汽车蓄电池论文锂电池论文
锂离子电池及性能研究
毕业设计（论文）题目锂离子电池正极材料尖晶石锰酸锂的制备及性能研究系（院）化学与化工系专业应用化工技术班级学生姓名学号指导教师职称讲师二〇年月日锂离子电池正极材料尖晶石锰酸锂的制备及性能研究摘要锂离子电池因其优越的电化学性能、高比容量、长循环寿命、高能量密度以及放电电压高、体积小、环保绿色等特性在过去的十年内得到了迅猛发展。
作为锂离子电池重要组成部分的正极材料也成为当前该领域研究的热点之一。
尖晶石型LiMn2O4以其高能量密度、价格低廉、无环境污染等特点而被视为最具发展潜力的锂离子电池的正极材料之一。
对高温反应而言，包括高温固相反应法、熔融浸渍法、微波烧结法及其他改进的方法；在低温反应方法中，主要讨论了溶胶凝胶法、共沉淀法及乳化干燥法等。
体相掺杂和表面修饰是抑制尖晶石型LiMn2O4容量衰减的有效方法。
从锰酸锂的制备与改性研究方面综述了锂离子电池正极材料锰酸锂的研究进展，在此基础上提出了正极材料锰酸锂的发展方向。
关键词: 锂离子电池；正极材料；锰酸锂Preparation and modification of LiMn2O4 as cathode material for lithium ion batteriesAbstractLithium-ion batteries have developed greatly because of its excellent electrochemical properties, high specific capacity, long cycle performance, high energy density and other merits, such as high discharge voltage, small volume and less harm to environment. Spinal LiMn2O4 is a potential cathode material of Li-ion batteries because of its high energy density, low cost and no pollution to environment, etc. Among the synthetic methods, conventional solid-state reaction method, melt-impregnation method, microwave sintering method an-dot her modified method are included in the high-temperature synthetic methods whereas the sol-gel method, co-precipitation method and micro-emulsion method are included in the low-temperature methods. Doping and surface modification are the effectively ways to restrain the capacity loss in cycling. Research progress in recent years on preparation and modification of lithium manganate cathode material was introduced, and based on that, the major developing trend was