电池配组算法研究与系统实现

【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。
【作者】郦柏金；
【导师】何志伟；
【作者基本信息】杭州电子科技大学，电路与系统，2014，硕士
【关键词】动力电池；电池一致性；电池配组算法；FCM聚类算法；

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