胶体蓄电池的电池管理研究毕业论文

 2021-04-15 10:04

摘 要

铅酸电池分为很多种,其中包括胶体电池,铅酸电池可以直接转化为胶体蓄电池,当在硫酸中添加凝胶剂时,与此同时,凝胶剂使得硫酸溶液变为胶态,也就是说电液为胶态时称之为胶体电池。胶体电池和铅酸电池之间的差异大致分为三部分,一是最初的电解质凝胶,其次是电解质基础结构的电化学特性研究,最后在板栅和活性物质的应用中也得到极大改进。胶体蓄电池的优点为:以较小的工业成本,制造出更实用的电池,除此之外,还有寿命长功率大的优点。目前胶体电池能够应用于电动汽车,电动巴士,启动器等上面,后续有可能进一步发展到通信,电力等系统。

如何对胶体电池的快速充电,一直是一个急需解决的问题,本文对胶体电池所剩电量和应采取的充电方案进行数据统计,做出合适的策略,从而完成快速充电器的开发,具有实际引用的价值。本次设计用单片机作为核心元件,用ADC0832来采集电压数据

关键词:胶体蓄电池;发展;结构

Research on colloid battery management

ABSTRACT

Colloid battery is a classification of lead-acid batteries. The method is to add gelatin in sulfuric acid, when the sulfuric acid electrolyte changes into colloidal state. Colloidal batteries are those whose electro-hydraulic state is colloidal. The difference between gel battery and lead-acid battery is the beginning of the electrolyte gel, which later developed into the electrochemical characteristics of the electrolyte infrastructure, followed by the application of active substances and gratings. The advantages of colloidal batteries are: to produce more practical batteries at a lower industrial cost, in addition to the advantages of long life and high power. At present, colloidal batteries can be used in electric vehicles, electric buses, starters, etc. It is possible to further develop into communication, power and other systems.

How to charge colloidal batteries quickly has always been an urgent problem to be solved. In this paper, the data statistics of the remaining power of colloidal batteries and the charging scheme to be adopted are carried out, and appropriate strategies are made to complete the development of fast charger, which has practical reference value.

Key words: colloid battery;development;structure

目 录

1 绪论 1

1.1课题的研究目的和意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3研究方案 2

2 胶体蓄电池组充放电逻辑控制功能的方案设计与论证 4

2.1总体设计方案 4

2.2胶体蓄电池的主要性能参数 4

2.2胶体蓄电池组自诊断算法的数学基础 5

2.3胶体蓄电池组逻辑功能模块选取 6

2.3.1胶体电池控制器核心芯片的选定 6

2.3.2显示模块的选定 6

2.3.3放电检测模块的选定 7

2.3.4充电检测模块的选定 7

2.3.5电压检测模块的选定 7

2.4系统模块框图 7

2.5 数据库 8

2.6自诊断算法 8

3 胶体蓄电池管理硬件系统设计 10

3.1单片机最小系统 10

3.2显示模块的选定 10

3.3充电检测模块设计 11

3.4放电检测模块的设计 12

3.5充电检测模块的设计 13

3.6按键模块电路设计 14

3.8核心控制电路 14

4 胶体蓄电池管理的软件系统的设计 16

4.1胶体蓄电池主程序流程图 16

4.2电压检测模块的程序 17

4.3显示模块的程序 18

4.4按键模块的程序图及程序 20

结论 22

致谢 23

参考文献 24

1 绪论

1.1课题的研究目的和意义

当今时代的飞速发展,使用一种清洁,高效的能源已成为一种必不可少的趋势,胶体蓄电池的原料是由卤硅烷在氢氧焰中水解而成,他是一种无机纳米粉体材料,呈白色,没有固定形状,无毒也无污染。就环保而言,胶体蓄电池已当仁不让作为首选。另外,因为胶体蓄电池的性能优良和成本的下降,已经被广泛利用于太阳能,风能等储备性的电源[1]

现如今,全球对胶体蓄电池的需求量已日益剧增,总量达五百到八百亿美元,每年增长率达到百分之十二,其主要在发达国家。由于成本等各方面原因,限制了发展中国家的使用,在其产品的质量和生产规模方面还有很大范围的提高,由此看来,胶体蓄电池的前景十分广阔[2]

胶体蓄电池与锂电池相比,有很大的优势,例如,寿命长,新帝新储能电寿命长达十到十五年之久。深度放电性能好,其连续放电三次到零伏,充电后仍可以恢复实际容量。耐低温,胶体蓄电池可以在负四十摄氏度到六十五摄氏度情况下正常使用。

铅酸胶体蓄电池广泛应用于电力,电信,储能,电动车领域,运输方便,不漏液体,寿命长等优点,国内从上世纪五十年代开始着力于研发胶体铅酸蓄电池,但由于认知水平,造成内阻大,寿命短等问题,产品质量长时间内没有突破。近年来,国内企业主要通过极板配方组成改进,工艺优化,隔板性价比调整等手段,取得了较大突破,目前胶体电池已经逐步成为市场认可的产品,虽然与国外先进水平有些差距,但我们的进步令人期待。

1.2 国内外研究现状

目前,影响电动汽车推广的因素有很多,其中占主要因素的是其动力电池的安全性能以及其使用成本,很显然,想要降低成本,延长使用寿命是很有效的途径之一[5]。然而,想要延长电池的使用寿命,其影响因素也有很多,必须要对电池保持合理有效的控制和管理,为此,国内外也都投入了大量的人力物力财力来进行更深入的研究。例如,日本青森工业研究中心至今二十三年仍在持续进行实际应用的研究。美国Villanova大学和USNanocorp公司合作多年对电池进行逻辑预测。丰田,本田等汽车公司都把电池管理研究作为技术重点。

我国曾经设立电动汽车研究项目,而且在BMS方面取得较大的进展,与国外水平较为接近。曾在863计划课题中,有北京理工大学混合动力轿车电池组及管理模块,湖南神州公司的混合动力城市公交车用大功率动力电池及其管理模块等等。

1.3研究方案

我们采用快速充电和恒流放电方法。方法优势:可以在较短时间内测量出胶体蓄电池的使用寿命。实验方案设计:选取某种胶体蓄电池,在外界温度下,对其进行循环寿命试验,我们采取快速充电方法,最大充电电流9A,充电结束按6A放电一小时,每二十五次按0.5CA放电到10V,计算出胶体蓄电池的容量,记录并绘图,当胶体蓄电池容量低于额定容量的百分之七十的时候,我们认为电池寿命结束,记录蓄电池充放电次数,即为寿命。

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