(完整版)基于单片机的锂离子电池电量检测系统设计本科1毕业论文
基于51单片机锂电池电压电流及容量检测设计论文
采用ST公司的STC89C52单片机作为主控制器，STC89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。该单片机功耗低、接口丰富，成本低廉，完全能满足本设计要求。
方案三
采用单片机芯片控制MSP430单片机是美国德州仪器（TI）推出的一种16位超低功耗的混合信号处理器（Mixed Signal Processor），主要是针对实际应用需求，把许多模拟电路、数字电路和微处理器集成在一个芯片上，以提供“单片”混合信号处理的解决方案。MSP430F149是一个16位的、具有精简指令集的、超低功耗的混合型单片机，具有可靠性高、功耗低、扩展灵活、体积小、价格低和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表、专用设备智能化管理及过程控制等领域，有效地提高了控制质量与经济效益，已成为众多单片机系列中一颗耀眼的新星。然而其成本太高，故舍弃。
改善环境污染。目前，动力锂电池已完全在电动自行车上使用，而且发展情况良好，因此，锂电池在电动汽车上面应用研究也提上日程，虽然技术还尚未成熟，但市面上已经出现了纯电动的汽车和双能源汽车。另外，国防、航空航天领域也对锂电池的应用非常看好，可作为军事装备中的电源。
在航天事业中，锂电池可与太阳能电池联合组成供电电源，这个电源不管是从外形还是性能方面，都要优于镍镉电池或者锌银电池组成的联合供电电源，而且它的小型化对航天器件的应用非常重要的。国内外一些小卫星项目上已经开始应用锂电池组作为蓄电池。随着微电子技术的不断发展壮大，小型化的设备日益增多，对供电电源的要求也在不断提高。锂电池已进入了大范围的实用，例如，最早出现在心脏起搏器中的能源就是锂亚原电池，因其自放电率极低，放电电压十分平缓，让起搏器植入人体长期使用不再是想象。另外，广泛用于集成电路的电源是锂锰电池，它有高于3.0V的标称电压，广泛用于计算机、计算器、手表中。现在，锂离子电池大量应用在手机、笔记本电脑、电动工具、航灯、家用小电器、电动车上，可以说是最大的应用群体。
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。
基于单片机的电量检测论文
山东理工大学电气与电子工程学院课程设计说明书设计题目基于单片机的电量检测设计（一）专业班级学生姓名学号指导教师起止日期随着电力系统电量的日益扩大和电压运行等级的不断提高，传统的电量检测系统暴露出越来越多的缺点，难以满足现代电网向自动化、数字化发展的需要。
本文首先系统的阐述瞬时无功功率理论计算方法，其中由瞬时有功功率和无功功率、瞬时有功电流和无功电流和瞬时无功功率理论和传统功率理论比较三部分组成；其次概述了霍尔传感器的工作原理和各项工作技术指标；最后，简单介绍本次设计硬件系统的设计方案，其中包括控制电路、单片机AT89C51的选择、ADC0809模数转换部分、独立式按键键盘输入部分、LED静态显示部分方面的设计。
由于本人能力有限没能很好的完成软件部分的设计以及仿真，这成为本次设计的一个很大的遗憾。
关键词瞬时无功功率理论霍尔传感器 AT89C51 ADC0809With the growing electricity power system and the increasing level voltage operation, the traditional power detection system exposes more and more shortcomings, it is difficult to meet the modern grid automation, digitization development needs. This article first systematic exposition of the instantaneous reactive power theory calculation method in which the instantaneous active and reactive power, the instantaneous active current and reactive current and instantaneous reactive power theory and the traditional theory of comparative power of three parts; followed by an overview of the Hall sensor works and technical specifications of the work; Finally, a brief introduction of this design of the hardware system design, which includes a control circuit, chip microcomputer AT89C51 choice, ADC0809 analog-digital conversion part, stand-key keyboard input section, LED static display some aspects of the design. Since I could not very well limited ability to complete the software part of the design and simulation, which became this design a lot of regret.Keywords Instantaneous reactive power theory Hall sensor AT89C51ADC0809目录中文摘要 (I)英文摘要 (II)1 绪论 (1)2 瞬时无功功率理论 (2)2.1瞬时有功功率和无功功率 (2)2.2瞬时有功电流和无功电流 (4)2.3瞬时无功功率理论和传统功率理论比较 (5)3 霍尔电量传感器…………………………………………… 7酽锕极額閉镇桧猪訣锥。
