锂离子电池测试系统设计与实现

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1、西南科技大学工程硕士专业学位论文锂离子电池测试系统设计与实现作者姓名刘力舟所在学院信息工程学院专业/领域控制工程学校导师尚丽平教授校外导师何明前高级工程师论文完成日期2017年05月15日ClassifiedIndex:U.D.C:SouthwestUniversityofScienceandTechnologyMasterDegreeThesisDesignandImplementationofLithium-ionBatteryTestSystemGrade:2014Candidate:LiulizhouAcademicDegreeAppliedfor:Master

2、Speciality:ControlengineeringSupervisor:ShanglipingMay.15,2017西南科技大学硕士学位论文第I页摘要锂离子电池性能优良，在生活中广泛使用。而锂离子电池定期的测试工作时常被忽略，导致电池提前报废或者继续使用报废电池。前者造成资源浪费，后者会诱发许多不安全因素。国内的锂离子电池维护设备种类不多，并且测试能力参差不齐。本文主要目标是设计一款多功能锂离子电池测试设备。首先对当今锂电池测试设备的现状作了简要的分析。然后根据需求提出锂电池测试设备设计要求、功能和精度要求。测试设备的硬件部分由上位机、单片机、数字电源和电子负载

3、构成。硬件设计详细介绍了单片机各模块的设计，包括单片机最小系统、直流电源模块、电路调理模块、参数采集模块（电压、电流、温度）、通讯模块等。软件部分的设计主要内容是设计人机交互界面、电池测试系统的逻辑以及保护模块。人机交互界面是基于C#的Winform界面上开发的，使用者通过人机交互界面对测试系统进行控制和操作。电池测试系统的逻辑程序包括充放电循环、容量测试、HPPC测试等，保护模块包括电池的过电压、欠电压、过电流以及高温保护。在完成以上内容后，对装置进行系统精度与稳定性测试。实验部分研究电池在不同环境温度下航空锂电池充放电曲线和电池内阻的变化规律。通过实验在不同温度下对

4、电池进行恒流充放电可以得出充放电曲线，通过比对电池在不同温度下的充放电曲线和内阻变化，得出在极端环境下使用电池的注意事项。在低温条件下锂电池的极化内阻和欧姆内阻都呈上涨趋势，当电池在低温环境下放电时间缩短，且在放电过程中电池电压下降的斜率增加。通过实验得出了锂离子电池测试装备能测试电池内阻和绘制工作曲线，为电池组的性能测试与分析提供了可靠的研究平台和数据支持。关键词：锂电池测试系统HPPC电池容量西南科技大学硕士学位论文第II页AbstractThismanuscriptaimstodesignamulti-functionlithium-ionbatteryteste

5、quipment.Firstofall,thereisabriefanalysistaboutthecurrentsituationoflithiumbatterytestequipment.Accordingtotheneedsofthedesigndemand,putforwardfunctionandaccuracyrequirementsofthelithiumbatterytestequipment.Thehardwarepartofthetestequipmentconsistsofthehostcomputer,microcontroller,anddig

6、italpowerandelectronicload.Detailsofthemicrocontrollermoduledesignincludingtheminimumsingle-chipsystem,DCpowersupplymodule,circuitconditioningmodule,parameteracquisitionmodule,Communicationmodule,etc.Themainpartofthedemandofthesoftwarepartistodesignthehuman-computerinteractioninterface,t

7、helogicofthebatterytestsystemandtheprotectionmodule.Human-computerinteractioninterfaceisbasedontheC#Winforminterface,theuserthroughthehuman-computerinteractioninterfacetocontrolandoperationthetestsystem.Batterytestprogramlogicincludeschargeanddischargecycles,capacitytesti