基于单片机的蓄电池容量检测系统的设计【含程序、电路图】
基于单片机的蓄电池容量检测系统的设计【含程序、电路图】,含程序、电路图,基于,单片机,蓄电池,容量,检测,系统,设计,程序,电路图
毕 业 设 计(论 文)任 务 书设计(论文)题目:基于单片机的蓄电池容量检测系统的设计 学生姓名:专业:所在学院:指导教师:职称:发任务书日期:年月日 任务书填写要求1毕业设计(论文)任务书由指导教师根据各课题的具体情况填写,经学生所在专业的负责人审查、系(院)领导签字后生效。此任务书应在毕业设计(论文)开始前一周内填好并发给学生。2任务书内容必须用黑墨水笔工整书写,不得涂改或潦草书写;或者按教务处统一设计的电子文档标准格式(可从教务处网页上下载)打印,要求正文小4号宋体,1.5倍行距,禁止打印在其它纸上剪贴。3任务书内填写的内容,必须和学生毕业设计(论文)完成的情况相一致,若有变更,应当经过所在专业及系(院)主管领导审批后方可重新填写。4任务书内有关“学院”、“专业”等名称的填写,应写中文全称,不能写数字代码。学生的“学号”要写全号,不能只写最后2位或1位数字。 5任务书内“主要参考文献”的填写,应按照金陵科技学院本科毕业设计(论文)撰写规范的要求书写。6有关年月日等日期的填写,应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求,一律用阿拉伯数字书写。如“2002年4月2日”或“2002-04-02”。毕 业 设 计(论 文)任 务 书1本毕业设计(论文)课题应达到的目的: 通过毕业设计,使学生受到电气工程师所必备的综合训练,在不同程度上提高各种设计及应用能力,具体包括以下几方面:1. 调查研究、中外文献检索与阅读的能力。2. 综合运用专业理论、知识分析解决实际问题的能力。3. 定性与定量相结合的独立研究与论证的能力。4. 实验方案的制定、仪器设备的选用、调试及实验数据的测试、采集与分析处理的能力。5. 设计、计算与绘图的能力,包括使用计算机的能力。6. 逻辑思维与形象思维相结合的文字及口头表达的能力。 2本毕业设计(论文)课题任务的内容和要求(包括原始数据、技术要求、工作要求等): 1. 本设计应完成将单片机技术引入蓄电池容量检测系统的设计之中,要求实现如下控制:1)能够方便快速的测量出蓄电池的剩余电量,在测量过程中不会对蓄电池造成损坏;2)选择传感器作为控制系统的执行机构,合理的编写程序,使之取得良好的控制效果;3)判断出该蓄电池能否继续在该电力系统中使用;4)检测方法对系统产生的影响较小,且精确度较高。2.设计系统的硬件电路和软件程序,包括详细的硬件设备配置,系统连接,程序调试等详细步骤;3.最终完成一篇符合金陵科技学院毕业论文规范的系统技术文档,包括各类技术资料,电路图纸,程序等;4.系统要有实际的硬件展示,并能够通电运行;5.本子系统要与整个系统能够配合运行;6.能够完成各项任务,参加最后的毕业设计答辩。毕 业 设 计(论 文)任 务 书3对本毕业设计(论文)课题成果的要求包括图表、实物等硬件要求: 1.按期完成一篇符合金陵科技学院论文规范的毕业设计说明书(毕业论文),能详细说明设计步骤和思路;2.能有结构完整,合理可靠的技术方案;3.能有相应的电气部分硬件电路设计说明;4.有相应的图纸和技术参数说明;5.要求基于单片机的蓄电池容量检测的系统能在实验室现有的设备基础上调试成功,并在答辩时完成实际系统展示。 4主要参考文献: 1 李广弟等.单片机基础M.北京航空航天出版社,2001.2 王东峰等.单片机C语言应用100例M.电子工业出版社,2009. 3 李平等.单片机入门与开发M.机械工业出版社,2008.4 马青玉高压蓄电池组的计算机检测设计J.电子工程师,20025 钟富昭等.8051单片机典型模块设计与应用M.人民邮电出版社,2007.6 陈海宴.51单片机原理及应用M.北京航空航天大学出版社,2010.7 李朝青.单片机&DSP外围数字IC技术手册M.北京:北京航空航天大学出版社,2009.8 龚运新,罗慧敏,彭建军.单片机接口C语言开发技术M.北京:清华大学出版社,2009.9 陈杰智能铅酸蓄电池组性能的监控系统J.机电工程,199910 朱松然.铅蓄电池技术M.北京:机械工业出版社,2008.11 崔花.单片机实用技术M.北京:清华大学出版社,2008. 12 徐新民.单片机原理及应用M.浙江:浙江大学出版社,2009.13 刘守义等.单片机技术基础M.西安电子科技大学出版社,2007.14 江思明.电路工程设计Protel99实例演练M.北京:人民邮电出版社,2009.15 马淑华,王凤文,张美金主编.单片机原理与接口技术M.北京:北京邮电大学出版社,2008.毕 业 设 计(论 文)任 务 书5本毕业设计(论文)课题工作进度计划:起 迄 日 期工 作 内 容2016.11.04-2016.11.282016.11.29-2016.12.162016.12.17-2017.01.102017.02.25-2017.03.092017.03.09-2017.04.282017.04.29-2017.05.092017.05.09-2017.05.132017.05.14-2017.05.21在毕业设计管理系统里选题与指导教师共同确定毕业设计课题查阅指导教师下发的任务书,准备开题报告提交开题报告、外文参考资料及译文、论文大纲进行毕业设计(论文),填写中期检查表,提交论文草稿等按照要求完成论文或设计说明书等材料,提交论文定稿教师评阅学生毕业设计;学生准备毕业设计答辩参加毕业设计答辩,整理各项毕业设计材料并归档所在专业审查意见:通过负责人: 2017 年 1 月12 日 毕 业 设 计(论 文)开 题 报 告设计(论文)题目:基于单片机的蓄电池容量检测系统的设计 学生姓名:专业:所在学院:指导教师:职称:年 月日 开题报告填写要求1开题报告(含“文献综述”)作为毕业设计(论文)答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下,由学生在毕业设计(论文)工作前期内完成,经指导教师签署意见及所在专业审查后生效;2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式打印,禁止打印在其它纸上后剪贴,完成后应及时交给指导教师签署意见;3“文献综述”应按论文的框架成文,并直接书写(或打印)在本开题报告第一栏目内,学生写文献综述的参考文献应不少于15篇(不包括辞典、手册);4有关年月日等日期的填写,应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求,一律用阿拉伯数字书写。