基于单片机的蓄电池电量检测系统
基于STM32的蓄电池内阻测量系统设计
10.16638/ki.1671-7988.2021.02.014基于STM32的蓄电池内阻测量系统设计齐延兴，杨雪银，王增玉（临沂大学自动化与电气工程学院，山东临沂276005）摘要：文章设计了一款以STM32微处理器为核心的蓄电池内阻测量系统，采用交流阻抗法对电池内阻进行测量。
针对测量信号微弱，易淹没于噪声的特点，应用相关检测技术以检出有用信息。
调试和对比实验数据表明，该系统可实现对蓄电池内阻的在线、快速、精准测量。
关键词：STM32；蓄电池；交流阻抗法；相关检测中图分类号：U463.63+3 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2021)02-41-03Design of Battery Internal Resistance Measurement System Based on STM32Qi Yanxing, Yang Xueyin, Wang Zengyu( School of Automation and Electrical engineering, Linyi University, Shandong Linyi 276005 )Abstract: In this paper, a battery internal resistance measurement system based on STM32 microprocessor was designed. The internal resistance of the battery was measured by ac impedance method. Aiming at the characteristics of weak measurement signal and easy to be submerged in noise, correlation detection technology was applied to detect useful information. The experimental data show that the system can measure the internal resistance of the battery online, quickly and accurately.Keywords: STM32; Storage battery; AC impedance method; Correlation detectionCLC NO.: U463.63+3 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2021)02-41-031 引言随着能源危机和环境污染的加剧，电动汽车的保有量快速上升，蓄电池的应用量也快速上升。
基于单片机的锂电池多功能工作系统（BMS）
基于单片机的锂电池多功能工作系统(BMS)基于单片机的锂电池多功能工作系统(BMS)根据电池的基本工作特点，介绍了一种用于手机等小型设备的锂电池的管理系统。
工作系统包括基于单片机的主控制模块、电池电量监测系统、电压检测模块、电流监测模块、温度检测模块等。
通过对电池状态的跟踪，对电池进行全面监论文格式论文范文毕业论文【摘要】根据电池的基本工作特点，介绍了一种用于手机等小型设备的锂电池的管理系统。
工作系统包括基于单片机的主控制模块、电池电量监测系统、电压检测模块、电流监测模块、温度检测模块等。
通过对电池状态的跟踪，对电池进行全面监测和控制。
该设计满足了多方面的要求，增强了锂电池的功能性，提高了可靠性和可维护性。
【关键词】锂电池管理；电量监测；温度检测；电压电流检测1、前言现在手机等小型智能设备中的电池多选用锂电池。
锂电池具有自放电率极低，放电电压平缓等优点。
然而锂电池在使用中最关键的就是充放电过程。
比如要对电量进行监控，已充多少电，还需多久充满，已用多少电量，还有多久待机时间。
其次就是电池使用的安全问题，电池温度的监测必不可少。
为此，项目组根据锂电池管理的几个必不可少的因素进行了研究和开发，旨在研究过程中优化管理系统，提高电池性能。
2、系统的硬件设计图1 系统电路图电压采样、电流采样和温度采样测量锂电池的电压、电流和温度，并通过ADC转换为数字信号输出给单片机，经过内部处理后用LCD显示。
同时，AT89S52通过采样到的三个信号值进行电量算法的计算和显示。
另外对锂电池的电压、电流和温度实施监控。
1 单片机及外围电路为了充分利用单片机的IO端口和外设并降低设计成本，系统选用了AT89S52。
该单片机是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K 系统可编程Flash 存储器。
片上Flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。
在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，完全满足系统需要。
基于MSP430单片机的蓄电池电导测试仪设计
[5]刘险峰，倪洪权，杨海峰，等.基于直接采样相移法的蓄电池内阻测量[J].电池工业，2012，17（2）：67-69.
[6]江国栋，邓荣.便携式蓄电池内阻测试仪的噪声抑制[J].电源技术，2013，37（1）：97-99.
