航空锂电池组地面维护系统设计与软件实现

发布时间：2019-07-22 18:22

【摘要】：锂离子电池因为其重量轻、能量高、寿命长等优点,使其在航空领域得到迅速的发展。在航空锂电池的使用过程中,由于电池得不到充分的维护、电池的维护流程不合理以及电池的性能检查不正确等原因,造成电池在使用中不能充分发挥其性能,因此电池的地面维护已经成为其应用的重要保障。目前国内航空电池的地面维护设备的种类不多,维护设备大多是电池的生产商提供,因此设备的功能不一,检测能力参差不齐。电池的常见维护需求包括电池容量补充,电池存储状态调整和电池性能检查,同时需要对电池的维护情况进行记录,以便对使用中的电池进行管理。针对上述需求,本文设计了一款集成电池组容量维护、性能检测以及电池管理等功能于一体的航空锂电池地面维护系统,既能够自动化完成电池的地面维护功能,也能够通过参数设置对电池进行性能测试,为电池性能研究提供支撑。本文设计的地面维护系统分为检测保护单元和上位机系统两大部分,其中检测保护单元是针对电池组维护过程中采样和保护需求进行设计的嵌入式单元,用于实现对电池组总电压、单体电压、充放电电流、电池组温度等多个物理量的采样,以及在出现过充、过放、过流、温度过高等故障时切断充放电回路实现对电池组的保护;上位机软件是自动维护的控制核心,一方面实现电池组的维护过程控制,实现电池组的容量补充、状态调整、报废处理、容量检查以及监控模块检查等多项维护功能,并对维护过程进行故障保护,保证电池组在维护过程中安全性;另一方面软件提供良好的人机交互界面,提供电池维护参数的修改以满足对不同参数的电池进行维护的能力,以及对电池的维护信息进行记录。在满足上述要求的基础上,本文完成了锂电池组地面维护系统的制作。最后通过对维护系统的采样能力和维护功能进行测试,证明了该系统对航空锂电池组的采样能力满足技术指标,能够准确计算维护过程补充或消耗的电池容量,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。
【图文】：

图 3-3 单片机系统原理图Figure 3-3 MCU system schematic diagram检测保护单元的软件按照功能模块进行编写，其主程序用于完成系统的始化，然后逐个模块运行，实现检测和保护功能，其主流程为：

图 3-6 为 28V 转 24V 原理图，AC/DC 电源输出 28V 电压，经过保险丝、向瞬变电压抑制二极管进行保护后，，通过 WD75-24S24M1 稳压模块输出V 电压。其中保险丝 F1、F2 是为了防止有大电流流过时烧毁设备，保护V 电源和其后各个模块。双向瞬变电压抑制二极管用于吸收当输入电压发浪涌和因继电器闭合与断开产生的尖峰脉冲时产生的浪涌电压，抑制过大电压对 DC-DC 电源造成损坏[46]。为了提高系统运行的稳定性，在电源输入加滤波电容和电感，以去除电源干扰。经过滤波电路后给 DC-DC 提供一稳定的 24V 电压，作为继电器驱动电源，同时也作为下一级电源转换的输。LED 作为系统电源指示灯，用于提示是否接上外电源。
【学位授予单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V242.2;V267

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本文编号：2517804