如“2004年4月26日”或“2004-04-26”。5、开题报告(文献综述)字体请按宋体、小四号书写,行间距1.5倍。毕 业 设 计(论文) 开 题 报 告 1结合毕业设计(论文)课题情况,根据所查阅的文献资料,每人撰写不少于1000字左右的文献综述: 单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。相当于一个微型的计算机,和计算机相比,单片机只缺少了I/O设备。概括的讲:一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时,学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。单片机的使用领域已十分广泛,如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品一旦用上了单片机,就能起到使产品升级换代的功效,常在产品名称前冠以形容词“智能型”,如智能型洗衣机等。蓄电池是目前使用最广泛的一种电源,它是将化学能直接转换成电源的一种装置。蓄电池通过可逆的化学反应实现再充电。它的工作原理:充电时利用外部的电能使内部活性物质再生,把电能存储为化学能,需要放电时再次把化学能转换为电能输出。蓄电池作为一种性能可靠且循环利用的化学电能,其价值也与日俱增,广泛应用在电力、交通、通信等部门的设备中,并成为其不可缺少的重要组成部分。蓄电池的容量也就成了重要问题,因为蓄电池的容量大小直接影响整个供电系统的可靠性。随着经济的迅速发展,电力和通信系统在其中发挥着越来越重要的作用,由蓄电池组、充电浮充电装置以及馈电支路开关和熔断器等组成的直流系统是发电厂、变电站和通信基站中的一个重要组成部分,它工作状况的好坏直接影响到电力系统和通信系统中的信号装置、继电保护装置和控制装置等重要负载提供工作电源,其性能好坏直接关系到电力和通信系统的安全可靠性。因此,为了确保这些设备即使在交流电源全部中断的情况下依旧能正常安全连续运行,就必须保证蓄电池组的运行状态性能良好,在发生火电中断时能够有足够的放电容量,所以重视和加强对蓄电池的维护工作,特别是对蓄电池实施监测的意义重大。如今,蓄电池组已经是许多设备的动力源或应急电源,因此电池组的性能将直接关系到设备的正常运行。为了提高蓄电池的使用寿命,保证其可靠运行,需要经常对蓄电池参数进行严格测量,以确保蓄电池组处于最佳的工作状况。以往,蓄电池参数的测量都是人工完成的。人工测量速度慢,测量精度不高,而且有害气体影响人体健康。为减少工人的劳动强度,保障测量人员身体健康,提高测量速度和测量精度,对蓄电池参数进行自动测量显得尤为重要。在多个单体电池串联组成的系统中,单个电池故障就会影响到整个系统,因此要对电池的充电和放电过程进行系统的检测,在线实时检测蓄电池冲放电的每个阶段的电池的电压,电流,电池体的温度等。及时找出损坏的和性能显著降低的电池,可以提高整个电池系统的安全性和稳定性。由于受环境限制,要求系统简小、实用,可以每个电池配备一个单独的系统,通过LCD显示单独的电压和电流的变化,方便对单一电池进行维修和日常的维护。蓄电池监测系统中,主要内容是对单电池电压的监测。其中,关于温度和电流的测量都属常规测量,而且在这些方面的测量技术都已成熟。在电压的测量方法上,对单个电压量的测量方法非常简单。其中,最关键的是如何测量电池组中串联在一起的单电池电压。在解决如何测量单电池电压问题上,人们进行了大量的研究工作。有人提出用继电器来切换电池组中的每只电池。用触点式继电器切换的缺点是:体积大、成本高、寿命短、速度慢,且其电压值计算比较麻烦;有人提出另外一种方法:在多路输入信号的选择上采用模拟开关进行选通,在模拟信号的转换上采用可编程定时器的转换器。其中,在解决输入信号电压高于芯片的最大工作电压的问题上存在技术难点,且采用转换作为转换器。其缺点是响应速度慢、在小信号范围内线性度差、精度低。关于在线测量单只电池电压的方法,还有人提出用光电隔离器件和大电解电容器构成采样,保持电路来测量蓄电池组中单只电池电压。此电路的缺点是:在转换过程中,电容上的电压能发生变化,使其精度趋低,而且电容充放电时间及晶体管和隔离芯片等器件动作延迟等因素,决定采样时间长等缺点。国内研制并投产的型蓄电池组智能监测仪,采用浮动地技术测量蓄电池组中各单电池电压,测量的参数还包括电池组电压、路电流、路温度。参考文献:1 李广弟等.单片机基础M.北京航空航天出版社,2001.2 王东峰等.单片机C语言应用100例M.电子工业出版社,2009. 3 李平等.单片机入门与开发M.机械工业出版社,2008.4 马青玉高压蓄电池组的计算机检测设计J电子工程师,20025 钟富昭等.8051单片机典型模块设计与应用M.人民邮电出版社,2007.6 陈海宴.51单片机原理及应用M.北京航空航天大学出版社,2010.7 李朝青.单片机&DSP外围数字IC技术手册M.北京:北京航空航天大学出版社,2009.8 龚运新,罗慧敏,彭建军.单片机接口C语言开发技术M.北京:清华大学出版社,2009.9 陈杰智能铅酸蓄电池组性能的监控系统J机电工程,199910 朱松然.铅蓄电池技术M.北京:机械工业出版社,2008.11 崔花.单片机实用技术M.北京:清华大学出版社,2008. 12 徐新民.单片机原理及应用M.浙江:浙江大学出版社,2009.13 刘守义等.单片机技术基础M.西安电子科技大学出版社,2007.14 江思明.电路工程设计Protel99实例演练M.北京:人民邮电出版社,2009.15 马淑华,王凤文,张美金主编.单片机原理与接口技术M.北京:北京邮电大学出版社,2008.16 张晓冬.蓄电池监测系统的现状及发展趋势J.农机化研究,2002年8月,第3期17 吴中明,吴昊.密封铅酸蓄电池容量快速测试技术难点分析J.通信电源技术,2006,23(1).18 闰新华.影响铅酸蓄电池容量的因素J.UPS应用,2004,1(33).19 尉广军,朱宇虹.采用集成运算放大器构成的蓄电池恒流放电电路J.2004.毕 业 设 计(论文) 开 题 报 告 2本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段(途径): 本课题要研究或解决的问题是:1.