设计的测试信号产生电路如图3所示。采用MAX038产生频率可调的正弦波，采用MSP430F169单片机片内的D/A转换器输出直流电压控制MAX038输出信号的频率，采用MAX9711对MAX038输出的信号进行功率放大。
2.4差动放大和幅相检测电路
根据取样电阻和蓄电池上的电压和求得两者的幅度比和相位差即可求得蓄电池的等效内阻和等效电容。因为蓄电池的内阻一般在量级，的幅度一般较小，所以在幅相检测之前需要对和进行放大。本文采用仪用放大器AD8235对和进行放大，然后利用幅相检测芯片AD8302检测两者的幅度比和相位差，具体电路如图4所示。。
标签：铅酸蓄电池；电导测试仪；交流注入法；幅相检测；MSP430；AD8302；
铅酸蓄电池广泛应用于潜艇动力系统，蓄电池的正常与否直接影响到潜艇的安全航行及隐身性能。现在很多常规潜艇依然是工作人员通过滑车在蓄电池舱内用密度计测量电解液的比重借以判断蓄电池的剩余容量。这种测量方式读取速度慢、测量精度不高、而且蓄电池溶液腐蚀性较强，近距离测试影响人身健康。虽然蓄电池的电导测量不能判断蓄电池的剩余容量，但却可以快速有效地发现失效电池，对于战场抢修意义重大。本文采用MSP430单片机为主控单元，设计了一种蓄电池电导测试仪，该测试仪操作简单，测量速度快，数据自动保存，具有一定应用价值。
参考文献：
[1]黄炳诚.电导测试在蓄电池测试中的应用[J].动力与电气工程，2012，（3）：123.
基于单片机的蓄电池电量检测系统设计开题报告
基于单片机的蓄电池电量检测系统设计开题报告随着科技的不断发展，电力能源的利用和管理越来越受到重视。
蓄电池是一种常见的储能设备，广泛应用于各种电力系统、通信设备、家用电器等领域。
然而，蓄电池的充放电状态是一个关键的参数，直接影响其性能和寿命。
对蓄电池电量进行检测和管理成为了一项重要的工作。
本设计拟采用单片机技术，设计一种基于单片机的蓄电池电量检测系统，以实现蓄电池电量的准确测量和状态监控。
1. 设计背景随着蓄电池的广泛应用，对电池电量的准确检测和管理愈发重要。
传统的蓄电池电量检测方法主要依靠电压测量，然而，由于电池内阻、温度等因素的影响，仅仅依靠电压测量的方法已经无法满足实际需求。
基于单片机的蓄电池电量检测系统的设计是必要的。
2. 设计目标本设计旨在设计一种基于单片机的蓄电池电量检测系统，能够准确测量蓄电池的电量，并实现对蓄电池充放电状态的实时监测。
具体目标如下：(1) 实现对蓄电池电压、电流、温度等参数的准确测量。
(2) 基于所测量的参数，计算出蓄电池的电量，并进行显示。
(3) 实现对蓄电池的充放电状态进行实时监测，并能够发出警报。
(4) 设计简单、成本低，易于实现和推广。
3. 设计原理本设计采用单片机作为核心控制器，通过采集蓄电池的电压、电流、温度等参数，利用数学模型进行计算，并结合LCD显示屏进行显示。
具体原理如下：(1) 采集电压和电流：通过传感器采集蓄电池的电压和电流信号，经过模数转换器（ADC）转换成数字量信号。
(2) 采集温度：通过温度传感器采集蓄电池的温度信号，同样经过ADC转换成数字量信号。
(3) 数据处理：通过单片机对所采集的数据进行处理，计算蓄电池的电量和温度，并进行显示。
(4) 实时监测：对计算得到的电量和温度进行实时监测，当电量过低或温度过高时，发出警报。
4. 设计方案本设计采用STC89C52单片机作为控制核心，驱动LCD1602液晶显示屏进行显示，通过MAXxxx传感器模块采集蓄电池的电压、电流和温度信号。
51单片机电池电量检测系统设计
51单片机电池电量检测系统设计1. 简介本文档描述了一种使用51单片机设计的电池电量检测系统。