基于MSP430的锂电池电量检测系统设计_陈飞宇
—— 科协论坛 ・ 2011 年第 11
衡， 平衡电路以最低容量的的那组电池作为参照， 哪组电池相 比与它大于某一阈值， 则接通大功率电阻进行放电， 以实现所 有电池组的平衡。 为了将单片机的串行通信 TTL 电平转换成 RS485 协议电平， 还需要有通信电路部分， 然后再将 RS485 转 RS232 和计算机通信。 为了实现电信号隔离， 采用光耦实现光 电隔离， 从而保障电池电源管理电路的稳定性。 3 系统的软件设计与分析 3.1 软件设计分析 软件设计方法应从上位机和单片机两部分考虑，上位机 软件是用于计算机与单片机之间的通讯，它通过计算机串行 口经 RS232 转 RS485 转换器来传递数据， 计算机通过上位机 软件来读取单片机内保存的数据或者向单片机发送命令数据。 可依靠 Visual C++6.0 来开发基于对话框的界面程序。 单片机 程序的开发采用专用于 MSP430 单片机的开发集成工具 IAR Workbench, 它能很方便的用 JTAG 口调试和监控单片机内程 序的运行状况， 该软件工具需要一个 JTAG 调试硬件的支持， 可购买利尔达公司的 MSP430 Flash Emulation Tool 硬件调试 工具来得以实现。 3.2 软件驱动层设计 软件驱动层设计主要包括模数转换， 电量平衡， 串口操作 及串口通信协议， Flash 模拟 EEProm 操作几大部分的驱动设 计， 其中模数转换驱动须实现硬件多路开关选择控制， 以实现 对电压， 温度信号的切换， 另外还要有模数转换的中断服务程 序， 是转换的结果在中断的驱动下保存到相应的内存空间。 电 量平衡功能的实现需要相关的驱动程序使单片机控制功率电 阻接通引脚输出高或者低电平，来控制平衡电路的开启和切 断。在软件驱动层编写为经组织层分析和调用。串口操作中 断服务程序把串口接收到的内容保存并检查是否符合通信协 议规定， 在软件驱动层里编写为一个中断服务函数， 由中断驱 动调用。由于 MSP430 单片机本身不含 EEProm， 某些需长期 保存并数次刷新的信息只能通过 FLASH 模拟 EEProm 操作 进行。 3.3 软件组织层设计 电量软件算法分为充电电量算法和放电电量算法。基于 目前电池的充电方法通常是先进行恒流充电再进行恒压充电， 当充电电流到达某一设定值则切断电源，因此充电电量算法 比较简单， 利用电流积分法即可算得电量。 参考文献： [1] Yevgen Barsukov,Bernd Krafth fer.采用自适应算法进行便 携式电池电量的计量[J].电子设计应用,2004,10:P1. [2] 张建, 陈立铭,倪光正.基于 CAN 总线电动汽车电池组监控 2006,14(10):P1. 系统设计[J].计算机测量与控制， [3] 李翼,王小海.电动汽车用锌空电池电量预测方法的研究[J]. 浙江大学学报(理学版),2004,31(5):P1. [4] M.Doyle T.F.Fuller and J.S.Newman.Modeling of Galvanostatic Charge and Discharge of Lithium/Polymer/Insertion Cell[J].Electrochemical Soc,vol.140,June 1993:P1526-1533. 图 2 1 倍率放电电流下温度， 电压与电量关系图 对于放电电流的算法设计， 依据不同温度下放电电流， 电 压与电量的关系曲线图。电池 0.5 倍率和 1 倍率放电电流下 温度， 电压与电量的关系图分别如图 1， 2 所示。 (1)通过电流积分， 我们引入三个计算模型： 剩余电量= （总 容量-电流积分容量） /总容量。因为不同温度下电池放电总容 量不同， 总容量是某一特定温度下的值。(2) 根据电压电流电 (3)电量值根据 量关系图， 电量值 0.5 倍率下关系图查表求得。 1 倍率放电状态下查表求得。 根据三种模型， 电池电量有如下 四种计算方法： 算法 1： 算法 1 即是模型 1 的计算公式。算法 2： 剩余电量= （2*电量代数值） *模型 1 电量值+ （100%-2*电量 代数值） *模型 2 与模型 3 较小电量值。算法 3：剩余电量= （100%-2*电量代数值） *模型 1 电量值。 算法 4： 此算法是当电 池电量较低时， 此时电量由 0.5 倍率与 1 倍率放电下电量电压 关系图查表决定， 取较小值。 引入了三种模型和四种算法之后， 将 0.5 倍率和 1 倍率放 电下电压电量关系编制成供 C 语言使用的表格。对电池电压 进行分区间处理， 在对电量百分比转换时获得对电量 0 到 255 的八位数据表示的区间，通过对区间的分别处理就可以获得 准确的电量值。 4 结束语 电池剩余容量 SOC 是电池管理中最为重要的参数， 也是 最不容易获得精确值的参数， 要想得到精确的 SOC 就需要对 电池的参数进行全面的测量。本设计的电量算法采用了电流 法与电压法相结合，并考虑温度的校正。根据电池不同的工 作状态， 根据放电电流的变化， 灵活的调整各计算因子的权重， 使电池剩余电量预测的准确度得到很大的提高。
锂电池充放电系统的设计毕业设计1 精品
题目：锂电池充放电系统的设计所在院系：信息与通信技术系专业：电气工程及其自动化摘要随着电子技术的快速发展使得各种各样的电子产品都朝着便携化和小型轻量化的方向发展，也使得更多的电气化产品采用基于电池的供电系统。
目前为止，较多使用的电池有镍镉、镍氢、铅蓄电池和锂电池。
由于不同类型电池的充电特性不同，通常对不同类型，甚至不同电压、容量等级的电池使用不同的充电器，但这在实际使用中有很多不便。
