蓄电池充放电控制系统设计软件子系统(附件)
评阅者 评阅者 本课题在已有技术的基础上结合生产实际与生活需要，设计出了一种基于单片机的蓄电池充放电控制系统。对于软件部分，我们根据蓄电池的充放电特性，并考虑到蓄电池的使用寿命，编写调试了更加合理的蓄电池智能充放电控制系统。区别于传统蓄电池充放电控制系统，这种新型控制方式的新颖之处是添加了大电流充电、涓流短时充电、浮充电、过充电这四种智能充电模式以及数据采集和显示模块。基于上述四种模式的需求，配合硬件电路设计出合理的软件控制程序，主要包括了充放电电路、控制电路、显示和检测电路的子程序来保证智能控制充电过程的可行性。经本课题研究，涓流短时充电、大电流充电、浮充电、过充电四种充电过程得以实现，充电特性包括了充电效率高，调控时间快和电池寿命长等优点。因此蓄电池智能充放电控制系统的应用前景广泛，可深入研究。关键词 单片机，充放电控制，蓄电池
目录
第一章 绪论 1
1.1课题背景及意义 1
1.2充电技术国内外发展现状 2
1.3论文研究的主要内容 3
第二章 系统介绍 4
2.1阀控式铅酸蓄电池的优点 4
2.2传统充电方式的缺点 5
2.3铅酸蓄电池储能原理 5
2.4蓄电池的充电模式 6
2.4.1恒压充电 6
2.4.2恒流充电 6
2.4.3快速充电 7
2.4.4涓流充电 7
2.4.5分段式充电 7
2.5系统结构 7
2.6小结 8
第三章软件设计 8
3.1软件开发环境介绍 9
3.2系统软件设计 9
3.2.1充放电智能控制系统主程序设计 9
3.2.2电路的初始化程序 11
3.2.3液晶显示程序 11
3.2.4按键采集程序 14
3.2.5小结 15
3.3调试 15
3.3.1软件调试 15
3.3.2软硬件联调 15
3.3.3小结 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
16
结论 17
致谢 18
参考文献 19
附录 20
第一章 绪论
1.1课题背景及意义
在蓄电池的实践使用过程中，我们发现大多数的蓄电池的实际使用寿命只有设计的四分之一，甚至更少。很多蓄电池远远还没到它的使用寿命时就损坏了，这严重的影响了电力系统的稳定性能，而且带来了一定的损失。通过查阅网上书籍资料，我们不难发现蓄电池使用寿命的不达标是由很多因素导致的，包括实际充放电控制、使用坏境，监管方式以及蓄电池本身特性的限制等方面。如果想要解决蓄电池的寿命问题，由于在短期内无法从其物理特性着手，于是我们将目光转移到其充放电控制及监管方式上，通过了解蓄电池最佳充电曲线的发现，我们决定设计一种科学智能的蓄电池充放电控制系统。
随着技术的发展，单片机微控处理这门技术变得越来越完善，由单片机这种微处理器控制充放电系统的急速发展和性价比的提高，并且这种技术有着最大的优点是可以实现更加复杂的操作，可以满足智能充电的各方面要求，使得由单片机数字化控制的蓄电池充电控制渐渐取代了传统模拟控制下的蓄电池。传统的蓄电池充放电控制器在结构方面较为简单，在蓄电池的充放电过程检测和保护方面也涉及甚少，更不用说快速、安全、高效的给蓄电池进行充放电。过去的蓄电池实现充电控制的方式只有使用模拟控制，从而导致了充电方式的过于单一化，间接影响了蓄电池的使用寿命。蓄电池的过早失效会带来不小的经济损失，而带来问题的最大原因还是因为充放电控制的不合理。所以若要提升实际寿命，最有效的方法是对蓄电池进行合理的充放电。
由单片机控制的蓄电池充放电系统其好处在于足以应对各种复杂的充放电要求，并且这样安全高效的运行方式使得蓄电池控制系统体积的缩小，增加了系统的灵活性，蓄电池寿命得到了提升，同时能够将当前的充电状态显示出来，使得用户能够直观的对这一过程进行检测与观察。人们一直关心的实际问题是，在对充放电进行控制的同时要保持安全、高效、快速的特性。在传统蓄电池问世的一百多年的时间里，蓄电池一直没有得到极大发展，大多依然采用传统的充放电方式。在对蓄电池进行充电的时候当使用传统的充电方法，往往大多数铅酸蓄电池会出现过度充电和析气等现象，这对电池本身的寿命有着不小的影响，从而导致一些经济损失。