该系统旨在监测电池的电量，并通过51单片机进行数据处理和显示。
该系统适用于需要监测电池电量的各种设备，如智能手表、无人机等。
2. 系统设计2.1 系统架构该电池电量检测系统由以下主要组件构成：•51单片机：作为系统的核心处理器，负责数据采集、处理和显示。
•电压测量模块：用于测量电池的电压。
•LCD显示模块：用于显示电池电量信息。
•按钮模块：用于系统操作和设置。
2.2 硬件设计2.2.1 电压测量模块电压测量模块主要由一个ADC转换器组成，用于将电池电压转换为数字量，以便51单片机进行处理。
2.2.2 LCD显示模块LCD显示模块用于显示电池电量信息。
可以使用基于液晶技术的LCD模块，通过51单片机控制显示电池电量的百分比或其他信息。
2.2.3 按钮模块按钮模块用于系统的操作和设置。
可以通过按钮模块实现电池电量的复位、设置电池类型等功能。
2.3 软件设计2.3.1 系统初始化系统初始化时，51单片机将初始化ADC转换器、LCD显示模块和按钮模块。
设置合适的ADC参考电压，配置LCD显示模块的参数，并对按钮模块进行初始化。
2.3.2 电池电量测量系统将定时读取ADC转换器的数值，转换为电池电压。
然后，根据电池的电压和电池类型进行电量计算，并将计算结果存储在内存中。
2.3.3 数据显示每次电池电量测量完成后，系统将更新LCD显示模块上的电量信息。
可以通过LCD显示百分比、图形等形式显示电池电量信息。
2.3.4 系统操作通过按钮模块，用户可以对系统进行操作，如复位电池电量计数、设置电池类型等。
3. 总结本文档描述了一种使用51单片机设计的电池电量检测系统。
通过ADC转换器测量电池电压，并使用LCD显示模块显示电池电量信息。
此系统可广泛应用于电池电量监测领域，提供方便和准确的电量监测功能。
基于STC单片机的蓄电池检测系统设计
167工业技术与实践丨学术平台丨引言1蓄电池在众多重要设备系统中起到不间断提供电源的重任，但是目前在很多场合蓄电池实际上处于一种长期完全不维护状态。
长期不维护的蓄电池组容易因漏液、过放、发热等因素导致失效，由此可能引发设备系统的重大故障。
因此，设计一种简便的方法对蓄电池进行实时监测是非常有必要的。
本检测系统利用STC 单片机作为核心控制器，结合A/D 转换电路、数据处理电路等实现对蓄电池工作状态的实时检测，利用液晶显示屏来显示蓄电池实时温度、蓄电池电压、蓄电池内阻等检测参数。
检测系统总体结构2本蓄电池检测系统由蓄电池工作电路、数据处理模块、数据采集控制模块以及显示监控模块组成，系统总体框架如下图所示。
控制器2.1 STC2C5A60S2蓄电池检测系统宜设计成手持式便携设备，应选用小型轻便的控制器来实现系统的控制要求。
STC2C5A60S2系列单片机较传统8051速度快8-12倍，是高速、低功耗、抗干扰强的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051。
除此之外，该控制器内部设备非常丰富，如内部集成MAX810专用复位电路、2路PWM、8路高速10位A/D 转换（250k/s）等，有效地降低了检测系统的设计成本及设计难度，符合检测系统简易操作及便携式低成本的要求。
数据处理模块2.2在充放电的电路中，电压经过整流器的整流，然而在实际使用过程中，电路中的电压依然存在着波动变化，将会对电压数据的采集造成一定的影响，并且在在整流电路输出电压之后仍然存在着一些谐波分量。
为了去除噪声对控制系统的干扰，提高系统的稳定性，本系统采用π型整流滤波电路对检测系统信号进行处理。