本设计是一种基于单片机的锂离子电池充电器，在设计上，选择了简洁、高效的硬件，设计稳定可靠的软件，说明了系统的硬件组成，包括单片机电路、充电控制电路、电压转换及光耦隔离电路，并对充电器的核心器件MAX1898充电芯片、AT89C2051单片机进行了较详细的介绍。
阐述了系统的软硬件设计。
以C 语言为开发工具，进行了设计和编码。
保证了系统的可靠性、稳定性、安全性和经济性。
该充电器具有检测锂离子电池的状态；自动切换充电模式以满足充电电池的充电需求；充电器短路保护功能；充电状态显示的功能。
在生活中更好的维护了充电电池，使电池更好被运用到生活中。
关键词：单片机、MAX1898、AT89C51AbstractElectronic technology's fast development causes various electronic products develops toward portable and the small lightweight direction, It also causes the more electrification products to use based on battery's power supply system. At present, the many use's batteries have the nickel cadmium, the nickel hydrogen, the lead accumulator and the lithium battery. Their respective characteristic had decided they will coexist in a long time develop. Because the different type battery's charge characteristic is different, usually to different type, even different voltage, capacity rank battery use different battery charger, but this has many inconveniences in the actual use.This topic design is one kind lithium ion battery charger which is based on Single Chip, in the design, it has chosen succinctly, the highly effective hardware, the design stable reliable software, explained in detail system's hardware composition, including the monolithic integrated circuit electric circuit, the charge control electric circuit, the voltage transformation and the light pair isolating circuit, and to this battery charger's core component - MAX1898 charge chip, at89C2051 monolithic integrated circuit has carried on the detailed introduction. Elaborated system's software and hardware design. Take the C language as the development kit, has carried on the detailed design and the code. Has realized system's reliability, the stability, the security and the efficiency.The intelligence battery charger has the examination lithium ion battery's condition; The automatic cut over charge pattern meets when rechargeable battery's charge needs; Battery charger has short circuit protection function; The charge condition demonstration's function. The battery charger has made the better maintenance rechargeable battery in the life，and lengthened the rechargeable battery’s service life.Key words: SCM,STC89c51, MAX1898目录引言 (5)第1章绪论 (6)1.1课题研究的背景 (6)1.2课题研究的主要工作 (7)第2章电池的充电方法与充电控制技术 (9)2.1电池的充电方法和充电器 (11)2.1.1 电池的充电方法 (11)2.1.2 充电器的要求和结构 (15)2.1.3单片机控制的充电器的优点 (16)2.2充电控制技术 (16)2.2.1 快速充电器介绍 (16)2.2.2 快速充电终止控制方法 (17)第3章锂电池充电器硬件设计 (20)3.1单片机电路 (20)3.2电压转换及光耦隔离电路 (23)3.3电源电路 (24)3.4充电控制电路 (26)3.4.1MAX1898充电芯片 (26)3.4.2充电控制电路的实现 (30)第4章锂电池充电器软件设计 (32)4.1程序功能 (32)4.2主要变量说明 (32)4.3程序流程图 (32)结论与展望 (35)致谢 (35)参考文献 (36)附录A 电路原理图 (37)附录B 外文文献及其译文 (38)附录C 主要参考文献的题录及摘要 (40)附录D 主要源程序 (42)引言电池是通过能量转换获得电能的一种器件，电池可以分为一次电池与二次电池，一次电池是一次性的，二次电池可以反复循环使用。
