基于PLC的动力电池性能测试系统设计开题报告

1.课题研究的背景

供给体系质量与消费升级需求不匹配，加剧结构性供需失衡。一是高质量、高附加值产品的供给能力不足。2010年以来，我国稳居全球制造业产出第一大国，有100多种消费品产量居全球首位；但我国却是高端消费品进口大国，2016年我国消费者奢侈品消费有 77%发生在境外 ，“弱品质”成为我国高端购买力严重外流的主要因素。二是自主品牌建设明显滞后。我国机械领域的品牌与世界级品牌仍有较大差距。我国品质品牌建设明显滞后于经济发展，有效供给难以满足消费升级需要，长此以往，将导致高端消费外流，制约我国工业转型升级，进一步加剧结构性供需失衡矛盾。

如今欧美发达国家，日、韩，中国把技术创新的焦点集中于新能源产业。大力发展新能源汽车是我国节能减排，降低原油进口依赖的战略选择。中国原油对外依存度高达48％，原油消费中60%是交通用油。同时我国又是世界第二大CO₂排放总量的15.9%。奥巴马新能源政策的实施，哥本哈根谈判的结束，都使中国面临更大的碳减排压力。推广使用新能源汽车是我国再碳减排压力下经济转型的必然选择。李克强副总理曾经说过：“新能源产业正孕育着新的经济增长点，也是新一轮国际竞争的战略制高点”。所以，在这样的国际形势下推广新能源产业是势在必行的。

2.课题研究的目的、意义

国内的电池测试设备主要针对单体电池，所能测量的电压与电流的范围小，而在实际应用中，电池通常是串联成电池组使用，所以电池测试设备应能够对电池组进行测试。另外对电池的性能进行分析时，需要用到电池相关参数的精确数据，现有的电池测试设备做不到全面的参数检测，测试精度也难以满足要求，对于电池组中的各单体电池的电压测量采用传统的方法，测量结果转换周期长，实时性不高。在对电池组充放电的过程中，需要对其中的某节电池进行小电流的充放电；对电池状态的估算、充电方法研究等方面，不再单独停留于电池外部特性，而是更希望结合电池内部化学反应机理，从电化学的角度更深入、准确的研究，但现有的电池测试设备均不能有效实现。

因此，有必要建立电池测试平台，对电池相关参数进行全面、精确的测量，为动力电池的优化设计提供数据支持，对电池性能进行评价。同时能将电池的数据纳入充放电设备的控制，提供开放式的接口，实现电池性能试验，工况模拟和相关算法研究。通过对电池的测试与研究，确定合理的充放电方式、合理的均衡方案和更为精确的SOC估算方法，从而合理的分配和使用电池有限的能量，尽可能的延长电池的使用寿命。

社会意义：

1.减少对石油的依赖程度。

2.减少CO₂的排放量，减缓全球温室效应。

3.优良的电池性能有助于改善汽车的整体性能。

经济意义：

1.电池目前是新能源汽车技术和成本上的最大瓶颈，同时也是新能源汽车产业链中利润最丰厚的一环，而且丰厚利润将是长期维持的。

2.动力电池行业从无到有，市场容量从目前的十几亿到2018年的约325亿，未来几年是十几倍的增长，巨大的利润空间将使整个产业链收益。

3.电动汽车将带动与产业配套的相关设备产业飞速发展，如充电站，充电适配器，大功率充电设备连接器等。

本课题研究内容：

（1）掌握电池性能参数、充放电特性、性能参数测量方法。

电池性能是通过许多参数来衡量的，主要包括：电池电压、工作电流、容量、测试平台总体结构 能量、工作温度、使用寿命，自放电，电池测试平台通过获得这些参数来评价电 池的性能。

（2）系统的电池参数测量单元、充电单元、监控单元设计。

（3）动力电池测试系统。

以单片机为核心的电池数据采集系统对电池组各参数进行精确测量。

（4）动力电池充电控制系统上位机监控界面设计。

数据采集系统对外提供RS232接口，上位机监控通过RS232接收测得的电压、电 流、温度等数据并直接显示或曲线显示，根据预先设置的阈值条件实现故障提示，同时 将数据存入数据库中。

预期目标：

1)设计电池测试平台总体框架及各个部分通信方案。

2)分析电池的相关参数并比较各检测方案，对电池数据采集系统软硬件进行设 计。

3)设计上位机监控系统，使其能对电池的相关参数进行监控，将获取的测量数 据保存到数据库中，估算电池状态，根据电池相关参数对充放电设备实施必要的 控制，对充放电过程中出现的故障进行判断和处理。

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