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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:楊文鑑
研究生(外文):Wen-Chien Yang
論文名稱:串聯鋰離子電池組電池管理系統之人機介面開發
論文名稱(外文):Development of Human Machine Interface of Battery Management System for Series Lithium-Ion Battery Packs
指導教授:姚嘉瑜劉益華
指導教授(外文):Chia-Yu YaoYi-Hua Liu
口試委員:姚嘉瑜劉益華
口試日期:2011-07-27
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣科技大學
系所名稱:電機工程系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2011
畢業學年度:99
語文別:中文
論文頁數:50
中文關鍵詞:鋰離子電池電池管理系統圖控使用者介面
外文關鍵詞:lithium-ion batterybattery management systemgraphical user interface
相關次數:
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對可攜式電子用品而言,鋰離子電池因其擁有許多優點,例如電池電壓準位高、污染少、低自放電率和高能量密度,故成為是二次電池中最受歡迎的產品。除了消費電子領域之外,鋰離子電池於軍事、電動車和太空應用上亦趨於流行。然而在鋰電池的應用上也有部分限制,包括低溫限制、過充電的潛在危險和過度放電的潛在破壞性。因此電池管理系統需要確保鋰離子電池最高規格的效果和安全性。
在此論文中,提出了串聯鋰離子電池組電池管理系統,此電池管理系統可以提供電池組參數的準確測量值,包括一電池組電流、各個電池電壓和一組電池溫度。為了提供電池參數的即時顯示和資料紀錄,本文亦發展了容易使用的圖控使用者介面。所提出之電池管理系統藉著使用串列通訊和圖控使用者介面進行通訊。在這本論文中,電池管理系統使用Microchip公司出產的微控制器當作控制中心,圖控使用者介面是使用Microsoft公司的Visual Basic做研發平台。本文針對電池管理系統軟硬體作詳細敘述,也提供實驗結果以驗證電池管理系統的正確性。
Lithium-ion (Li-ion) batteries are one of the most popular types of rechargeable battery for portable electronics because they boast the advantages such as no memory effect, high working cell voltage, low environmental pollution, low self-discharge rate and high energy density. Beyond consumer electronics, Li-ion batteries are also growing in popularity for military, electric vehicle, and aerospace applications. However, there are some limitations on the usage of Li-ion batteries including low temperature tolerance, potential danger of overcharge, and potential damage of over discharge. Therefore, a battery management system (BMS) is required to guarantee the maximum performance and safety.
In this thesis, a BMS for series connected Li-ion battery pack is proposed. The presented BMS can provide accurate measurement of battery pack parameter including pack current, individual cell voltage and individual cell temperature. In order to provide the real-time display and data logging of the battery parameters, a user-friendly graphical user interface (GUI) is also developed. The presented BMS communicate with the PC-based GUI using UART protocols. In this thesis, the BMS is implemented using dsPIC digital signal controller (DSC) from Microchip Corp. as the central controller, and the GUI is developed using Visual Basic from Microsoft Corp. Detailed description of the hardware and software of the proposed BMS will be provided, and experimental results will also be provided to verify the correctness of the proposed BMS
摘要 I
Abstract II
誌謝 III
目錄 IV
圖目錄 VII
表目錄 IX
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機與目的 1
1.3 電池管理系統架構 2
1.4 論文大綱 3
第二章 二次電池介紹 4
2.1 鋰電池電壓工作範圍 4
2.2 電池專有名詞解釋 4
2.3各種二次電池介紹 7
2.3.1 鉛酸電池 7
2.3.2鎳鎘電池 8
2.3.3鎳氫電池 8
2.3.4鋰電池 8
2.4 影響二次電池電容量的因素 9
2.4.1 電池電容量與放電電流關係 9
2.4.2 電池老化 10
2.4.3 環境溫度 11
2.4.4 電池自放電率 11
2.5 電池保護機制 11
第三章 電池管理硬體架構 16
3.1 電池組電壓取樣 17
3.2 電池組電流取樣 19
3.3 電池溫度取樣 20
3.4 類比/數位轉換器選用 22
3.4.1 I²C(Inter Integrated Circuit)介面介紹 23
3.4.2 I²C偵錯 26
3.5多工器應用 26
3.6電池管理系統的控制核心 27
3.6.1 dsPIC33FJ64GP706A的內建ADC模組 27
3.6.2 dsPIC33FJ64GP706A的內建I²C介面 28
3.6.3 dsPIC33FJ64GP706A的內建UART模組 28
3.6.4 RS232的介紹 29
第四章 電池管理軟軔體介紹 34
4.1 Visual Basic簡介 34
4.2 Visual Basic與RS232串列通訊控制 34
4.3 dsPIC和電腦之間數據轉換 36
4.4 dsPIC微控制器程式流程 36
4.5 監控介面程式流程圖 37
4.6 監控介面的使用 38
第五章 實驗結果及討論 41
5.1 電池管理系統實體電路 41
5.2 電池管理系統監控介面 41
5.3 量測結果與分析 44
5.3.1 電池規格 45
第六章 結論與未來展望 47
6.1 結論 47
6.2 未來展望 47
參考文獻 48
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