基于单片机的电量检测系统设计
基于单片机的电量检测系统设计摘要随着电力系统电量的日益扩大和电压运行等级的不断提高，传统的电量检测系统暴露出越来越多的缺点，难以满足现代电网向自动化、数字化发展的需要。
本文首先概述了WB系列交流电量传感器的工作原理和各项工作技术指标，并做了硬件系统的设计，包括控制电路、模块转换部分、键盘输入部分、LED显示部分方面的设计。
然后介绍了ADC0809和74HC595中电子接口的各项特性，同时对单元的结构原理和功能划分进行了分析和研究，选择了合适的各种数据转换软件按。
通过分析和研究，提出了软件系统方面的设计方案，最关键的问题是A/D转换程序的设计、主程序和子程序的流程方案关键词A/D转换器LED显示器ADC0809 74HC595单片机POWER DETECTIO SYSTEM BESEDON SINGLE CHIP DESIGNABSTRACTWith the growing power system capacity and the increasing level voltage operation, the traditional amount of power detection system weaknesses exposed more and more difficult to meet the modern power grid to the automation, digital development.This paper outlines the WB series AC power sensor working principle and the work of technical indicators, and made the hardware system design, including control circuits, modules conversion component, keyboard part, LED showed that some aspects of the design. Then introduced the ADC0809 and the 74HC595 in the electronic interface properties, while the structural principles and functions of cell division was analyzed and studied, the suitable range of data conversion software by. Through analysis and research, the design of software systems, the most critical issue is A / D conversion process of design, the main program and subroutine program flow.KEYWORDS A/D conversion chip 74HC595SCM ADC0809 LED display chip目录中文摘要............................................................................................... 错误！未定义书签。
毕业设计(论文)--基于单片机蓄电池检测系统设计[管理资料]
![毕业设计(论文)--基于单片机蓄电池检测系统设计[管理资料]](https://img.taocdn.com/s3/m/828571d8915f804d2a16c132.png)
毕业设计（论文）--基于单片机蓄电池检测系统设计摘要蓄电池是电池中的一种，它的作用是能把有限的电能储存起来，在合适的地方使用。
它的工作原理就是把化学能转化为电能。
它用填满海绵状的铅板作负极，填满二氧化铅的铅板作正极，并用22～28％的稀硫酸作电解质。
在充电时，电能转化为化学能，放电时化学能又转化为电能。
AbstractEnergy can be changed in various forms of energy, one of them, the chemical energy into electrical energy conversion device called chemical batteries, the general referred to as batteries, battery cells and batteries are the original division. Discharge can not be used after the manner of charging the internal regeneration of active substances called primary cells, also known as a one-time battery. Can be used after discharge rechargeable internal activity of the establishment of renewable material, the energy stored as chemical energy, the need to discharge the chemical energy to electrical energy is converted to the battery, called the