prospected.Key words: lithium ion battery；cathode material；LiMn2O4目录引言 (1)第一章锂离子电池的简介1.1 锂离子电池的发展 (2)1.2 锂离子电池的工作原理 (3)1.3锂离子电池正极材料的选择原则和尖晶石型L i M n2O4的晶体结构 (4)1.3.1 正极材料的选择原则 (4)1.3.2尖晶石型LiMn2O4的晶体结构 (5)第二章锂锰氧化物制备方法研究现状2.1 固相合成法 (7)2.1.1 传统高温固相法 (7)2.1.2 熔融浸渍法 (7)2.1.3 两段烧结法 (8)2.1.4 其他固相改进方法 (8)2.2 液相合成反应法 (8)2.2.1 溶胶凝胶法 (8)2.2.2 共沉淀法 (9)2.2.3 乳化干燥法 (9)第三章尖晶石型锰酸锂的性能研究3.1 合成温度对材料性能的影响 (10)3.2 尖晶石型锰酸锂的容量衰减机理 (10)3.3 掺入等量不同阴阳离子对材料性能的影响 (11)结论 (12)参考文献 (13)引言锂离子电池分为液态锂离子电池（LIB）和聚合物锂离子电池（PLIB）。
基于对新能源汽车锂电池回收处理的研究
基于对新能源汽车锂电池回收处理的研究摘要：大力倡导使用清洁能源代替石油燃料，减少碳排放，实现碳达峰碳中和。
因此新能源汽车就成为了汽车行业一颗冉冉升起的新星，具有广阔的市场前景和发展潜力。
新能源汽车从开始使用到现在也已有十年之久，前期因技术、制造等各方面的原因发展缓慢，现在国家政策的扶持下，随着技术的成熟，新能源汽车迎来了一波发展的浪潮。
虽然锂电池与铅酸电池、镍铬电池相比较为环保，但仍可能造成重金属钴、锰、镍污染，有机物污染，粉尘和酸碱污染，大规模报废期的到来对锂电池的回收处理体系提出了更高的要求。
本文主要分析对新能源汽车锂电池回收处理的研究。
关键词：新能源汽车；锂电池；回收处理引言电动汽车的发展旨在防治污染和能源消耗，导致电动汽车发展出现新问题。
没有科学证据表明，未来环境恶化程度较大的电动汽车和汽车确实需要科学家能够不断发展的清洁能源。
电动汽车发展太快，废旧锂离子电池还没有完全回收，后果无法预测。
今后的汽车必须注重减少能耗，同时减少污染。
人类社会正在迅速发展，现在是破坏环境的时候了。
发展的未来应该是规范设计与人、设计与设计、设计与自然、设计与社会之间的平衡，以实现和谐发展。
1、锂离子电池的使用寿命对于汽车来说，一般寿命可以超过15年，如果私人汽车拥有控制权，报废期限就没有限制。
电动汽车寿命的最大影响是电池续航时间，电机和电机控制器等技术现在已经发展到不能再考虑的地步。
电动汽车的寿命受到限制。
电池的使用寿命和寿命因汽车行业而异。
例如:特斯拉对他的电池有8年的保修，不限行驶里程。
宝马i3提供长达15年的使用寿命，基本上就像汽车一样，电池、驱动马达和电子控制的保修期为8年或10万公里。
Biadi作为管理局领导下新能源的领先供应商，在利比亚的旗帜下为e5提供8-15万公里的质量保证方案，依靠产品质量。
电池续航时间大约为。
8年，占30%。
但是，已经开始运行三重锂离子电池的更多厂商可以使用的高功率、低温锂离子电池，是锂离子电池容量下降时不可避免的问题。
新能源汽车电池技术的性能改进与优化
新能源汽车电池技术的性能改进与优化随着环境污染和能源消耗问题的日益凸显，新能源汽车作为未来可持续发展的替代品受到了广泛关注。
而新能源汽车的核心技术之一便是电池技术，因此，电池性能的改进与优化显得尤为重要。
本文将探讨新能源汽车电池技术的性能改进与优化方向，以期推动新能源汽车产业的发展。
一、提高能量密度提高新能源汽车电池的能量密度是优化电池性能的重要途径之一。