如何对系统的硬件设备进行选择,如何对硬件电路进行研究规划;2.在一定的基础上,如何进行软件编程;3.在完成上述两个步骤后,还需考虑怎样设计出整体的电路原理图。研究手段(途径):1.去图书馆查阅相关资料,经过汇总,作为参考资料;2.充分利用网络资源,进行相关信息的搜索;3.以小组讨论的形式展开对课题的研究;4.理论联系实际,利用学校创新实验室中的设备进行模拟仿真。毕 业 设 计(论文) 开 题 报 告 指导教师意见:1对“文献综述”的评语:综述内容较为丰富,参考文献合理,概括了基于单片机的蓄电池容量检测系统所包含的研究内容的相关背景、基础知识、历史发展等,同时还对本课题所研究的任务进行了一定的阐述,对本课题的研究有一定的指导意义。2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计(论文)结果的预测: 本课题难度适中,工作量适中,做完本课题应该能出适当的设计程序和调试结果,并对蓄电池容量检测系统的设计有一个完整、清晰的认识。 3.是否同意开题: 同意 不同意 指导教师: 2017 年 03 月 03 日所在专业审查意见:同意 负责人: 2017 年 03 月 08 日毕 业 设 计(论 文)外 文 参 考 资 料 及 译 文译文题目: Microcontroller design battery capacity detection system based on 基于单片机的蓄电池容量检测系统的设计 学生姓名: 专 业: 所在学院: 指导教师: 职 称:年 2月 23日14Analysis and Design of Storage Battery Charge/Discharge Equalization ManagementThis article introduces the design of storage batter charge/discharge equalization system of the electrical cars based on HT46R47. Because it becomes into one difficulty in the development of electrical cars that the characters of the battery decides the equalization of the battery electric quantity, so this system adopts the equalization management to the storage battery charge/discharge, adjusts the unsuited batteries (over charge/over discharge) in the initial adjustment process, and implements equalization in the later charge process. The system makes the use capacity and the cycle life of the storage battery fully enhance. At the same time, this charger adopts the SCM as the main control component, which has many advantages such as simple and credible circuit, short charge time, low power consumption, low use trouble rate and so on.1. IntroductionValvecontroloflead-acidbatteriesasabackuppowersupplyhasbeenwidelyusedinindustrialproduction,transportation,communicationsandmilitaryareas.Howtoefficientmanagementthesebatteries,improvethereliabilityofbackuppowersystemisaveryrealisticimportanttopic.Therefore,thesubjectisbasedonsinglechipdesignabatteryperformancetestingsystem.Thesystemadoptsthepreciseresistanceandbatteryconstituteaseriescircuit,usingacinjectionmethodtoinjectweakbatterysinewavesignal,aseriesofoutputresponsebytheamplification,amplitudeandphasedetection,ADtransformandacquisition,andthenbasedonthemeasuredresistancecalculationbatteryvoltageboard.Testresultsshowthatthemethodcanbeusedeffectivelyaslead-acidbatteryresistancemeasurement,themeasuredresultsstableand effective.2. Equalization management of storage battery pile The power supply management technology that takes the single battery as the power source such as mobile phone has been very perfect, but in the battery pile, the difference among single battery is always existent. In the cycle charge/discharge process of electrical car, because of the difference of the chemic component