battery, also known as secondary batteries.The lead-acid storage battery group is the drive power supply or contingency power supply for many machines. So the performance of the storage battery group is directly related to the normal running of many device. It is necessary to measure batteries’ parameters accurately and frequently in order to enhance their lives.The monitor system is to take AT89S52 as the core, its chip adopt the craft of CMOS and faces to monolithic machine with memory structure. It implies the quick cleaning of the 8 inside the break source. The programmable string goes to weave, still having the spare time and dropping to give or get an electric shock the way. Its integrated degree is high, the speed is quick the power consumed is low specially suitablefor the control system of many methods, data collection. This system can measure 10 roads or 20 roads the electric voltage of electric current etc.Key words: single-chip computer; battery; detection.目录1 绪论1概述 1课题的意义 235蓄电池的工作原理 5当前蓄电池的主要检测方法 5铅酸蓄电池检测系统 663系统硬件设计888AD转换器件TLC549 1112141416系统总体电路设计204系统通信电路设计22参考文献25致谢26中英文翻译271 绪论蓄电池组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。
基于单片机控制的矿用锂电池组状态监测系统设计
第３５卷第４期V o l ．３５,N o ．４滨州学院学报J o u r n a l o f B i n z h o uU n i v e r s i t y ２０１９年８月A u g．,２０１９基于单片机控制的矿用锂电池组状态监测系统设计收稿日期:２０１９０５２３作者简介:邵明琛(１９７８ ),男,山东滕州人,讲师,硕士,主要从事机电控制研究.E Ｇm a i l :１１４２１６９６９９＠q q ．c o m 邵明琛(枣庄科技职业学院招生就业处,山东枣庄２７７０００)㊀㊀摘㊀要:针对矿用电机车的工作要求完成了锂电池组状态监测系统的功能设计,包括充放电信号监测㊁温度信号监测㊁放电维护以及对应的保护功能.在结构上,采用分布式的单片机控制方案,每个单电池具有独立的控制子单元,通过C A N 总线实现数据传输.测试结果表明,该系统所检测的电压信号与万用表测量结果之间的偏差低于１％.㊀㊀关键词:单片机;监测;系统设计;总线㊀㊀中图分类号:T P２４９㊀文献标识码:A㊀D O I :１０．１３４８６/j．c n k i ．１６７３２６１８．２０１９．０４．０１１０㊀引言随着新能源技术[１]的发展,锂电池在各个行业和领域内的应用越来越广泛.锂电池属于典型的蓄电池,具有显著的集成性和精密性特点,相比于传统的铅酸电池[２],在状态监测和智能控制管理方面有一定的优势.由于锂电池的充放电特性受温度㊁湿度等外界环境条件的影响较大,若无法及时监控蓄电池的充放电状态,将存在较大的安全和故障隐患[３４].本文以矿用电机车磷酸铁锂蓄电池组为研究对象,基于单片机控制对其工作状态进行监测和管理.对于电池组而言,若某个单电池出现故障(过充㊁过放和过热),将直接或间接地导致整个供电系统出现异常,这就要求监测系统具备对每个单电池和电池组的监测能力.１㊀系统整体设计方案１．１㊀功能设计为满足矿用电机车锂电池状态监测系统对可靠性和安全性的最优化设计要求[５],电池组的工作参数有特定的要求:备用电源的容量应小于６０A h ;在达到额定工作状态条件时,电池表面温度不可超过６０ħ;突发事件出现后,整个监测系统对电池组保护时间不低于９０h ;各个串联的单电池初始的技术参数与规格应该一致;充放电的响应时间不得超过１s .根据以上基本要求,确定整个系统的基本功能为充放电信号监测㊁温度信号监测㊁放电维护和充电均衡等[６].系统的功能分布如图１所示,其保护功能主要包括:电池充/放电过程中的电压和电流过载保护㊁各种工况下的短路保护㊁温度过载保护㊁信息采集系统的开路保护等.其中,过充和过放是电机车最常见的故障问题,也是诱发安全事故的主要因素.根据电机车的功率计算可知,满足电池组工作参数的前提要确保额定容量不小于５００A h ,额定工作电压不低于２４V .因此,系统设定当模块电压低于２２．４V 或单电池的电压低于２．７V 时,自动进入保护状态,此时将电池组的放电状态阻断,若没有相应的控制指令将保持该状态,避免过放故障.１７滨州学院学报第３５卷１．２㊀结构设计系统的总体结构如图２所示,为更好地实施功能设计,采用分布式控制方案,将硬件系统分为总控端㊁单电池分控端㊁显示端㊁通讯端等.系统采用C A N通讯方案[７],既可以有效地将所有功能模块结合成整体,又能实现单电池的参数信号监测.