能量密度是指单位体积或质量的电池储能能力。
目前，锂离子电池广泛应用于新能源汽车中，而提高其能量密度是关键的目标。
通过改进正负极材料和电解液，提高电池的能量密度成为研究的重点。
例如，采用硅基负极材料替代传统的石墨材料，能够显著提高电池的能量密度。
此外，采用高含量锂盐的电解液和新型电解质体系也有助于进一步提高能量密度。
二、增强快速充放电性能新能源汽车电池的快速充放电性能是影响其续航里程和使用体验的重要指标。
提高电池的快速充放电性能可以缩短充电时间、提高电动车行驶里程。
针对这一问题，研究人员通过优化电极材料、设计新型电极结构以及改进电解质体系等手段进行探索。
例如，采用硅碳复合材料作为负极材料，可以提高电池的快速充放电性能。
此外，改进电解质体系，采用具有优异导电性和扩散性的电解质，也可以提高电池的快速充放电性能。
三、延长电池寿命电池寿命是影响新能源汽车使用寿命和经济性的重要因素。
延长电池寿命需要降低电池的衰减速度和改善循环稳定性。
一方面，通过改进电极材料和电解液，减少电极的衰减速度，延长电池寿命。
例如，采用硅基负极材料和稳定性更好的电解液可以有效降低电极的衰减速度。
另一方面，优化充放电策略和电池系统管理可以改善电池的循环稳定性，延长电池的使用寿命。
四、提高安全性能新能源汽车电池的安全性能是关系到人身安全的重要方面。
由于电池储存大量能量，一旦发生故障可能引发严重事故。
因此，提高电池的安全性能至关重要。
研究人员通过改进电极材料、设计安全防护机构和完善故障检测系统等方法来提高电池的安全性能。
锂电池百篇论文点评_2012_10_1_2012_11_30_孙洋
1
正极材料
44 年
储
能
科 学
与
技
术
2013 年第 2 卷
NiCoMn 三元材料中 Ni 提供容量，Co 抑制过渡金 属元素占 Li 位，Mn 有利于保持结构稳定性。材料 外层 Mn 含量较高，起到保持结构稳定性的作用， 内层 Ni 含量较高从而保证高容量。 该小组曾于 2009 年报道过这一材料，这次性能得到了进一步优化。 其报道的比容量达到 215 mAh/g， 循环 1000 周后容 [11] 量保持率能达 90%。Yim 等 通过磁控溅射方法在 Pt/Ti/SiO2/Si 衬底上长 Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13]O2 薄膜，厚度大约 200 nm，从 XRD 分析可以看出其 中的（003）和（104）峰对应于层状结构，通过控 500 ℃退火具有较 制条件发现 n(Ar)∶n(O2)=3∶1、 好的容量保持率。 1.2 尖晶石正极材料 [12] Zheng 等 通过控制合成过程中的降温速率来 控制 LiNi0.5Mn1.5O4 中 Fd-3m 相和 P4332 相的比例， 用电子衍射来表征由长程有序引起的超晶格衍射， 3+ 从而判断材料的有序度，同时估测 Mn 的含量。发 3+ 现 Mn 含量较高的样品有较好的倍率性能， 推测是 氧空位的存在有利于材料的电子电导，从而有利于 [13] Zhong 等 通过对 LiNi0.5Mn1.5O4 材料的倍率性能。 3+ 进行 Al 掺杂，一方面可以减少 Mn 的含量，另一 方面可以产生一些氧空位，通过拉曼和红外光谱表 征发现 Al 掺杂会增加 Ni/Mn 的无序度，促使从 P4332 相转向 Fd-3m 相， 随着 Al 掺杂量的不同发现 LiNi 0.45 Al 0.10 Mn1.45 O4 有最好的循环性能和倍率性 能， 通过热稳定性测试发现 Al 掺杂能够有效地抑制 [14] 在 225 ℃以下的放热反应。