of various storage batteries and the difference of running history of the storage battery, the variance of various batteries will be further enlarged, which will induce the difference of charge/discharge final voltage of the storage battery under same charge/discharge condition. If the battery system runs under that situation and without management, the use life and system reliability of the storage battery will be influenced. To extend the use life of the battery pile, we must make all single storage batteries keep same discharge depth and adopt the method of equalization charge to solve this problem.The battery equalization is to adopt difference current to different batteries (or battery piles) in the series-wound battery group. The current of every battery in the series-wound battery is generally same, so we must add extra components and circuits to realize battery equalization. When all batteries in the battery group fulfill following two conditions, they will realize battery equalization. First, if the capabilities of all batteries are same, they will realize battery equalization when they are in the relative charge state. The state of charge (SOC) is generally represented by the percent of current capability and rating capability, so the open circuit voltage (OCV) can be taken as a measurement standard of SOC. If all batteries in an inequality battery pile can achieve full capability (the equalization point) through difference charge, they can be implemented normal charge/discharge and need not any extra adjustment, and this sort of adjustment is one-off generally. Second, if the capabilities of various batteries are different, when SOC is same, they are thought as equalization. But SOC is a relative value, and the absolute value of every battery capability is different. To make SOC of the batteries with different capabilities same, the difference current must be used when implementing charge/discharge to the series-wound batteries every time.The concrete scheme design includes following aspects.(1) Shunt: The shunt doesnt cut the work loop of the battery, and it is to add a bypass setting for every battery just like battery partner, and both combined characters is equal to the character of the single battery which has the mean quality in the battery pile.(2) Feedback: The feedback transfers the warp energy among single batteries to the battery pile or some singe batteries in the pile through the energy convertor. Theoretically speaking, the feedback doesnt consume energy and can realize dynamic equalization. Because the battery pile on the electrical care has large powers and the instantaneous current can achieve hundreds ampere and present double polarities change, so this equalizer adopts the method of shunt feedback under considering many factors such as feasibility, quality-price ratio, practicability and reliability.