对于蓄电池的使用，考虑其使用环境以及管理维护同样重要，但为了延长蓄电池的使用寿命，增加其使用效率，不仅仅只能依靠对蓄电池的设备管理，一个更加安全可靠且高效的充电装置也起着很重要的作用。因此现在的研究方向中备受关注的是无伤蓄电池使用寿命下的安全、高效的充电技术。
近年来新能源汽车，光伏发电，绿色氢能源储能等环保产业的不断发展给蓄电池的新兴发展提出了新的要求，需要蓄电池在保证高效的充电速度和高能量利用率的同时，还不影响蓄电池的使用寿命，这成为近代电力电子技术的一大研究方向。因此我们可以从充电装置，充电方法这两个方面进行考虑。这两个方面所涉及的相关知识技术极为广泛，从微电子技术，单片机技术，计算机技术以及电力电子技术到自动控制技术都可以应用其中，这一研究一旦取得一定成效，将对新能源产业的发展产生深远的影响。在本设计中实现的实时监控检测蓄电池状态，实时转换充电方式的多样化智能控制系统，就是在这一新要求下应运而生，这种微控制技术的发展具有重要的意义。
1.2充电技术国内外发展现状
从蓄电池充放电的研究历程来看，其技术的发展经过了一个漫长的过程。早在1887年，Peukert就已从两种速率的放电状态中预测到各种速率放电时的放电容量，但他对充电领域的研究分析较少[1]。1935年，Woodbrode 发现了充电对温度的敏感性，并注意到电池充电时所要求的指数特性。1967 年美国科学家马斯研究了充电过程中析气的问题，找出了析气的原因和规律。他以最低析气率为前提，提出了以最低析气率为前提的蓄电池可接受充电电流曲线[2]。传统的充电过程大致分为恒压充电、恒流充电、恒压限流充电等，都是非智能控制，即手动操作的。马斯提出的最佳充电电流曲线是各种充电方法的理论基础，按照该理论，充电过程中，若充电电流按马斯曲线的规律变化，既可以缩短充电时间又能保证蓄电池较低的析气率。然而事实上蓄电池充电过程中的充电电流不可能完全按照最佳充电电流曲线的规律变化，因此当前的各种充电方法都是让蓄电池的充电电流尽可能地模拟或者接近最佳充电电流曲线。随着人们对蓄电池充电问题的日益重视，蓄电池充电方法的研究得到了较大的发展。
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第一章 绪论 1
1.1课题背景及意义 1
1.2充电技术国内外发展现状 2
1.3论文研究的主要内容 3
第二章 系统介绍 4
2.1阀控式铅酸蓄电池的优点 4
2.2传统充电方式的缺点 5
2.3铅酸蓄电池储能原理 5
2.4蓄电池的充电模式 6
2.4.1恒压充电 6
2.4.2恒流充电 6
2.4.3快速充电 7
2.4.4涓流充电 7
2.4.5分段式充电 7
2.5系统结构 7
2.6小结 8
第三章软件设计 8
3.1软件开发环境介绍 9
3.2系统软件设计 9
3.2.1充放电智能控制系统主程序设计 9
3.2.2电路的初始化程序 11
3.2.3液晶显示程序 11
3.2.4按键采集程序 14
3.2.5小结 15
3.3调试 15
3.3.1软件调试 15
3.3.2软硬件联调 15
3.3.3小结 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
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结论 17
致谢 18
参考文献 19
附录 20
第一章 绪论
1.1课题背景及意义
在蓄电池的实践使用过程中，我们发现大多数的蓄电池的实际使用寿命只有设计的四分之一，甚至更少。很多蓄电池远远还没到它的使用寿命时就损坏了，这严重的影响了电力系统的稳定性能，而且带来了一定的损失。通过查阅网上书籍资料，我们不难发现蓄电池使用寿命的不达标是由很多因素导致的，包括实际充放电控制、使用坏境，监管方式以及蓄电池本身特性的限制等方面。如果想要解决蓄电池的寿命问题，由于在短期内无法从其物理特性着手，于是我们将目光转移到其充放电控制及监管方式上，通过了解蓄电池最佳充电曲线的发现，我们决定设计一种科学智能的蓄电池充放电控制系统。