Sun 等 通过在纳米片 MnO2 上包覆 LiOH 进行高温烧结从而得到纳米多 孔的 LiMn2O4 纳米片，其（111）面暴露，这种二 维的多孔纳米片具有较好的倍率性能，而将其稳定 的晶面暴露出来加之具有较好的结晶性有利于材料 [15] 的稳定性。Shin 等 通过研究阳离子的有序排列和 掺杂离子（Cr，Fe，Ga）对材料 LiMn1.5Ni0.5−xMxO4 （M = Cr，Fe，Ga）的性能的影响，作者发现掺杂 离子容易使材料从有序相转变为无序相，而且掺杂 离子更趋向于分布在表面，这将使得材料与电解液 之间有更稳定的界面，通过将掺杂的材料与未掺杂 的材料作对比，发现掺杂后有更高的无序度，从而 [16] 导致有更好的倍率性能。 Lee 等 通过对材料 LiMn1.5Ni0.5O4 进行深度放电，发现放到 3 V 时将会 3+ 突然出现由于 Mn 导致的 Jahn-Telle 效应，使材料 发生晶格扭曲，对材料的性能有很大的影响；同时 合成了不同有序度的材料来研究阳离子有序对材料 性能的影响，由于之前没有人对其深度放电状态进
电动汽车用动力锂离子电池寿命问题研究综述_戴海峰
图 １ 锂离子动力电池老化过程的内部机理
２０１４．１０ Ｖｏｌ．３８ Ｎｏ．１０
１９５２
综
述
从使用过程来看，动力电池寿命的外部因素主要包括：电 流、温度、荷电状态(SOC)点及其变化范围。研究发现，SOC 过 高或过低、高温、低温大电流充电等会加速动力电池的老化。 图 2 给出了某锰酸锂电池在不同温度下 1 C 满充放循环的容 量随循环次数的变化情况，可以看出，电池老化随温度升高而 加快。
动力电池已成为电动汽车动力系统中的关键技术之一。 电池使用过程中的性能老化表现为容量损失、温升加快、内阻 变大、功率特性变软、自放电率变大等。
电池寿命终了(End of Life，EOL)定义是研究电池寿命问 题的前提。最常见的定义是当电池的容量衰减到新电池容量 的 80%时，认为寿命终了 [1]。针对这类应用，电池寿命状态 (State of Health，SOH)定义一般也基于容量实现[2]。对电池功率 有较高要求而对容量要求不高的应用，如混合动力汽车(HEV) 的辅助动力电池，可认为当电池的功率特性衰减达到一定程 度时电池寿命终了。由于电池内阻是电池功率特性的直接影 响因素，在对电池进行 SOH 估计时，一般采用基于内阻的 SOH 定义[3]。对于功率和能量兼顾型的应用，如插电式混合动 力汽车(PHEV)中的电池，EOL 和 SOH 的定义则需同时考虑 容量和内阻的变化[4]。
基于物理化学过程描述的电池寿命预测模型具有较高的 精度，适用性也更好。然而，该类模型较为复杂，计算量大，并 且需要对电池的内部过程有深刻的理解，准确参数难以获得。 Ah 累计模型基于 “流经电池总电量为一定量” 的假设来建 立，通过累计电池释放 / 充入的电量来预测电池寿命衰减情 况。这类模型原理简单明了，但需要电量累计，对测量的要求 很高，而且需要事前做大量实验以确定不同使用条件下电池 所能释放 / 充入的总电量。经验模型则通过控制某种测试条件 对电池进行实验，根据数据拟合得到。这类模型可以较方便地 应用于电池的使用寿命预测。然而，测试中控制的环境不一定 涵盖电池所有实际使用环境，且测试使用的工况也未必是电 池的实际使用工况，因此模型在预测电池实际使用寿命时会 有一定的误差。
电动汽车用锂离子动力电池低温性能研究
１ 低 温 对 电池 容 量 的影 响