(3) Dynamic: The dynamic equalization can realize the equalization of single voltage in the pile and timely keep close load degrees through the method of energy transform under the charge state, discharge state or the float state.(4) Double directions: The double direction convertor is selected according to the possible current direction of the equalizer treatment energy, which can implement dynamic adjustment of the input and output direction.(5) Class connection: Several single batteries are spaced between high voltage single battery and low voltage single battery in the pile, and many class connected convertors need working simultaneously when the energy is transferred from high voltage single battery to the low voltage single battery.(6) Efficiency and safety: For the dynamic equalization, especially in the use discharge process, the heat consumption of the convertor comes from the energy of the battery pile, and because the single battery has low voltage, so the efficiency of the convertor is a design difficulty, which must adopt and refer new design technology of present power supply and circuit, and many general inspection functions such as parameter excessive warning and heat protection are necessary. Because the environment in the car is in the bump and shaking state, so the line matching technology and durance structure must be designed carefully, and the short circuit induced by the lead abrasion may produce hidden fire trouble independent of battery performance.3. Design of equalization circuitThis equipment is composed by a set of four charging series-wound battery pile, four measurement control and equalization modules and Holtek SCM HT47R47.Figure 1 is the circuit frame of the battery module composed by a battery and its corresponding measurement control and equalization modules.3.1 Voltage measurementFor several series-wound storage batteries (four), in the problems measuring the voltage needed to be solved, the main problem is the voltage sharing the ground. Because the anode of the upper battery connects with the cathode of the lower battery, various batteries dont share the ground when measuring. We can adopt the method of resistance sharing voltage to solve that problem. The principle of the method is seen in Figure 2. The method is to transform the voltage of B1 to U1, and transform the voltage of B1+B2 to U2, and transform the voltage of B1+B2+B3 to U3, and so on. So the U1, U2 and U3 produced by this method are signals sharing the ground, and the measurement is convenient.3.2 Equalization processThe equalization circuit is composed by one switch