基于模糊控制的锂电池恒流放电在线应用研究

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随着现代电子技术的迅猛发展,使得各种各样的电子产品不断的涌现,这也促使电池生产领域得到了快速的发展。常见的可充电电池包括镍氢电池、镍镉电池、锂电池和聚合物电池等。其中,锂电池以其放电特性稳定、能量密度高、使用寿命长和无记忆效应等优点得到了广泛的应用。  在锂离子电池的生产过程中,电池容量的检测是衡量其产品是否合格的一个重要环节。近年来,针对电池容量的检测方法层出不穷,大致都是基于对电池放电进行测试。目前世界上检测电池性能的最可靠方法是核对放电法,即全放电的容量试验,该方法是检测电池容量最直接、最可靠的方法,但对放电的电流精度、电压精度、计时精度均有很高的要求。因此,研究开发了一种操作简单、测量结果准确的锂电池容量测试装置成为学术界的一个新课题。  由于锂电池的电流值在实际放电过程中具有非线性和时变性等特点,所以很难对其建立精确的数学模型,这也导致常规的智能控制方法很难达到很好的恒流控制效果。由于模糊控制可不必了解放电电流的精确数学模型,只需根据专家或操作人员的控制经验,就可以对放电电流进行比较精确的恒流控制。因此,本设计选用模糊控制作为智能化控制的核心,运用Atmega128单片机的PwM脉宽调制技术对锂电池的放电电流进行智能控制。  根据锂电池恒流放电的控制要求,设计了模糊控制器的基本结构,确定了它的基本论域、模糊变量、隶属度函数及模糊控制查询表。在上述工作的基础上,利用Matlab的Simulink工具箱对设计的模糊控制器进行了参数的调整和优化,并且对设计好的模糊控制器进行了正弦信号、阶跃信号的仿真实验,仿真结果证明设计的模糊控制器是可行的,并且可以取得很好的控制效果。最后,在设计好的实验平台上进行了实验研究,为了验证本设计的优越性,不仅进行了不同级别电流值(10mA,20mA和30mA)的恒流放电试验,而且还设计了PID实验组进行参照比对,经过耐心的调试终于取得成功。实验结果表明:本课题设计的模糊控制器完全可以满足实际的控制要求。
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