以我 院进行 的额定 容量 ７ ｈ电动汽 车用锂 离 子 ０Ａ 动力蓄 电池为例 ， 别进行常温 （０Ｃ） 分 ２ ￣ 容量试验 和低温 （ ２ ℃） 量试验 ， 比温度对锂 离子蓄 电池 容量产 生 一０ 容 对 的影响 。 该锂离子蓄 电池充 电截止 电压 ３６ 放电截止 ．Ｖ， 电压 ２ 依 据 文献［］ ６２ ． Ｖ， ０ ２中 ．４条 对蓄 电池 以 １ 电 ． 的
改进 措 施 ． 得 较 好 的效 果 取
关键词 ： 电动 汽 车 ： 离子 蓄 电池 ； 温 容 量 锂 低
中 图分 类 号 ： ６ ．；Ｕ４ ３ ３３ Ｕ４９７ ６ ． ６
文 献标 志 码 ： Ｂ
文 章 编 号 ：０ ６ ３ ３ （０ ２ ０ － ０ ２ ０ １０ － ３ １２ １ ）２ ０ ５ － ２
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Ａ ｓ ａ ｔＬ ｓｏ ｔ ｔ ｓｏ ａ ｔｅｏ －ｅ ｅａ ｒ ｃｐ ｃｙ ｆ ａｔｏ ｌｈ ｍ ｉ ａ ｅ ｅ ｉｎｔ ｐ ｏ ｈ ＣＴ ｂ ｔ ｃ ：ｏｔｆｅ ｓ ｈ ｗｔ ｔｈ ｗ ｔ ｒ ｓ ｈ ｌ ｍｐｒ ｕｅ ａａｉ ｒ ｔｉ ｎｂｔ ｒ ｓ ｓ ｏ ｕ ｅ ／ ｔ ｔｏ ｐ ｓ ｆｉ ｕ ｏ ｔｉ ｔｔ Ｑ
力电池的性能及 安全性 ，０ ９ ６月 １ ２０ 年 ７日，国家工信 部 发布 的《 新能 源汽车 生产企业 及产 品准入管理 规则 》
新能源汽车及动力锂电池发展分析
新能源汽车及动力锂电池发展分析摘要：新能源汽车的技术，已经非常成熟了。
现在世界上，新能源汽车的产量，已经达到了几百万辆，虽然产量很大，但市场还是很好的，我们可以吸收更多的新能源汽车。
新能源汽车的动力来源是电池，因此新能源汽车的发展非常迅速，这不仅仅是因为它的经济实力，更重要的是它的技术。
新能源汽车以动力锂电池为主体，技术要求较高，技术水平有待进一步提高。
提高电池的质量，优化生产流程，对促进新能源行业发展具有重要意义。
关键词：新能源汽车；动力；锂电池引言：当前，能源与环保问题是社会高度关注的焦点，新能源汽车在此背景下得到快速发展和应用。
在新能源汽车发展中，锂电池是一个重要的组成部分，随着时代的发展，节能和环境保护的需要，推动了其发展和应用。
隔膜系锂电材料是目前世界上最有价值的锂离子电池，而国内对这种材料的研究还存在着较大的发展空间。
1.动力锂电池的概述分析1.1动力锂离子电池的基本构成动力锂离子电池是以铝塑复合膜、极耳、导电剂、粘合剂、电解液、隔膜、正极材料等为主要原料。
其中，正极材料、电解液、隔膜和负极材料构成了整个锂电池的关键技术。
在锂电池充电过程中，锂离子在正极产生，锂离子被电解质溶液传输到负极，并被吸附到负极的碳纳米管中，使其持续提高充电容量。
锂离子电池具有较高的充放电性能，因此它被广泛地用于电动汽车。
1.2动力锂电池的特征由于其低的自放率、高能量密度、循环无污染、高效、无记忆等特性，成为新能源汽车行业的首选动力来源。
锂电池组件是新能源汽车的核心组件，也是其唯一的电源。
锂电池有很高的工作温度：20~40℃是它的最佳工作温度，超过这个温度就会降低它的工作寿命和工作性能。
在较低的温度下，锂电池的放电量和放电压都会大幅度下降；在较高的温度下，锂电池很容易发生热失控，一旦内部的热量积累起来，无法及时排出，就会发生火灾，从而危及到人类的生命和财产。
而电池的散热系统，则是保证锂电池工作正常的重要保障。
新型能源储存材料的电池性能研究毕业论文
新型能源储存材料的电池性能研究毕业论文随着社会对可再生能源的需求日益增加，新型能源储存材料的研究
变得尤为重要。
本论文旨在探索新型能源储存材料对电池性能的影响，并提出改进方案。
1. 引言
在引言部分，我将介绍新型能源储存材料的重要性以及对电池性
能的影响。
同时，提出本研究的目的和意义。
2. 背景知识