pipe Q, one diode D and one inductance L (the measurement control and equalization module 4 has not his component). The connection mode is that after Q and D is parallel connected, they are connected with L in series, and then respectively connected with the anode and the cathode of the battery, where, the cathode of D connects the anode of the battery and L connects the cathode of the battery. In the automatic equalization equipment of series-wound storage battery pile, various equalization circuits are series-wound. When the battery voltage in the Xth module is the highest voltage, connect Q and cut other switches, and here, the inductance Lx-1 and Lx charge and Lx-1 receives the forward voltage Lx, and Lx receives the reverse voltage. When Q is cut, the inductance Lx-1 charges to the batteries of various modules through Dx-1, Dx-2 D1, and in the same way Lx charges to the corresponding batteries though Dx+1, Dx+2, D4. When the difference of single battery voltage is less than certain value, all switch pipes will be cut and the equalization process stops.The equalization equipment is composed by four lithium batteries in series, and the mean voltage of the battery pile is 4V, and the maximum voltage of single battery is 4.1V. Whether the battery pile is in the charge state, discharge state or float state, the voltage signals of various single batteries are collected by the voltage inspection circuit in time, and analyzed by the SCM HT46R47. Through the comparison of these voltage signals, we will find one circuit which can fulfill the condition, which voltage is the highest one, and exceeds the mean voltage value to 0.02V, and we suppose it is the second circuit. So HT46R47 sends instruction to other circuits, orders their corresponding switch pipe Q close and transfer a pulse signal with 20KHz and 50% void occupation ratio. But when the circuit with highest voltage is the first circuit or the fourth circuit, i.e. the circuit is in the port of the equalization circuit, so the void occupation ratio is less than 1/2, and under other situations, this value is less than 2/3. Q2 is connected or cut under the control of the pulse, and the energy is transferred from the battery with higher voltage to other batteries through the inductance. When the difference of the voltage of the second circuit battery with the mean voltage is less than 0.02V, Q2 cuts. If other circuit fulfills the condition here, it will control the switch pipe connect or close in this circuit, or else, cut all switch pipes, and the equalization circuit of the storage battery is in the awaiting state. The selection condition of the control switch is the voltage value is the highest voltage and exceeds the mean voltage value 0.02V, which