【摘要】：鋰電池保護(hù)器作為電動(dòng)自行車的核心部件,是當(dāng)前電動(dòng)自行車研究中的重點(diǎn)。電動(dòng)自行車的安全性、廉價(jià)性以及環(huán)保節(jié)能性等特點(diǎn),使其得到政府的大力推廣。電動(dòng)自行車的能量來源是鋰電池組,鋰電池作為一種清潔能源,具有能量密度高、無污染以及使用周期長(zhǎng)等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于電動(dòng)自行車與電動(dòng)汽車上。但由于鋰電池單體在制作工藝上的不一致性,當(dāng)其成組串聯(lián)工作后,隨著充放電次數(shù)的增多,鋰電池單體之間的電壓差值會(huì)不斷變大,這將會(huì)引起鋰電池組的過充電和過放電現(xiàn)象。鋰電池保護(hù)器主要是用來確保鋰電池組在使用過程中的安全、高效、低功耗工作。目前對(duì)于鋰電池保護(hù)器的設(shè)計(jì),主要難題在鋰電池的安全工作、充放電利用率以及高成本上。本文結(jié)合鋰電池均衡保護(hù)技術(shù),設(shè)計(jì)一款負(fù)端保護(hù)型電動(dòng)自行車智能鋰電池保護(hù)器。該保護(hù)器主要由兩部分組成,分別為單體電池均衡控制單元和整車開關(guān)保護(hù)單元。單體電池均衡控制單元,是由電池單體電壓采集模塊和電池均衡保護(hù)模塊組成;整車開關(guān)保護(hù)單元是由電池過充電、過放電、過電流以及過溫度保護(hù)模塊組成。最后,本文在MATLAB/Simulink的電池模型中進(jìn)行均衡方法的驗(yàn)證,并將該均衡方法運(yùn)用到鋰電池保護(hù)器的均衡保護(hù)中。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明上述設(shè)計(jì)方案的可行性。保護(hù)器能夠在電動(dòng)自行車充放電過程中起到準(zhǔn)確的保護(hù)作用。在充電過程中,當(dāng)電池單體電壓到達(dá)過充電閾值4.2V時(shí),可以開啟過充電保護(hù);在放電過程中,當(dāng)電池單體電壓到達(dá)過放電閾值2.5V時(shí),可以開啟過放電保護(hù)。最后通過電池仿真模型證明了均衡方法的可行性,并運(yùn)用到實(shí)車保護(hù)器上。上述研究工作為后續(xù)的研究提供了理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。
【圖文】：

件開發(fā)環(huán)境設(shè)計(jì)采用的微處理器是飛思卡爾公司的 MC9S12P128 芯片，因此采用的環(huán)境為 CodeWarrior 編譯器；考慮到程序設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性以及可移植性，，故C語言作為本保護(hù)器設(shè)計(jì)的開發(fā)語言。該款軟件的開發(fā)環(huán)境功能十分健全設(shè)計(jì)中，提供了智能化編程提示以及在編譯時(shí)發(fā)出程序錯(cuò)誤警告，可以有入式應(yīng)用程序的開發(fā)周期。它是一款開放式軟件集成平臺(tái)，能將 51 系2 系列、ARM 系列等嵌入式架構(gòu)的開發(fā)工具變?yōu)橐惑w。deWarrior 軟件開發(fā)環(huán)境的模塊化編程結(jié)構(gòu)，提高了項(xiàng)目開發(fā)者的編程效項(xiàng)目開發(fā)周期，其可視化圖形界面使得項(xiàng)目管理者能夠更清晰的管理項(xiàng)能界面如圖 4.1 所示：

特點(diǎn)：（1）可配置 8 到 16 位數(shù)據(jù)大�。唬�2）全雙工或單線雙工；（3）最高位優(yōu)先或最低位優(yōu)先可換；（4）并口時(shí)鐘頻率相位和極性選擇。本文所選擇的 MAX14921 具備 SPI 串行接口通過 24 位 SPI 接口控制器件，控制器通過 SDI 輸入向器件發(fā)送串行數(shù)據(jù)，器件同時(shí)在 SDO 輸出發(fā)送監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，這種方法允許與其它支持菊鏈的器件實(shí)現(xiàn)菊鏈工作，例如 ADC 轉(zhuǎn)換器。SPI 配置/控制位配置/控制位用于使能電池均衡開關(guān)、采樣和保持全部電池電壓、選擇電壓輸出的電池、選擇 T 輸入通道，以及使能診斷模式。SPI 監(jiān)測(cè)位提供過壓條件和熱關(guān)斷反饋以及指示器件在上電后是否就緒反饋，圖 4.2 中表示出了器件通過 SDO 發(fā)送至主控制器的診斷/監(jiān)測(cè)位。圖 4.2 為 MAX14921 的 SPI 通信時(shí)序圖：
【學(xué)位授予單位】：重慶郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM912;U484

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2517457