此外,还要求系统具备维护㊁保护和预警能力.为便于提升模块之间通讯的效率和质量,在整体控制过程中,采用局部隔离法[８]连接分块控制器与总控制器.图１㊀系统功能分布图２㊀电池组监测系统总体结构２㊀系统硬件设计２．１㊀主控制器和充放维护电路设计为提高系统的可开发性,便于后期功能改进和结构设计,采用S T M３２F１０３R B T６型处理器作为总成控制器的核心.在主控器工作时,首先对单电池的相关参数信号进行采集,该过程基于C A N１总线方案实现;然后对采集信息进行识别,根据数据发送相关控制指令,包括监测㊁保护和控制等.在隔离控制方面,选用WD５２４型隔离电源完成主控器对总线的隔离,在各个控制节点位置增设电压转换器７８０５,可将电压变为稳压５V,为C A N１网络提供电能.由矿用电机车的运行要求可知,若电池组充满后长时间不工作,需要定期对其进行一次充放电.在该系统中,主要基于继电器实现自动放电,其维护电路如图３所示.端口P２为充电设备接入端,P３为锂电池组的输入/输出端口.充电设备的工作状态由光耦确定,若充电设备故障,但仍需要继续充电,该过程可通过D１和D１８共同实现控制.K１和K３分别表示控制继电器和中间继电器,是实现电路维护的主要器件.当光耦检测到电池组正常放电工作时,R e l a y_C T L１接口将保持低电平状态,K３继电器常开触点断开,不动作.当执行充电工作时,R e l a y_C T L１接口将保持高电平状态,K３继电器随着K１继电器的动作而工作,执行放电维护任务.电路中的D１和D１８选用M B R２０１００器件,其主要工作参数为:I F＝１０A,I F S M＝１５０A,V R R M＝１００V.控制继电器K１选用了S O N G L E系列,其主要工作参数为:线圈电压为２４V D C㊁触头电压为２４V D C㊁触头电流为１A.中间继电器K３选用了施耐德系列,该类型的继电器具有插式结构,其主要的工作参数为:线圈电压为２４V D C㊁触 ２７第４期邵明琛㊀基于单片机控制的矿用锂电池组状态监测系统设计头电压为１９．２~２６．４V D C ㊁触头电流为１２A.图３㊀维护放电电路图４㊀传感器接线图２．２㊀电信号监测模块设计锂电池的工作状态以电信号的监测为依据,综合考虑煤矿装备的安全性和性价比要求,选用霍尔传感器作为电信号监测的关键器件,型号为T B C ０６D S ５系列,接线图如图４所示,最终通过L MV ３２４四路低电压轨至轨输出运算放大器输出电信号.该系列传感器可有效地隔离功率母线,其主要的工作参数为:供电电压＋５Vʃ５％,失调电压＋２．５Vʃ０．５％,可监测电流范围ʃ１２A ,初级电感值０．０１３μH ,初级电阻０．１８m Ω;可绝缘电压２．５k V ,带宽值２００k H z ,最大响应时间低于５００n s ,信号检测最大误差０．７％,信号线性度低于０．１％F S ,额定工作温度范围－４０~８５ħ.电信号监测所采用的传感器由S T M ３２系列单片机控制,采集信号范围为V R E F －ɤV I N ɤV R E F ＋.若需要获取最大的采样电流,需要将V R E F －置为０㊁V R E F ＋置为３．２V .２．３㊀温度信号监测模块设计除了充放电信号外,温度信号是状态监测系统最重要的采集信号.为了确保系统的安全性,对每一个单电池连接一个温度传感器D S １８B ２０(其内部结构如图５所示),实现多温度监测.图５㊀１８B ２０内部结构图该传感器在电池组温度检测的智能识别和传输方面有着良好的可靠性,能够根据传感器本身不同的３７滨州学院学报第３５卷序列号进行分布式数据处理.每个传感器的R OM 内部都集成了６４位序列号,可实现与单电池的一一对应.对于数据的读取,采用搜索式工作方式,即只有完全对应了相应序列号才能够执行后续操作.图６㊀１８B ２０温度检测电路为了简化整个温度检测系统的电路,设计传感器的连接结构如图６所示.系统将温度传感器D S １８B ２０的D Q 端口与主控器的I /O 端口直接相连,利于系统的直接控制.此时,每个传感器的接入电压为３．３V .文中系统的电池组由８个单电池组成,因此需要连接８个对应系列号的温度传感器.由于传感器的读数准确,工作可靠,因此无须再单独设计维护电路.２．４㊀通讯模块设计在通讯方面,系统采用C A N 总线传输方式,控制核心选用P C A ８２C ２５０系列芯片.该芯片可直接与物理总线连接,因而可有效地判定总线的工作位置以及工作状态.系统中C A N 总线通讯的隔离电路(如图７所示),能够实现良好的共模信号抑制效果,此外,保护功能也非常显著.该控制模块选用的高速光耦为６N １３７系列,抗干扰能力较强,在信号接收和发送时均能通过L E D 等显示工作状态.图７㊀C A N 总线通讯的隔离电路２．５㊀系统调试与测试为进一步确保并验证所设计锂电池组状态监测系统的工作性能和稳定性,将各个硬件模块进行接线和调试.在调试和测试过程中,通过不同的信号采集器进行信号收集,并通过信号处理模块得出电压波形;对于电路电压的对比测试,采用高精度万用表.最终将系统所采集的信号与万用表获得的结果进行比较,结果表明,系统监测信号与万用表采集信号之间的平衡偏差低于１％,由此可见,该系统具有非常高的检测精度和可靠性,适用于矿用电机车锂电池组的智能控制.３㊀结论对于矿机车而言,锂电池的充放电以及安全性能是决定工作能力的关键指标之一.文中所设计的锂电池组状态监测系统不但完全满足煤矿生产要求,而且体现了可靠性和性价比特点.该系统基于单片机控制,在设计中充分考虑充放电信号监测㊁温度信号监测㊁放电维护和充电均衡等.系统的调试和测试结果,表明了系统的高精度和可靠性.４７第４期邵明琛㊀基于单片机控制的矿用锂电池组状态监测系统设计参㊀考㊀文㊀献:[１]㊀欧阳明高．中国新能源汽车的研发及展望[J]．科技导报,２０１６,３４(６):１３２０．[２]㊀张浩,曹高萍,杨裕生．炭材料在铅酸电池中的应用[J]．电源技术,２０１０,３４(７):７２９７３３．[３]㊀李革臣．实现 本质安全性 才能有效消除锂电池安全隐患[J]．