本系统采用AD620放大器对温度信号、电流信号等进行放大，其增益可达到1-10000且具有设计简单、功耗低、噪声小等优点。
数据采集控制模块2.3数据采集控制模块决定了检测系统的精度，AD 转换电路又是数据采集控制模块的核心，因此AD 芯片的选择决定了检测系统的精度水平。
基于单片机的蓄电池电量检测系统
基于单片机的蓄电池电量检测系统摘要：随着蓄电池在生产生活中的大量应用，如何实时的对蓄电池进行电量检测变得很有实际意义。
文章介绍了一种检测蓄电池电量的方法，在实际工作中取得了良好的效果。
关键词：蓄电池；剩余电量；方法文献标识码：A文章编号：1006－8937(2009)16－0122－02随着生产力和科学技术的发展，蓄电池作为一种性能可靠的化学电源，其应用价值与日俱增，日益广泛地运用在航空航天、交通运输、电力、通信、军事工业等部门的设备中，已经成为这些设备中最重要的关键系统部件之一。
蓄电池剩余电量是用户非常关心的一个问题，因为蓄电池电量的多少直接影响整个供电系统的可靠性。
而供电系统的可靠性将决定整个系统能否正常运行。
因此及时准确的检测蓄电池剩余电量变得非常重要，而检测方法的研究则很有实际意义。
蓄电池是一个复杂的电化学系统，它在不同负载条件或不同环境温度下运行时，实际可供释放的剩余电量不同；而且随着蓄电池使用时间增加，其电量也将下降。
通常用来检测蓄电池电量的方法有多种，比如根据蓄电池的电解液密度来估算剩余电量的密度法，该方法精度较低而且有很大局限性：不适合密封的蓄电池；随着蓄电池使用时间的增加，电极的损坏，更加难以准确推算出剩余电量。
同时，这种方法也难以适应目前广泛应用的VRLA蓄电池的在线检测。
近些年常用的几种蓄电池剩余容量检测方法之中，对在线使用的蓄电池来说，基于单片机的电池电量检测方法对系统产生的影响较小，并且测量精度较高，即使蓄电池电极损坏也能较为准确的检测其电量。
1电池特性蓄电池所做的有效功是电容量和电压的乘积。
蓄电池的电容量是放电电流与放电时间之积。
因此蓄电池大特性以电容量、电动势、内阻和放电效率表示，这些参数成为衡量电池性能的主要参数。
电动势是电池在理论上输出能量大小的量度之一。
电动势与反应物质性质、和有关，也与电解液的温度和浓度有关。
电池的放电电压随放电时间的平稳性表示电压精度的高低。
基于C8051F020的蓄电池充电系统的研究与设计
管 的 开 通 与关 断 ， 实 现 蓄 电池 的充 电控 制 。
２ 系统 硬 件 结构 和 原 理
Ｄ Ｃ ／ Ｄ Ｃ 主 电 路 如 图 ２所示 ， 以双 管 反 激 变换 器 作 为 充 电系 统 的 功 率 主 电路 。功 率 主 电路 由反 激 变 压 器 、原 边 功 率 开 关 管 Ｓ１和 Ｓ ２ 、 箝 位 二 极 管 Ｄ１和 Ｄ２ 、 副边整流二 极管 Ｄ ３等 组 成 。 双 管反 激 变 换 器 具 有 以下 优 点 ： １ ） 由 于两 个 功 率 开 关 管 同 时 开通 、 关断 ， 每个 功 率 开关 管 只 承 受 一 半 的关 断 电 压 ， 适 合 输 入 电 压较 高 的场 合 ； ２ ） 续 流二 极 管 Ｄ１和 Ｄ ２将 变 压 器 漏 感 能 量 回馈 到 输 入 侧 ， 有 效 的抑 制 了漏 感 引起 的关 断 电压 尖 峰 ， 省去 Ｒ ＣＤ漏 感 尖 峰 吸 收 电路 ， 并使 得 功 率 开 关 管 承 受 的 电压 应 力 仅 为 输 入 电压 。 因 此 双 管 反 激 变 换 器 适 合 本 充 电 系 统 高输 入 电压 的 要 求 ， 同 时充 电系 统 的 结构 简单 和控 制 更 为 方 便 。 如 图 ２所 示 ， Ｕ － ｎ 为 蓄 电 池充 电 系 统 的直 流 输 入 电 压 ， 驱 动 电路 输 出 两 路 相 互 隔离 的 驱 动 信 号 ＤＲ ｖ ＿ Ｇ１和 Ｄ Ｒ Ｖ — Ｇ２驱 动 功 率 开 关 管 的 导 通 与关 断 ，使 双 管 反 激 电路 的输 出 电压 或 输 出
