2.2 电源模块的设计
• 3.2.3 电压检测
• 3.2.4 电流检测及容量、能量计量
• 3.2.5 温度检测
• 3.2.6 通讯
• 3.2.7 系统参数存储
• 3.3 软件设计
• 3.3.1 软件开发环境
• 3.3.2 软件整体设计
• 3.3.3 软件流程图
• 4 上位机监控
• 4.1 软件开发环境
• 4.2 RS232监控界面
• 4.2.1 电池数据监控
• 4.2.2 电池信息设置
• 4.2.3 相关常数设置
• 4.3 充放电设备的控制
• 4.4 数据图形显示
• 5 系统实验与分析
• 5.1 测试精度分析
• 5.1.1 实验说明
• 5.1.2 电压测量精度测试
• 5.1.3 电流测量精度测试
• 5.1.4 温度测量精度测试
• 5.1.5 容量、能量计量校准
• 5.2 恒流恒压充电测试分析
• 5.3 测试结论
• 6 结论
• 6.1 全文总结
• 6.2 展望与建议
• 参考文献
• 附录A
• 作者简历
• 学位论文数据集