人民公交,２０１１(２):１０８．[４]㊀袁弘,张明江,李建祥,等．基于云服务的电动汽车电池安全预警系统设计[J]．计算机应用与软件,２０１４(９):６３６６．[５]㊀魏军英,李士阳．现代设计理论和方法在煤矿机械设计中的应用[J]．煤矿机械,２００７,２８(４):２３２４．[６]㊀邱斌斌,王智弘,李程,等．电池组用荷电状态均衡充电模糊控制策略[J]．电源学报,２０１５,１３(２):１１３１２０．[７]㊀姚立权,刘永刚,沈佳昱,等．基于C A N总线的智能乳化液泵站控制系统研究与开发[J]．煤炭工程,２０１５,４７(２):１３３１３５．[８]㊀柯文瑞,欧少贤,阮顺添,等．低压线路防洪自动隔离控制系统的研发与应用[J]．中国科技信息,２０１５(５):１７５１７７．D e s i g no fM i n eL i t h i u mB a t t e r y S t a t u sM o n i t o r i n gS y s t e mB a s e do n M C UC o n t r o lS H A O M i n gＧC h e n(A d m i s s i o n a n dE m p l o y m e n tD e p a r t m e n t,Z a o z h u a n g V o c a t i o n a lC o l l e g eo f S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y,Z a o z h u a n g２７７０００,C h i n a)A b s t r a c t:A c c o r d i n g t o t h ew o r k i n g r e q u i r e m e n t so fm i n i n g l o c o m o t i v e,t h e f u n c t i o nd e s i g no f l i t h iＧu mb a t t e r y c o n d i t i o nm o n i t o r i n g s y s t e mi s c o m p l e t e d,i n c l u d i n g c h a r g e a n dd i s c h a r g e s i g n a lm o n i t o r i n g, t e m p e r a t u r e s i g n a lm o n i t o r i n g,d i s c h a r g em a i n t e n a n c e,c h a r g ee q u a l i z a t i o na n dc o r r e s p o n d i n gp r o t e c t i o n f u n c t i o n s．I n s t r u c t u r e,a d i s t r i b u t e dM C Uc o n t r o l s c h e m e i s a d o p t e d．E a c h s i n g l e c e l l h a s i t s o w n c o n t r o l s u bＧu n i t,a n dd a t a t r a n s m i s s i o n i s r e a l i z e db y C A Nb u s．T h em a i nh a r d w a r e d e s i g no f t h e s y s t e mi s c o mＧp l e t e d,i n c l u d i n g t h em a i nc o n t r o l l e r,c h a r g e a n dd i s c h a r g em a i n t e n a n c e c i r c u i t,m o n i t o r i n g m o d u l eo f eＧl e c t r i c a l s i g n a l a n d t e m p e r a t u r e s i g n a l,c o m m u n i c a t i o nm o d u l e a n ds oo n．T h ed e b u g g i n g a n d t e s t i n g r eＧs u l t s s h o wt h a t t h e d e v i a t i o nb e t w e e n t h e v o l t a g e s i g n a l d e t e c t e db y t h e s y s t e ma n d t h em e a s u r e m e n t r eＧs u l t s o f t h em u l t i m e t e r i s l e s s t h a n１％．K e y w o r d s:M C U;m o n i t o r i n g;s y s t e md e s i g n;b u s(责任编辑:贾晶晶)５７。
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3.1.2电路图设计14
3.2 BQ2040部分15
3.2.1 BQ2040概述15
3.2.2电路图设计16
3.3 TM1629驱动控制LED显示部分16
3.3.1 TM1629概述16
3.3.2 LED数码管16
3.3.3电路图设计17
第四章软件系统设计18
4.1程序设计流程18
Taking into account the complexity of the detection system, accuracy, reliability, and other aspects, the article describes the design can meet the requirements of our lithium-ion battery detection.
