基于嵌入式系统的锂电池化成监控管理系统设计与实现

摘要

由于锂电池使用寿命长、无记忆性、自放电率低、低温适应性强等优点，现已广泛应用于消费类电子行业。锂电池在出厂前要经过化成工序，而锂电池的化成是通过锂电池化成检测设备来完成的。近年来，锂电池的需求量不断剧增，而传统的锂电池化成检测设备的主控制器由于结构简单，无法实现复杂控制，因而无法设计成大规模的化成检测设备，这制约着锂电池的大批量生产。因此本课题基于三层分布式结构的锂电池化成检测设备，设计了基于嵌入式系统的锂电池化成监控管理系统，该系统不仅可以对单台128个化成通道进行监控管理，而且可以实现多台化成设备的扩展。
　　本文基于 ARM9+Linux嵌入式开发平台，设计并实现了一套带有以太网通信和CAN通信的锂电池化成监控管理系统。该系统具有体积小、功耗低、成本低及高性能的优点，具有以下几点特色：
　　(1)针对单台设备的128个通道，提出了一套化成监控管理策略，该策略旨在如何有效管理128通道，包括通信协议格式的设计、通信协议的解析、CAN总线上数据流的改进以及系统的安全通信。
　　(2)系统硬件平台基于ARM9的S3C2440扩展了CAN通信外围电路，并利用字符设备方法设计了CAN驱动程序，通过了联机测试并成功应用于该系统。
　　(3)系统的软件采用分层式的设计特点，与传统的裸机控制相比，这不仅削弱了软件相邻层之间的耦合程度，而且使得软件更加容易维护。在设计了驱动程序之后，应用层软件只需调用驱动层接口便可实现对硬件的控制，这大大减小了控制的复杂度。
　　(4)系统提供化成显示功能，可实时显示128通道电池化成状态。为了缩短开发周期，减小开发难度，本系统移植了Qt4图形界面库。Qt4具有一处编写、多处编译、多处运行的特点，这是本设计的一大特色。
　　经过测试，该系统能够进行正常的以太网通信和 CAN通信，可以根据 CAN通信对128个电池化成通道进行监控管理，可实现多台化成设备的扩展，并且可以对4条直流母线进行监测。

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第一章 绪 论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 论文主要研究内容

1.4 论文组织结构

第二章 嵌入式锂电池化成监控管理系统需求及总体方案

2.1 嵌入式锂电池化成监控管理相关概念

2.2 锂电池化成监控管理系统需求分析

2.3 锂电池化成监控管理系统总体方案

2.4 本章小节

第三章 嵌入式锂电池化成监控管理系统平台的设计与实现

3.1 系统平台功能模块

3.2 嵌入式系统硬件平台设计

3.3 嵌入式软件开发平台的搭建

3.4 本章小结

第四章 锂电池化成监控管理系统软件的设计与实现

4.1软件分层设计及功能模块

4.2 锂电池化成监控管理策略研究

4.3 通信程序的设计与实现

4.4 系统界面的设计与实现

4.5 本章小结

第五章 系统测试与验证

5.1 系统功能测试

5.2 系统性能测试

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

攻硕期间的研究成果