can avoid energy consumption and low life of switch pipe because of repeated switching actions under the situation that the voltage value difference is very small. Figure 3 is the principle of charge/discharge.The discharge process is similar with the charge process, and the HT46R47 deals with the collected voltage signals, and finds out the circuit which voltage is the highest one and exceeds the mean voltage 0.02V, and we suppose it is the third circuit, lead the switch Q3, and charge to L2 and L1, and make various batteries discharge under the situation keeping voltage close, and when the voltage can not fulfill the condition, Q3 cuts.3.3 MCU main control moduleThe MCU main control module based on HT46R47 microprocessor is the control core. HT46R47 is the SCM with 8 digital high performance simply instruction set, and specially designed for the product which needs implementing A/D transformation. The clock of the system is produced by the crystal oscillator. This clock is divided into four clock cycles without superposition in the interior of the chip. One instruction cycle includes four system clock cycles. The reading and implementation of the instruction is completed through the assembly line mode which can implement instruction operation in one instruction cycle. Therefore, most instructions can be performed completely in one cycle. Figure 4 is the principle of HT46R47 oscillating circuit.4. ConclusionsIn this article, we design a sort of equalization manager, which can be used with charge management and discharge management at the same time, and they are independent each other, and the equalization manager can be started in any stage of charge/discharge. The equalization voltage management of charge/discharge enhances the coherence of the single battery, reduces the accumulated influences of disequilibrium factors, and better solves the problem of a great lot of battery discarding induced by hybrid series-wound batteries with differences in the electrical cars.Figure 2. Principle of Voltage MeasurementFigure 3. Principle of Charge/DischargeFigure 4. Principle of Oscillating Circuit分析及蓄电池的设计充电/放电均衡管理本文介绍了电动汽车的存储面糊充电/放电均衡系统的基础上设计的HT46R47。因为它变成为一个困难的电气车的发展,该电池的特征确定所述电池电量的均衡,所以本系统采用均衡管理向蓄电池充电/放电,(/过充过放)调整不适应电池的初始调整在以后的充电过程的过程,并实现了均衡。该系统使得使用容量和循环寿命蓄电池的全面提升。与此同时,该充电器采用单片机作为主控部件,它具有许多优点,如简单可靠的电路,充电时间短,功耗低,使用低故障率等特点。1. 引言阀控铅酸蓄电池作为后备电源已经广泛应用于工业生产,交通、通信和军事领域。如何高效率管理这些蓄电池,提高后备电源系统的可靠性是一个很现实的重要课题。因此,本课题设计一基于单片机的蓄电池性能检测系统。该系统采用精密电阻和电池构成串联电路,用交流注入法对蓄电池注入微弱正弦波信号,通过对输出响应进行一系列的放大、幅相检测、AD转换和采集,然后根据测量到的电压比来推算电池内阻。试验结果表明:该方法能够被有效地用于铅酸电池内阻测量,测量结果稳定有效。2.蓄电池堆的均衡管理电源管理技术,采用单个电池作为电源,如移动电话已经非常完美了,但是在电池堆,单体电池之间的差异总是存在的。在电气车的周期充电/放电过程中由于各种蓄电池的化学成分和运行蓄电池的历史的差异,各种电池的方差将进一步放大,这将引起的差充电/放电相同的充电/放电条件下的蓄电池的最终电压。