基于ARM的光纖航姿設(shè)備電源裝置監(jiān)測系統(tǒng)研究與設(shè)計.pdf

1、隨著電池技術(shù)的快速發(fā)展和光纖航姿設(shè)備在現(xiàn)代艦船領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，鋰電池憑借其體積小、重量輕、壽命長、能量質(zhì)量比高、自放電率低、無污染等諸多優(yōu)勢正在取代傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池成為船用光纖航姿設(shè)備的首選備用電源。為了確保電源裝置能夠安全、穩(wěn)定、長期的運行，需要對鋰電池的放電過程中的相關(guān)參數(shù)進行實時監(jiān)測、分析，對剩余電量和放電時間進行預測，并在出現(xiàn)異常情況時發(fā)出報警。本文以此為背景，設(shè)計了基于 ARM的鋰電池監(jiān)測系統(tǒng)硬件平臺，并以嵌入式 Linux操

2、作系統(tǒng)作為系統(tǒng)軟件平臺，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)了人機交互界面，通過荷電狀態(tài)估計算法實現(xiàn)了對電池剩余電量和放電時間的預測。
　　為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性、簡化硬件設(shè)計和增加對人機交互界面的支持，本系統(tǒng)采用三星公司的ARM架構(gòu)S3C2440型微處理器作為主控芯片。其具備強大的電源和時鐘管理系統(tǒng)及豐富的存儲器支持，內(nèi)部的8路10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器可實現(xiàn)電池參數(shù)的采集及觸摸屏接口，豐富的GPIO接口可實現(xiàn)系統(tǒng)擴展，內(nèi)置的UART、USB控制器實現(xiàn)藍牙無線通

3、信和高速下載。通過兩個數(shù)字溫度傳感器和雙向可變量程的直流電流傳感器實現(xiàn)了對電池及環(huán)境溫度和放電電流的采集。利用小型固態(tài)繼電器及電解電容實現(xiàn)鋰電池端電壓的采集以及隔離和保護功能。
　　嵌入式Linux操作系統(tǒng)為本系統(tǒng)提供了完善的軟件平臺。通過Bootloader引導加載程序?qū)崿F(xiàn)了操作系統(tǒng)下載和啟動參數(shù)設(shè)定。2.6.31版本的 Linux操作系統(tǒng)內(nèi)核提供了更加完善的系統(tǒng)管理和進程調(diào)度機制?；赒T4的圖形應(yīng)用程序為用戶提供了美觀、友好

4、的人機交互界面。另外，本系統(tǒng)通過將驅(qū)動程序編譯為模塊提高了系統(tǒng)的啟動速度及可擴展性。
　　對工作于復雜環(huán)境下的光纖航姿設(shè)備而言，精確且快速的荷電狀態(tài)估計算法可提高系統(tǒng)的實時性，對系統(tǒng)安全、穩(wěn)定地運行有著重要意義。由于傳統(tǒng)的安時積分法僅僅對電池的放電電流進行監(jiān)測，無法體現(xiàn)環(huán)境因素對于電池工作狀態(tài)的影響且無法估計電池SOC的初值。重要的是，其算法中存在的積分運算會使誤差累積放大，從而嚴重影響估計精度。故本文對傳統(tǒng)的安時積分法進行改進：