张 琦 王文理 王会锋
（ 河北大学电子信息工程学院， 河北 保定 ０ ７ １ ０ ０ ０ ）
摘 要
针 对 蓄 电 池厂 家 对 制 造 的 蓄 电池 检 测 的 需 求 ， 设 计 了一 种 控 制 响 应 速 度 快 ， 智能化程度 高， 可 自动 记 录 和 存 储 数 据 的
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基于单片机的蓄电池电量检测系统
崔秋丽1，2(1.苏州大学电子信息学院，江苏苏州 215006;2.苏州工业职业技术学院，江苏
苏州215104)
作者简介：崔秋丽（1978-），硕士研究生，讲师，主要研究方向：电子应用技术。
摘要：随着蓄电池在生产生活中的大量应用，如何实时的对蓄电池进行电量检测变得很有实
际意义。
本文介绍了一种检测蓄电池电量的方法，在实际工作中取得了良好的效果。
关键词：蓄电池；剩余电量；方法中图分类号：TM912
随着生产力和科学技术的发展，蓄电池作为一种性能可靠的化学电源，其应用价值与日俱增，日益广泛地运用在航空航天、交通运输、电力、通信、军事工业等部门的设备中，已经成为
这些设备中最重要的关键系统部件之一。
蓄电池剩余电量是用户非常关心的一个问题，因为
蓄电池电量的多少直接影响整个供电系统的可靠性。
而供电系统的可靠性将决定整个系统能
否正常运行。
因此及时准确的检测蓄电池剩余电量变得非常重要，而检测方法的研究则很有
实际意义。
蓄电池是一个复杂的电化学系统，它在不同负载条件或不同环境温度下运行时，实际可供释
放的剩余电量不同；而且随着蓄电池使用时间增加，其电量也将下降。
通常用来检测蓄电池
电量的方法有多种，比如根据蓄电池的电解液密度来估算剩余电量的密度法，该方法精度较
低而且有很大局限性：不适合密封的蓄电池；随着蓄电池使用时间的增加，电极的损坏，更
加难以准确推算出剩余电量。
同时，这种方法也难以适应目前广泛应用的VRLA蓄电池的在
线检测。
近些年常用的几种蓄电池剩余容量检测方法之中，对在线使用的蓄电池来说，基于
单片机的电池电量检测方法对系统产生的影响较小，并且测量精度较高，即使蓄电池电极损
坏也能较为准确的检测其电量。
1电池特性
蓄电池所做的有效功是电容量和电压的乘积。
蓄电池的电容量是放电电流与放电时间之积。
因此蓄电池大特性以电容量、电动势、内阻和放电效率表示，这些参数成为衡量电池性能的
主要参数。
电动势是电池在理论上输出能量大小的量度之一。
电动势与反应物质性质、和有关，也与电解液的温度和浓度有关。
电池的放电电压随放电时间的平稳性表示电压精度的高低。
电压随放电时间变化的曲线，称
放电曲线。
电池工作电压的数值及平稳程度依赖于放电条件。
高速率、低温条件下放电时，
电池的工作电压将降低，平稳程度下降。
2 BQ2301型单片机检测蓄电池容量的原理介绍及工作流程图
BQ2301是TI系列的专用芯片，为优化铅酸蓄电池的充电性能而设计。
它有灵活的脉宽调制
调节器，PWM调节器的频率可由外接电容来方便灵活的设定。
所以BQ2031能以恒压、恒流
或恒流脉冲等方式对蓄电池进行充电。
因其采用开关模式设计，使得即使在大电流充电情况下，本身的损耗非常小，对整个工作系统影响很小。
BQ2301内部结构框图如图2所示, 从图中可以看出它主要由温度补偿电压基准、通电复位电路、最长充电时间定时器、充电状态控制器、PWM调节器、振荡器和显示控制电路等几部