在这一部分，我将详细介绍能源储存材料的种类，包括传统的锂
离子电池、钠离子电池以及新型的固态电池等等。
对每种材料的特点、优缺点进行描述，并分析其在电池性能上的差异。
3. 实验方法
本章节将介绍本研究所采用的实验方法和步骤。
具体包括材料制备、样品测试以及数据分析方法等。
这里需要确保实验方法的准确性
和可重复性。
4. 结果与讨论
在这一部分，我将详细介绍实验结果并进行数据分析。
对不同能
源储存材料在电池性能方面的差异进行比较，并提出问题所在以及改
进的建议。
5. 结论
在结论部分，将总结本研究的成果和发现，指出新型能源储存材料对电池性能的重要性，并提出进一步研究的方向和建议。
6. 参考文献
最后，将列出论文中所引用的参考文献，确保论文的学术性和可靠性。
总结：
本论文通过深入研究新型能源储存材料对电池性能的影响，为可再生能源的利用提供了重要的理论基础。
通过实验结果的分析和改进方案的提出，能够为未来能源储存材料的研究和开发提供参考。
希望本论文的研究成果能够为新能源领域的发展和应用做出贡献。
试述低温锂电池的研究现状及应用
试述低温锂电池的研究现状及应用【摘要】低温锂电池是一种具有重要研究价值和广泛应用前景的新型电池技术。
本文首先介绍了低温锂电池的性能特点，包括较低的工作温度和更好的低温性能。
然后详细探讨了低温锂电池在电动汽车领域和储能领域的应用现状和前景。
尤其是随着电动汽车市场的不断增长和能源储存需求的增加，低温锂电池有望发挥更大作用。
文章总结了低温锂电池是未来发展的重要方向，强调了研究与应用的结合和未来应用的广泛性。
低温锂电池的不断研究和应用将推动电池技术的进步，为可持续能源和清洁交通做出贡献。
【关键词】低温锂电池、研究现状、应用、性能特点、研究进展、电动汽车、储能、发展前景、未来发展、研究与应用结合。
1. 引言1.1 研究现状低温锂电池是一种在低温环境下具有良好性能的新型电池。
目前，国内外对低温锂电池的研究已经取得了许多进展。
在国外，美国、日本、韩国等国家的科研机构和企业都在积极开展低温锂电池的研究工作，取得了一些重要的突破。
美国的特斯拉公司在低温锂电池领域投入了大量资源，开展了大量实验研究，取得了一些重要成果。
在国内，也有不少科研机构和企业致力于低温锂电池的研究。
中国科学院、清华大学、北大清华博天能源公司等单位都在开展低温锂电池的研究工作，取得了一些进展。
低温锂电池的研究现状仍然处于起步阶段，但是有很大的发展空间和潜力。
未来随着科技的进步和市场需求的增加，低温锂电池的研究和应用将会迎来更加广阔的发展前景。
1.2 应用低温锂电池在应用方面具有广阔的发展前景，尤其在电动汽车和储能领域有着巨大的应用潜力。
随着全球汽车市场的快速发展，电动汽车作为清洁能源的代表将逐渐替代传统燃油车，低温锂电池正是电动汽车的重要动力来源之一。
其低温性能优越，能够在极端气候条件下保持稳定性能，可以大大提高电动汽车的续航里程和充电效率。
在储能领域，低温锂电池的高能量密度和长周期寿命使其成为最具潜力的储能技术之一。
其可靠性和稳定性使得低温锂电池在家庭储能系统、电网调峰等领域具有重要作用。
《2024年新型固态化锂二次电池及相关材料的制备与性能研究》范文
《新型固态化锂二次电池及相关材料的制备与性能研究》篇一一、引言随着科技的不断进步，能源存储技术已成为现代社会发展的重要支柱。
其中，锂离子电池以其高能量密度、无记忆效应和环保特性而受到广泛关注。
近年来，随着新能源技术的发展与智能化设备的应用，固态化锂二次电池由于其出色的安全性能与更高的能量密度引起了众多科研人员的注意。
本篇论文将对新型固态化锂二次电池及相关材料的制备与性能进行深入研究。
