随着电池技术的快速发展和光纤航姿设备在现代舰船领域的广泛应用,锂电池凭借其体积小、重量轻、寿命长、能量质量比高、自放电率低、无污染等诸多优势正在取代传统的铅酸蓄电池成为船用光纤航姿设备的首选备用电源。为了确保电源装置能够安全、稳定、长期的运行,需要对锂电池的放电过程中的相关参数进行实时监测、分析,对剩余电量和放电时间进行预测,并在出现异常情况时发出报警。本文以此为背景,设计了基于ARM的锂电池监测系统硬件平台,并以嵌入式Linux操作系统作为系统软件平台,在此基础上实现了人机交互界面,通过荷电状态估计算法实现了对电池剩余电量和放电时间的预测。为了提高系统的稳定性、简化硬件设计和增加对人机交互界面的支持,本系统采用三星公司的ARM架构S3C2440型微处理器作为主控芯片。其具备强大的电源和时钟管理系统及丰富的存储器支持,内部的8路10位模数转换器可实现电池参数的采集及触摸屏接口,丰富的GPIO接口可实现系统扩展,内置的UART、USB控制器实现蓝牙无线通信和高速下载。通过两个数字温度传感器和双向可变量程的直流电流传感器实现了对电池及环境温度和放电电流的采集。利用小型固态继电器及电解电容实现锂电池端电压的采集以及隔离和保护功能。嵌入式Linux操作系统为本系统提供了完善的软件平台。通过Bootloader引导加载程序实现了操作系统下载和启动参数设定。2.6.31版本的Linux操作系统内核提供了更加完善的系统管理和进程调度机制。基于QT4的图形应用程序为用户提供了美观、友好的人机交互界面。另外,本系统通过将驱动程序编译为模块提高了系统的启动速度及可扩展性。对工作于复杂环境下的光纤航姿设备而言,精确且快速的荷电状态估计算法可提高系统的实时性,对系统安全、稳定地运行有着重要意义。由于传统的安时积分法仅仅对电池的放电电流进行监测,无法体现环境因素对于电池工作状态的影响且无法估计电池SOC的初值。重要的是,其算法中存在的积分运算会使误差累积放大,从而严重影响估计精度。故本文对传统的安时积分法进行改进:在实时监测放电电流的基础上,对电池端电压、电池温度、环境温度等参数进行监测与分析,通过系统建模与实验分析相结合的方法对安时积分法进行补偿与校准,并通过电池的循环寿命、放电倍率等对算法进行完善,从而进一步提高安时积分法的估计精度。通过Matlab软件将改进前后的算法进行对比仿真验证。仿真结果显示,改进后的安时积分法适用于更加复杂的使用环境,并且显著提高了算法精度。