随着技术的发展，单片机微控处理这门技术变得越来越完善，由单片机这种微处理器控制充放电系统的急速发展和性价比的提高，并且这种技术有着最大的优点是可以实现更加复杂的操作，可以满足智能充电的各方面要求，使得由单片机数字化控制的蓄电池充电控制渐渐取代了传统模拟控制下的蓄电池。传统的蓄电池充放电控制器在结构方面较为简单，在蓄电池的充放电过程检测和保护方面也涉及甚少，更不用说快速、安全、高效的给蓄电池进行充放电。过去的蓄电池实现充电控制的方式只有使用模拟控制，从而导致了充电方式的过于单一化，间接影响了蓄电池的使用寿命。蓄电池的过早失效会带来不小的经济损失，而带来问题的最大原因还是因为充放电控制的不合理。所以若要提升实际寿命，最有效的方法是对蓄电池进行合理的充放电。
由单片机控制的蓄电池充放电系统其好处在于足以应对各种复杂的充放电要求，并且这样安全高效的运行方式使得蓄电池控制系统体积的缩小，增加了系统的灵活性，蓄电池寿命得到了提升，同时能够将当前的充电状态显示出来，使得用户能够直观的对这一过程进行检测与观察。人们一直关心的实际问题是，在对充放电进行控制的同时要保持安全、高效、快速的特性。在传统蓄电池问世的一百多年的时间里，蓄电池一直没有得到极大发展，大多依然采用传统的充放电方式。在对蓄电池进行充电的时候当使用传统的充电方法，往往大多数铅酸蓄电池会出现过度充电和析气等现象，这对电池本身的寿命有着不小的影响，从而导致一些经济损失。
对于蓄电池的使用，考虑其使用环境以及管理维护同样重要，但为了延长蓄电池的使用寿命，增加其使用效率，不仅仅只能依靠对蓄电池的设备管理，一个更加安全可靠且高效的充电装置也起着很重要的作用。因此现在的研究方向中备受关注的是无伤蓄电池使用寿命下的安全、高效的充电技术。
近年来新能源汽车，光伏发电，绿色氢能源储能等环保产业的不断发展给蓄电池的新兴发展提出了新的要求，需要蓄电池在保证高效的充电速度和高能量利用率的同时，还不影响蓄电池的使用寿命，这成为近代电力电子技术的一大研究方向。因此我们可以从充电装置，充电方法这两个方面进行考虑。这两个方面所涉及的相关知识技术极为广泛，从微电子技术，单片机技术，计算机技术以及电力电子技术到自动控制技术都可以应用其中，这一研究一旦取得一定成效，将对新能源产业的发展产生深远的影响。在本设计中实现的实时监控检测蓄电池状态，实时转换充电方式的多样化智能控制系统，就是在这一新要求下应运而生，这种微控制技术的发展具有重要的意义。
1.2充电技术国内外发展现状
从蓄电池充放电的研究历程来看，其技术的发展经过了一个漫长的过程。早在1887年，Peukert就已从两种速率的放电状态中预测到各种速率放电时的放电容量，但他对充电领域的研究分析较少[1]。1935年，Woodbrode 发现了充电对温度的敏感性，并注意到电池充电时所要求的指数特性。1967 年美国科学家马斯研究了充电过程中析气的问题，找出了析气的原因和规律。他以最低析气率为前提，提出了以最低析气率为前提的蓄电池可接受充电电流曲线[2]。传统的充电过程大致分为恒压充电、恒流充电、恒压限流充电等，都是非智能控制，即手动操作的。马斯提出的最佳充电电流曲线是各种充电方法的理论基础，按照该理论，充电过程中，若充电电流按马斯曲线的规律变化，既可以缩短充电时间又能保证蓄电池较低的析气率。然而事实上蓄电池充电过程中的充电电流不可能完全按照最佳充电电流曲线的规律变化，因此当前的各种充电方法都是让蓄电池的充电电流尽可能地模拟或者接近最佳充电电流曲线。随着人们对蓄电池充电问题的日益重视，蓄电池充电方法的研究得到了较大的发展。
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