二、新型固态化锂二次电池的制备1. 材料选择新型固态化锂二次电池主要采用固态电解质替代传统的液态电解质，其材料选择对电池性能具有重要影响。
本研究所选用的固态电解质材料为硫化物、氧化物或聚合物电解质等。
2. 制备方法制备过程主要包括材料合成、电极制备和电池组装等步骤。
首先，通过溶胶凝胶法、共沉淀法或熔融法等方法合成固态电解质材料。
然后，将活性物质、导电剂和粘结剂等混合制备成电极浆料，涂布在集流体上，经过干燥、压制等工艺制成电极。
最后，将正负极、隔膜和电解质等组装成固态锂电池。
三、相关材料的性能研究1. 固态电解质性能研究固态电解质是新型固态化锂二次电池的核心部分，其离子电导率、电化学稳定性等性能直接影响电池的整体性能。
通过实验测试和理论计算，研究不同类型固态电解质的离子传输机制及影响因素，优化其性能。
2. 正负极材料性能研究正负极材料是决定电池能量密度和循环性能的关键因素。
本部分研究将针对新型固态化锂二次电池的正负极材料进行性能研究，包括材料的合成、结构、电化学性能等方面的研究。
四、实验结果与讨论1. 实验结果通过制备不同配比和工艺的固态电解质及正负极材料，进行电池性能测试。
实验结果表明，新型固态化锂二次电池在能量密度、循环性能、安全性能等方面均有所提升。
2. 结果讨论对实验结果进行深入分析，探讨不同材料、制备工艺及电池结构对电池性能的影响。
同时，结合理论计算和模拟分析，揭示电池性能的内在机制。
五、结论与展望1. 结论本研究成功制备了新型固态化锂二次电池及相关材料，并对其性能进行了深入研究。
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汽车蓄电池论文锂电池论文
基于ISAD混合动力汽车蓄电池管理系统的硬件设计
摘要蓄电池管理系统主要是采集蓄电池各种信号,根据采集的信号计
算蓄电池的剩余电量,并且将蓄电池的剩余电量实时的发送到整车系
统,从而提高了系统的可靠性,并显示有关信息,从而提高电池寿命。
电池管理系统对ISAD的正常运行具有极为重要的的意义。
关键词蓄电池管理系统 硬件电路
基于ISAD混合动力汽车蓄电池管理系统是由三个80Ah的12V铅
酸蓄电池串联而成,考虑到多种因素的影响,所以蓄电池管理系统的
硬件电路示意图设计如下图1。
图1蓄电池管理系统硬件示意图
1 CPU的选择
为了简化设计,提高系统的可靠性,这里选择Philip公司的
P87C591单片机作为该模块的中央处理器。P87C591是一个单片8位
高性能微控制器,具有片内CAN控制器,从80C51微控制器家族派生而
来。它采用了强大的80C51指令集并成功的包括了Philips半导体
SJA1000CAN控制器的PeliCAN功能。全静态内核提供了扩展的节电
方式。振荡器可停止和恢复而不会丢失数据。改进的1:1内部时钟预
分频器在12MHz外部时钟速率时实现500ns指令周期。
图 2单片机引脚以及外围电路
单片机的引脚和外围电路如图2所示,数字式温度传感器的信号
接到P1.3;三路电压信号分别接到ADC2,ADC3,ADC4;电流信号接到
ADC5。P0口用作数码管的显示,P2口的高四位用做数码管的片选,低
四位作为按键输入。PWM0、PWM1、P3.6用作均衡充电部分的控制
端,INT0和INT1分别用作按键的触发。由于P87C591的内部,在复位
引脚上有上拉电阻,所以只要在复位引脚上接上一个电容就可实现上
电复位。
2 电流采集电路
为了减少主线路上的节点,提高系统的可靠性,这里采用霍尔电
流传感器CSM300LT,只要将被测线路从传感器的孔中穿过,就可以测
量线路中的电流。
CSM300LT霍尔电流传感器是应用霍尔效应和磁平衡原理开发的
