畢業(yè)設(shè)計(論文)-預(yù)覽頁
【正文】 2第1章緒論在現(xiàn)代社會，能源的重要性越發(fā)凸顯，而非可再生能源的不斷開發(fā)也讓人類迫切的需要不斷開發(fā)出可在生能源，電力作為一種清潔能源可以通過多種手段獲得，而蓄電池作為電力的一種媒介，其地位不斷發(fā)展，不斷被應(yīng)用于各個領(lǐng)域，隨著其地位的不斷提高，有關(guān)于蓄電池各方面的研究也不斷深入，而作為蓄電池最重要的一項指標(biāo)—剩余容量，因因素的復(fù)雜性導(dǎo)致很難有精確的數(shù)據(jù)。以電壓為基礎(chǔ)的方案，隨著時間的推移，電池的阻抗會增大，會造成測量誤差增大。蓄電池容量影響因素復(fù)雜，主要由蓄電池自身存在因素以及使用環(huán)境影響蓄電池容量（SOC）。主要分為兩大類測量方法：物理方法測量SOC和系統(tǒng)辨識及參數(shù)估計模型方法預(yù)測SOC。適用于大部分蓄電池。（2）安時計量法安時法是SOC估算最常用的方法：SOC=SOC0+1CN0tηitdτ （1. 1）其中：SOC0為充放電起始時刻荷電狀態(tài)，CN為額定容量，η為充放電效率且不是常數(shù)(假定充電電流方向為正，放電電流方向為負(fù))，SOC為當(dāng)前時刻的荷電狀態(tài)。但是應(yīng)用范圍小。（5）內(nèi)阻（電導(dǎo)）法蓄電池內(nèi)阻分為交流內(nèi)阻(impedance)和直流內(nèi)阻(resistance)，蓄電池容量與這兩個內(nèi)阻之間都存在著聯(lián)系，這種方式知識測量蓄電池內(nèi)阻，所以可以實現(xiàn)在線實時測量。也有部分研究用此方法結(jié)合其他測量方式來獲取更加精確的SOC值。（1）人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法蓄電池本身使用時其變化情況較多，同時使用環(huán)境也越來越復(fù)雜，通過簡單的建立數(shù)學(xué)模型從而計算蓄電池容量誤差大且越來越難實現(xiàn)。該方法通常對作為模型的輸入變量的參數(shù)如電壓、電流、溫度等進(jìn)行模糊化處理，根據(jù)大量的蓄電池特性試驗數(shù)據(jù)得到SOC與電流、電壓、溫度等因素之間的關(guān)系，得到模糊規(guī)則或模糊推理，經(jīng)最后經(jīng)過反模糊化從而得到結(jié)果。在眾多的預(yù)測蓄電池容量的方法中大部分都存在條件限制或者精度不夠，本設(shè)計引入STC12C5A60S2加強(qiáng)型單片機(jī)設(shè)計出蓄電池容量在線測量系統(tǒng)，首先對鋰離子蓄電池的開端電壓和干路電流進(jìn)行實時精確測量，對開端電壓與干路電流值擬合得到ε/r（），根據(jù)最小二乘法得到電池電動勢ε和內(nèi)阻r。同時，依據(jù)所測得的內(nèi)阻r的值對蓄電池進(jìn)行老化修正。 STC12C5A60S2單片機(jī)簡介STC12C5A60S2是ST（STMicroelectronics 公司，由宏晶公司做大陸代理）生產(chǎn)的單時鐘/機(jī)器周期（1T）的單片機(jī)，是高速、低功耗、超強(qiáng)抗干擾的新一代8051單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，但速度快812倍。當(dāng)P0作為地址/數(shù)據(jù)復(fù)用總線使用時，是低8位地址線A0~A7，數(shù)據(jù)線D0~D7標(biāo)準(zhǔn)IO口、ADC輸入通道0、獨(dú)立波特率發(fā)生器的時鐘輸出標(biāo)準(zhǔn)IO口、ADC輸入通道PCA計數(shù)器的外部脈沖輸入腳，第二串口數(shù)據(jù)接收端外部信號捕獲，高速脈沖輸出及脈寬調(diào)制輸出、第二串口數(shù)據(jù)發(fā)送端SPI同步串行接口的從機(jī)選擇信號SPI同步串行接口的主出從入(主器件的輸入和從器件的輸出)SPI同步串行接口的主入從出~P2口內(nèi)部有上拉電阻，既可作為輸入輸出口（8位準(zhǔn)雙向口），也可作為高8位地址總線使用。單片機(jī)ADC由多路開關(guān)、比較器、逐次比較寄存器、10位DAC、轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器以及ADC_CONTER構(gòu)成。