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电池配组算法研究与系统实现

作　者: 郦柏金
导　师: 何志伟
学　校: 杭州电子科技大学
专　业: 电路与系统
关键词: 动力电池 电池一致性 电池配组算法 FCM聚类算法
分类号: TM912
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 2次
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内容摘要


随着人类社会文明的高速发展，汽车在人类的社会生活中的需求也越来越广泛。然而作为汽车上的动力来源之一的汽油等石化能源，由于其资源有限，同时石化能源在燃烧之后所生成的气体也会给大气造成污染，动力电池取代石化能源，作为汽车上的动力来源，已经成为一种趋势。但是动力电池本身存在缺陷，如容量小，单体电压低的缺点，动力电池必须以电池组的形式才能够给电动汽车提供足够的动力。动力电池组在工作的时候，由于本身单体电池间存在的差异性，单体电池之间的工作性能存在着差异，如果差异过大，会对电池组的使用性能以及使用寿命造成很大的影响。因此，减小电池之间的差异性，一种合理的电池配组方法是很有必要的。本文首先介绍了电池一致性理论的相关概念。为了减小单体电池之间的不一致性，提出了电池配组的方法。综合介绍了现在流行的几种电池配组方法，通过对各种配组方法优缺点的对比，本文选择了动态特性配组的方法。本文提出了采用FCM聚类算法（模糊c均值）来对电池的充放电曲线进行分类，以达到将一致性高的电池分到同一类中的目的。FCM聚类算法由于能客观反映样本对类的归属，而且它思想相对简单，运算效率高，将其应用到电池分类中具有很强的可行性。然后根据系统的要求，建立了以STM32F103RBT6单片机为主控的下位机单元，以S3C6410为上位机控制核心的电池配组系统。其中STM32F103RBT6单片机所完成的工作主要包括了电池电压的采集、数据的存储、保护电路的控制以及通信电路的控制。而S3C6410则负责上位机界面的显示，主要为电池充放电曲线的实时显示。最后在S3C6410上完成了配组方法的实现。两者之间通过串口来进行通信。最后对设计的电池配组系统进行了实验，来验证配组方法的可行性。实验的对象是一组采用本文设计的配组系统配组完成的动力电池组，以及另一组仅根据容量进行配组的动力电池组。通过两组电池组进行循环实验，对实验完的动力电池组的容量以及自放电率等方面进行分析研究，从而验证了本文提出的方案的可行性。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-7
目录  7-10
第1章 绪论  10-16
  1.1 课题研究的目的和意义  10-11
  1.2 电动汽车的发展情况  11-13
    1.2.1 电动汽车国外发展情况  11-12
    1.2.2 电动汽车国内发展情况  12-13
  1.3 动力电池概述  13-14
  1.4 电池配组技术研究现状  14-15
  1.5 研究的内容和结构安排  15-16
    1.5.1 课题研究的内容  15
    1.5.2 本文的结构安排  15-16
第2章 电池一致性及电池配组方法  16-21
  2.1 电池不一致性的概述  16-18
    2.1.1 电池不一致性的原因  16
    2.1.2 不一致性的表现  16-17
    2.1.3 电池不一致性的危害  17-18
    2.1.4 提高不一致性的方法  18
  2.2 电池配组方法  18-20
    2.2.1 单参数配组法  18-19
    2.2.2 多参数配组法  19
    2.2.3 动态特性配组法  19-20
  2.3 本章小结  20-21
第3章 电池配组算法的设计与实现  21-31
  3.1 模式识别概述  21-22
  3.2 分选方法的介绍  22-25
    3.2.1 贝叶斯分类  22
    3.2.2 神经网络分类  22-23
    3.2.3 聚类分析分类  23-25
  3.3 FCM 聚类算法在电池配组中的应用  25-30
    3.3.1 FCM 聚类算法的介绍  25-27
    3.3.2 电池曲线的分类  27-30
  3.4 本章小结  30-31
第4章 系统硬件设计  31-41
  4.1 系统原理与设计框图  31
  4.2 上位机硬件设计  31-34
    4.2.1 S3C6410 处理器  31-32
    4.2.2 S3C6410 的 LCD 控制器  32-33
    4.2.3 核心板的结构  33-34
  4.3 下位机硬件设计  34-39
    4.3.1 数据采集电路  34-36
    4.3.2 通信接口电路  36
    4.3.3 数据存储电路  36-38
    4.3.4 电池保护电路  38-39
  4.4 系统整体硬件布局规划  39-40
  4.5 本章小结  40-41
第5章 系统软件设计  41-56
  5.1 基于 Linux 系统的图形界面的开发  41-49
    5.1.1 Qt/Embedded 简介  41-42
    5.1.2 Qt/Embedded 以及 qwt 插件的安装与移植  42-43
    5.1.3 qwt 绘制实时曲线  43-46
    5.1.4 串口通信的 Qt 实现步骤及原理  46-48
    5.1.5 基于 FCM 的配组算法设计  48-49
  5.2 STM32 下的嵌入式程序的开发  49-53
    5.2.1 系统初始化  49-50
    5.2.2 TLC2543 驱动程序设计  50-51
    5.2.3 SD 卡程序的设计  51-52
    5.2.4 保护电路程序的设计  52-53
  5.3 STM2 与 6410 之间通信程序的设计  53-55
    5.3.1 软件设计  54-55
  5.4 本章小结  55-56
第6章 实验结果分析  56-61
  6.1 实验条件  56-58
    6.1.1 实验测量的电池  56-57
    6.1.2 实验仪器  57-58
  6.2 实验内容及结论  58-60
    6.2.1 电池储存性能的对比  59
    6.2.2 电池组循环性能的对比  59-60
  6.3 实验总结  60-61
第7章 总结与展望  61-63
  7.1 已完成的工作及待解决的问题  61
  7.2 发展前景和展望  61-63
致谢  63-64
参考文献  64-67
附录  67

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 独立电源技术（直接发电） > 蓄电池
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