新一代电流传感器,能在电隔离条件下测量直流、交流、脉冲以及各
种不规则波形的电流。其原边额定输入电流:300A;测量范围:€?50A;
副边额定输出电流:100€?%mA。电流采集如图3所示。
图3电流采集电路
由于蓄电池工作时,既可以充电,也可以放电,所以线路中的电流
方向是变化的,也就是说,充电的时候,测量线路中是负电流,因此传
感器必须用€?2V供电。传感器输出的是电流信号,为了使单片机的
A/D口能够识别,必须将其转换成电压信号,即通过图3上的22的R11
来实现。由于有负电流存在,那么R11的上端就可能存在负电压,因此
必须将其转换成正电压。我们通过一个2.4V的稳压二极管IN4370A
来提供一个稳定的-2.4V的参考电压,然后通过TLC2272来组成一个
减法器,这样采集的负电压减去-2.4V就转换成正电压(由于充电电流
比较小,所以R11上的负电压不可能低于-2.4V),这样,就可以把采集
的信号送进单片机进行A/D处理。
3 CAN总线接口电路
蓄电池管理系统的CAN接口电路如图4,这里用82C250作为CAN
总线收发器,它是CAN控制器与CAN总线的接口器件,对CAN总线差分
式发送。引脚8与地(下转第142页)(上接第137页)之间的电阻R26
为斜率电阻,它的取值决定了系统处于高速工作方式还是斜率控制方
式。
图4 CAN接口电路
为了增强CAN总线节点的抗干扰能力,P87C591通过高速光耦
6N137后与82C250相连,这样就很好的实现了总线上各CAN节点间的
电气隔离。光耦部分电路所采用的两个电源VCC和VDD必须完全隔离,
否则采用光耦也就失去了意义。总线的两端应接有两个120的电阻,
对于匹配总线阻抗起着重要的作用。忽略掉它们,会使数据通信的抗
干扰性及可靠性大大降低,甚至无法通信。这里用屏蔽双绞线作为节
点间的通信介质。
4 均衡充电电路
均衡充电主要解决蓄电池容量不均衡问题。电池容量不均衡又直
接体现在电池端电压的不均衡上。这里采用电感的均衡充电方案,其
电路原理如图5所示。
图5均衡充电电路
为了说明该电路的工作原理,我们假设第二个电池已经过充电了,
那么它的电压要明显高于其它两个蓄电池,当单片机检测到其电压过
高以后,P3.6开始变为高电平,那么VMOS管——Q2就开始导通,这时
候电池2就会给L1,L2充电。一段时间以后,将P3.6变成低电平,Q2
就关断,此时电感L1上的电流为式中,D为占空比,T为开关周期。
这时候L1就会和二极管D1,电池1构成回路,从而给电池1充电;
同样,L2和电池3,二极管D4构成回路,给电池3充电。电感L4或L3
每秒钟对外释放的能量为:
如果是电池1或者电池3过充电的话,工作原理一样,只不过分别
只有一个电感给它们充电,这时候每秒种释放的能量为:
均衡电路中的各参数选择是:各电感的电感值均为0.01mH,脉冲
频率是31.37KHz,占空比为1/2。为了使单片机能够控制VMOS管的导
通和关闭,PWM1通过三极管Q4来驱动Q3;P3.6通过光耦提升电压后
来驱动Q2;PWM0在用光耦提升电压以后,作为集成芯片IR2103内部自
举电路的激励源,产生驱动VMOS管Q1所需的高电压,从而实现对Q1
的控制。
除了上述电路以外,蓄电池管理系统的硬件电路还包括电压采集
电路,温度采集电路,电源处理电路。电压信号通过分压器分压后进入
单片机的AD口;温度采集采用数字式温度传感器DS18B20,三个
DS18B20并联后,将信号输入P1.3,具体电路可参照该传感器使用说
明书;电源稳压电路采用开关电源专用器件LM2596,电路也比较简单,
具体电路可参照该器件使用说明书。