基于物联网的汽车智能蓄电池系统设计与实现

摘要

汽车蓄电池是汽车的重要部分，随着汽车产量的增加，对蓄电池的需求量越来越大。现有汽车蓄电池存在两方面问题：一是用户难以获得蓄电池寿命以及当前信息状态，在汽车行驶过程中存在安全隐患；二是生产企业不知道已售蓄电池的使用情况，不便于为电池的再研发、生产、回收提供依据，也不便于更好地的为用户服务。因此，研究汽车智能蓄电池系统对用户和企业都是有利的，有着重要的实际意义。　　论文从蓄电池需求入手，通过需求分析，依据物联网三层架构，将系统分为感知层、传输层、应用层，给出了汽车智能蓄电池系统总体方案。完成了感知层数据采集系统的设计与实现，数据采集系统以两片STM8S103F3P6芯片构成双CPU系统，可以采集蓄电池的电压、电流、温度、内阻、使用时间、定位等信息，并满足一定的功耗设计要求；建立了基于BP神经网络的电池荷电状态（Stateof Charge， SOC）模型和电池剩余使用寿命（RemainUseful Life，RUL）模型，并用模型来估计电池SOC和RUL；完成了传输层数据传输系统的设计与实现，以SIM868芯片为核心，设计相应的硬件电路，利用GPRS网络和UDP传输协议，使得感知层数据能够通过传输层将数据远程传输至应用层服务器中；完成了应用层信息管理系统的设计与实现，信息管理系统包含两个方面：一是针对企业使用的后台管理系统，完成了后台管理系统的服务器软件设计和数据库设计，后台管理系统能够完成电池信息管理、用户信息管理以及数据交互管理，二是针对用户使用的微信小程序设计，完成了小程序界面设计和与后台服务器进行数据交互的软件设计，小程序能够完成电池信息管理和用户信息管理。　　论文介绍了汽车智能蓄电池系统测试平台的搭建和系统测试过程，测试结果表明：论文所设计的汽车智能蓄电池系统达到了设计要求，验证了论文工作的有效性。

目录

1 绪论

1.1 课题背景及意义

1.2 国内外现状

1.3 论文研究内容

1.4 论文章节安排

2 总体方案设计

2.1 系统需求分析

2.2 总体方案设计

2.3 本章小结

3 感知层数据采集系统设计

3.1 数据采集系统框图

3.2 硬件电路设计

3.2.1 电源模块电路

3.2.2 控制器模块电路

3.2.3 检测模块电路

3.2.4 辅助/备用功能电路

3.3 软件设计

3.3.1 软件需求分析

3.3.2 软件主流程设计

3.3.3 模拟串口软件设计

3.3.4 GPS数据接收软件设计

3.3.5 电池SOC估计模型

3.3.6 电池RUL预测模型

3.4 本章小结

4 传输层数据传输系统设计

4.1 数据传输核心模块

4.2 电源模块

4.3 电平转换电路

4.4 SIM卡电路

4.5 相关AT指令及数据发送流程

4.6 数据帧协议设计

4.7 本章小结

5 应用层信息管理系统设计

5.1 软件需求分析及架构设计

5.2.1数据库设计

5.2.2 服务器端开发模式

5.2.3 电池信息管理模块软件设计

5.2.4 用户管理模块软件设计

5.2.5 数据交互模块软件设计

5.3 微信小程序软件设计

5.3.1 电池信息管理模块软件设计

5.3.2 数据交互模块软件设计

5.3.3 用户管理模块软件设计

5.4 本章小结

6 系统测试

6.1 感知层测试

6.1.1 模拟串口测试

6.1.2 GPS接收测试

6.1.3 SOC估计测试

6.1.4 RUL预测测试

6.2 传输层测试

6.2.1 服务器连接测试

6.2.2 数据发送测试

6.2.3 整机功耗测试

6.3 应用层测试

6.3.1 数据接收测试

6.3.2 后台管理系统测试

6.3.3 小程序测试

6.4 本章小结

7 总结与展望

7.1 总结

7.2 展望

参 考 文 献

附录

致谢