如果电池系统,该系统的情况下,没有管理运行时,蓄电池的使用寿命和系统的可靠性会受到影响。为了延长电池堆的使用寿命,我们必须使所有的单蓄电池保持相同的放电深度,并采用均衡充电的解决这个问题的方法。电池均衡是采用差电流到不同的电池(或电池堆)串联卷绕电池组中使用。在串联的电池每电池的电流一般一样的,所以我们必须增加额外的元件和电路来实现电池均衡。当电池组中的所有电池满足以下两个条件,他们将实现电池均衡。首先,如果所有电池的能力是相同的,它们将实现的电池均衡时,他们中的相对充电状态。的充电率(SOC)的状态通常通过电流能力和分级能力的百分比表示,因此开路电压(OCV)可作为SOC的测量标准。如果在不等式电池堆的所有电池可以通过差分电荷达到满容量(均衡点),它们可以被实现正常充电/放电,并且不需要任何额外的调整,并且这种调整是一次性的通常。第二,如果各电池的能力是不同的,当SOC为相同,它们被认为是均衡。但是SOC为一个相对值,和每一个电池能力的绝对值是不同的。为了使具有相同功能的不同电池的SOC,必须每次执行充电/放电的串联的电池时使用的差电流。具体方案设计包括以下几个方面。(1)分流:分流不切割电池的工作循环,并且它是增加一个旁路设置为每一个电池一样电池伙伴,并且两个组合字符是等于它具有单电池的字符指的是在电池堆的质量。(2)反馈:反馈单传送到电池在电池堆或通过能量转换器在一堆一些烧毛电池中经能量。从理论上讲,反馈不消耗能量,并且可以实现动态均衡。因为电池堆的电气护理有很大的权力和瞬时电流可以达到数百安培和现在的双极性改变,所以这个均衡器采用下考虑许多因素,如可行性,质量价格比,实用性和可靠性的并联反馈的方法。(3)动态:动态均衡可以实现在一堆单体电压的均衡和及时通过节能的方式保持密切的负载程度的充电状态下变换,放电状态或浮动状态。(4)双方向:双方向转换根据均衡器治疗能量,从而可以实现输入和输出方向的动态调整的可能的电流方向地选择。(5)班的连接:有几个单电池是在堆高电压单体电池和低电压单电池之间的间隔,而当能量从高压单体电池转移到低电压单电池多级连接转换器需要同时工作。(6)的效率和安全性:对于动态均衡,特别是在利用放电过程中,转换器的热量消耗来自电池堆的能量,而且由于单电池具有低电压,所以变换器的效率是一个设计难度,必须采用并参照目前的电源和电路,以及许多一般检查职能的新的设计技术,如参数过多的警告,过热保护是必要的。因为在汽车环境中的颠簸和摇晃状态,所以该行的匹配技术和耐力的结构必须精心设计,以及由铅磨损引起的短路可能会产生火灾隐患麻烦独立的电池性能。3. 均衡电路的设计该设备是由一组四个充电串联的电池堆,四个测量控制和均衡模块,盛群单片机HT47R47组成。图1是由电池和其相应的测量控制和均衡模块构成的电池模块的电路框。3.1电压测量几个串联的蓄电池(4件),在该问题的测量需要解决的电压时,主要的问题是电压共用地面。由于上部电池的阳极与下部电池的阴极连接,当测量各个电池不共享地面。我们可以采用电阻分担的电压的方法来解决这个问题。该方法的原理被认为是在图2的方法,是将变换的电压B1的到U1,并且变换B1 + B2到U2的电压,并变换B1的电压+ B2 + B3至U3,等。所以通过这种方法生产的U1,U2和U3的是信号共享接地,并且测量是方便的。3.2均等化处理均衡电路由一个开关管Q,一个二极管D.和一个电感L组成(测量控制和均衡模块4还没有自己的组件)。连接方式是,Q和D被并联连接后,它们被以L串联分别连接,然后与阳极和电池,其中,D的阴极连接所述电池和L所连接的阳极的阴极连接电池的阴极。在串励蓄电池堆的自动均衡设备,各种均衡电路是串联的。当第X个模块中的电池电压是最高电压,连接Q和切割其他交换机,并在这里,电感LX-1和Lx的充电和LX-1接收正向电压LX和Lx的接收反向电压。当Q被切断,电感LX-1充电到各种模块的电池通过DX-1,DX-2 . D1,并以相同的方式Lx的收费,以相应的电池虽然霉素+ 1,霉素+ 2 .,D4 。当单电池的电压的差小于一定值时,所有的开关管将被切开和均衡过程停止。均衡设备由四个锂蓄电池串联组成,且电池堆的平均电压为4V,并且单电池的最大电压为4.1V。是否在电池堆是在充电状态,放电状态或浮动状态,各种单电池的电压信号在时刻由电压检测电路收集,并且由单片机HT46R47进行分析。通过这些电压信号的比较,我们会发现一个电路能够满足的条件,该电压是最高的一个,并超过平均电压值0.02V,我们假设它是第二电路。所以HT46R47发送指令到其它电路,下令其相应的开关管Q附近,并与20KHz的和50的空隙占有率传送的脉冲信号。但是,当与最高电压的电路是第一电路或第四电路,即该电路是在均衡电路的端口,所以空隙占用比小于1/2,而根据其他情况下,此值小于2/3。 Q2连接或脉冲的控制下切,能量从电池电压较高通过电感转移到其他电池。当第二电路电池与平均电压的电压的差小于0.02V,Q2削减。如果其他电路这里满足条件,将控制开关管连接或接近在该电路中,否则,切所有开关管,与蓄电池的均衡电路是在等待状态。控制开关的选择条件是电压值最高电压并超过平均电压值0.02V,这可避免能量消耗和因为情况下重复开关动作的开关管的寿命低的电压值的差非常小。图3是充电/放电的原理。放电过程是与充电过程相似,用所收集的电压信号的HT46R47交易,并找出该电压是最高的一个,超过平均电压0.02V的电路,并且我们假定它是第三电路,导致该开关Q3和充电到L2和L1,并且使各电池的状况维持电压接近下放电,并且当电压不能满足条件,Q3削减。3.3 MCU主控模块基于HT46R47微处理器MCU主控模块为控制核心。 HT46R47是8个数字高性能的简单指令集单片机,以及专为它需要实施A / D转换的产品而设计的。该系统的时钟由晶体振荡器产生的。这个时钟是在芯片的内部划分为四个时钟周期不叠加。一个指令周期包括四个系统时钟周期。读出和执行该指令的,通过它可以在一个指令周期执行指令操作的流水线模式完成。因此,大多数的指令可完全在一个周期进行的。图4是HT46R47振荡电路的原理。4结论在本文中,我们设计了一种均衡管理者的,它可以与收费管理和放电管理的同时被使用,并且它们是相互独立的,并均衡管理者可以在充电/放电的任何阶段开始。充电/放电均衡电压管理提高单体电池的一致性,减少不平衡因素的累积影响,更好地解决了大很多,在电汽车的差异引起的混合串联的电池电池丢弃的问题。图1.电路框架电池模块图2.电压测量原理图3.充电/放电原理图4.振荡电路的原理
收藏