需作為AD使用的口先將P1ASF特殊功能寄存器中的相應(yīng)位置為‘1’，將相應(yīng)的口設(shè)置為模擬功能。老化修正是通過內(nèi)阻的值通過對照表對鋰離子蓄電池引入老化補(bǔ)償，其中電池內(nèi)阻隨放電是改變的，因此在放電過程中也需實時監(jiān)控以便做出補(bǔ)償。，SOURCE連接鋰離子蓄電池正極，S1為整個系統(tǒng)供電電源開關(guān)，S2是復(fù)位按鈕，電阻R13~R21是為了寶華LED發(fā)光二極管而設(shè)置的限流電阻，R18是提供復(fù)位電壓的分壓電阻?！ ?，分壓電阻為R2和R5，通過求R5/(R2+R5)的分壓比從而得到鋰離子蓄電池的路端電壓。由于電路中電流很小，因此需要二階濾波網(wǎng)絡(luò)，由RCRC5構(gòu)成，完成抗波紋干擾。LM358主要特性補(bǔ)償內(nèi)部頻率直流電壓增益高（100db）單位增益頻帶寬（1MHz）電源電壓范圍寬 單電源（3~30V）；雙電源（177。RT1則是Negative Temperature Coefficient （NTC負(fù)溫度系數(shù)）熱敏電阻，此熱敏電阻特性是隨著溫度升高阻值下降，利用此特性來對溫度進(jìn)行實時監(jiān)測，T_則是溫敏電阻的電壓值，同樣輸入到單片機(jī)的P1口進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并計算出溫度值。 第4章 軟件算法的計設(shè)軟件算法是本次設(shè)計的核心，也是其創(chuàng)新所在，首先此系統(tǒng)通過采集多組（1000個采樣點(diǎn)）鋰離子蓄電池端電壓和干路電流，然后利用最小二乘法進(jìn)行擬合處理從而得到電壓與電流的ε/r曲線()，計算出鋰離子蓄電池的電動勢和內(nèi)阻，蓄電池核電狀態(tài)與電動勢ε成分段線性關(guān)系，利用此關(guān)系可得到鋰離子蓄電池的電量。首先選取數(shù)據(jù)點(diǎn)（Xi，Yi）i=1，…，然后定下所使用函數(shù)類Φ，接著求P（x）∈Φ，最后使誤差的平方和E178。而函數(shù)P（X）則為擬合函數(shù)（或最小二乘解），這種方法也就是曲線擬合的最小二乘法。p=polyfit(x,y,2)x1=::。,x1,y1,39。 蓄電池ε與SOC對照圖在本次設(shè)計中，通過大量的數(shù)據(jù)計算分析，發(fā)現(xiàn)鋰離子蓄電池的核電狀態(tài)（SOC）和電動勢關(guān)系較為復(fù)雜，并非簡單的線性關(guān)系。本次設(shè)計針對實時監(jiān)測的鋰離子蓄電池內(nèi)阻值對容量進(jìn)行老化修正：設(shè)蓄電池初始內(nèi)阻為r0，經(jīng)過一段時間老化后的內(nèi)阻為r，通過測量數(shù)據(jù)加權(quán)平均計算出平均電流值I，根據(jù)內(nèi)阻比值r/r0，采用分區(qū)線性處理得到SOC老化修正因子（，在鋰離子蓄電池放電過程中內(nèi)阻被實時監(jiān)測，同樣用此方法進(jìn)行修正）。因為化學(xué)特性的緣故，鋰離子蓄電池容量與溫度呈正相關(guān)，所以在測量鋰離子蓄電池剩余容量時需要對其進(jìn)行溫度修正，通過對大量的實驗數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)鋰離子蓄電池SOC與溫度的關(guān)系也是非線性的，但是在一些區(qū)間內(nèi)成近似線性關(guān)系，所以溫度修正時采用分段式線性處理的方法。 第5章 結(jié)論與展望本課題基于STC12C5A60S2單片機(jī)采用最小二乘法處理數(shù)據(jù)得到鋰離子蓄電池SOC值，并對其進(jìn)行老化修正和溫度修正。此次設(shè)計方法適用于所有類型蓄電池，但由于蓄電池化學(xué)活性等各項因素老化修正與溫度補(bǔ)償對照數(shù)據(jù)需重新通過實驗及數(shù)據(jù)分析獲取。 致謝在這里，首先我衷心感謝我的指導(dǎo)老師袁明輝老師。其次,我還要感謝盧成學(xué)長在論畢業(yè)設(shè)計中期對我的幫助,學(xué)長給了很多有關(guān)本次設(shè)計的基礎(chǔ)性知識文件，讓我有了一個良好的開始，有了基礎(chǔ)才能更好的做出后面的設(shè)計。什么是奮斗？奮斗就是每天很難，可一年一年卻越來越容易
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