分组成。
当加到Vcc上的电源大于最小允许值时,通电后首先激活电池温度监视器。
BQ2301将对加在
管脚TS和SNS之间的电压(VTEMP)进行采样，与设定值相比较,以监控温度。
如BQ2301发现
电池温度超出设定范围(或温度传感器缺失),则进入充电等待状态。
在这种状态下,所有的定时
器都停止,充电电流由MOD控制并保持在极低水平上。
当温度在允许的范围时,BQ2301检测是否加有电池。
如果管脚BAT和SNS 之间的电压(VCELL)在低压关断门限电压(VLCO)和高压关断门限电压(VHCO)之间, BQ2301则认为电池存在,在延时500ms(典型值)后,开始预充电测试过程。
如果VCELL小于VLCO或大于VHCO , BQ2301 则认为没有接入电池,BQ2301进入故障状态并使管脚MOD保持为低。
BQ2301只有在
VLCO≤VBAT≤VHCO时才会脱离故障状态。
如果温度在允许范围内并检测到电池后,BQ2301将加在电池组的电压调节为VFLT+0. 25V(VFLT 为温度补偿浮充电压),此时BQ2301的监视电流ISNS(充电电流)应升高到ICOND= I2MAX/5。
如果充电电流在定时器定时期间不能升高到这一水平,BQ2301则进入故障状态,同时使管脚MOD 输出变为低电平以关断充电电流并使BQ2301保持这种状态直到一个新的充电周期开始。
我们称这个过程为测试过程1。
如果测试过程1顺利通过,则可进行下面的测试，我们称之为测试过程2。
此时BQ2301需将电池组的电压升高到VMIN(开始快速充电的最低电压)。
如电压在定时期间不能升高到这一水平,系统将进入故障状态。
否则将开始快速充电过程。
通过恒压/恒流选择脚和快速充电终止选择脚的不同连接,BQ2301可以采用两阶段恒压限流充电方式、两阶段恒流充电方式和脉冲恒流充电方式这三种快速充电方式。
BQ2301的管脚作用：TMTO(超时时基输入)：输入集的最大充电时间；FLOAT(控制输出)；BAT(电池电压输入)；VCOMP(输入电压环路补偿):电压环路稳定性；ICOMP(输入电流环路补偿):稳定现有的环路；IGSEL(电流增益选择输入):调控电路中的电流；SNS(充电电流)；TS(温度感觉输入)：是一个外部电池温度监测热敏探针。
一个外部电阻分压器网络设置上，下限温度阈值。
TPWM(梯形波脉宽调制调节时基输入)；LED3/QSEL(电荷选择输出3/电荷调节选择输入)；COM(共同输出)；VSS(系统接地)；VCC(5.0V，±10％功耗)；MOD(电流开关控制输出)；LED1/TSEL(电荷选择输出1/电荷运算选择输入1)；LED2/DSEL(电荷选择输出2/显示选择输入2)。
3硬件电路框图
4电路元器件清单
1、12V17AH的小型铅酸免维护蓄电池；
2、蓄电池外部接口一对；
3、轻触式开关一个；
4、显示电量的LED四个（三绿一红）；
5、蓄电池及外部接口的联系部分；
6、电路板一块。
5电路原理图
6 PCB电路板实物图
7结语
基于单片机的蓄电池电量检测，为用户使用蓄电池提供了方便可靠的依据。
由于蓄电池的广泛应用，该方法的使用对于实时地在线检测蓄电池剩余电量，有着重要意义。
参考文献：
[1]孙津平.数字电子技术[M].西安:西安电子科技大学出版社,2005.
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[3]王慧玲.电路基础[M].北京:高等教育出版社,2004.
[4]胡宴如.模拟电子技术[M].北京:高等教育出版社,2000.。