第二章 系统总体结构设计4
2.1系统总体结构框图4
2.2单片机的选择5
2.2.1W78E365A40PL引脚说明5
2.2.2W78E365特性介绍6
2.3电池电量检测芯片BQ20407
2.3.1 BQ2040引脚说明7
2.3.2 BQ2040的检测原理8
2.4 LED驱动控制芯片TM16299
2.4.1 TM1629引脚说明9
关键字：锂离子电池BQ2040电池检测单片机LED显示
A
Compared with other types of batteries, the lithium-ion battery indispensable part of our daily lives. I believe that in the process of using lithium-ion battery, we often consider the question of not find a good power detection method. for the requirements, we design a lithium-ion battery detection system based on MCU, the detection system can meet the demand for lithium-ion battery detection in our daily lives , in order to fully grasp the charge status of the lithium-ion battery.
2.4.2 TM1629特性介绍10
2.5数据传输存储芯片24C6411
2.5.1 24C64概述11
2.5.2 24C64引脚说明11
2.5.3 24C64特性介绍12
2.6时钟芯片DS130212
2.6.1 DS1302概述12
2.6.2 DS1302引脚说明12
第三章硬件系统设计14
3.1单片机与时钟电路部分14
Key words：Lithium-ion batteryBQ2040Battery detection MCtractII
第一章 绪论1
1.1本课题研究的目的及意义1
1.2本课题研究内容1
1.3锂离子电池的放电及温度特性2
1.4锂离子电池电量检测系统的发展方向3
This paper describes the research and design of lithium-ion battery detection system based on MCU The system consists of aAnalog acquisition module,battery detectionmodule,MCU module and LEDdrivepower display modules. the article describes the characteristics of the lithium-ion battery, the battery detection principle, structure and performance of the system,, focusing on the system .
本文主要叙述了基于单片机的锂离子电池电量检测系统的研究和设计，该系统主要由模拟量采集、锂离子电池检测模块、单片机模块、以及LED驱动显示电量等相应的部分组成，介绍了锂离子电池的特点、电池电量检测原理、系统的结构及性能，重点介绍了该系统的软硬件设计等。
考虑到检测系统的复杂程度、精确性、可靠性等各个方面，本文介绍的设计方案能够满足我们对锂离子电池电量检测的要求。
河 南 科 技 学 院
毕业设计(论文)
机电学院系（院）电气工程及其自动化专业
毕业设计（论文）电动汽车电池电量显示系统
学生姓名张友轩
班级电气工程及其自动化102班
学号
指导教师宋长源
完成日期2014年5月20日
电动汽车电量显示系统
总计 毕业设计（论文）34页
表 格7个
插 图15幅
摘
锂离子电池与其他种类的电池相比有着诸多优势，已经成为我们日常生活中必不可少的一部分。相信在使用锂离子电池的过程中，我们常会考虑还剩多少电量的问题，但是又找不到好的电量检测方法，针对该要求，本文设计了一种基于单片机的锂离子电池电量检测系统，该检测系统可以满足我们日常生活中对锂离子电池电量检测的需求，以全面掌握锂离子电池的电量状态。
4.1.1初始化18
4.1.2主程序流程图19
4.1.3 AD转换与中断服务20
4.2 BQ2040总线时序21
第五章系统测试23
结 论24
参考文献25
致 谢26
附 录27
第一章
1.1
锂离子电池自问世以来，到现在已经发展成为我们每个人众多生活必需品当中的一部分，是如今人们在日常生活中使用极其广泛的一种电池。我国通讯、电力电子等相关行业的飞速发展，使人们对锂离子电池的利用率和维护工作的重视程度不断提高，锂离子电池电量检测的市场需求随之越来越大。然而现在的实际情况却是由于国内目前的一些检测设备的检测方法不精确等原因，使其不能完全满足我们对锂离子电池电量检测的需求，同时国外的同类检测设备虽然性能较好，但是价格太高，不适合我们日常检测使用。微处理器技术的发展与电池电量检测方法的不断改善，为提高锂离子电池电量检测系统的性能和降低其制造成本提供了可能。针对该要求，本文设计了一种基于单片机的锂离子电池电量检测系统，该检测系统的设计对全面掌握锂离子电池的电量状态，提高其利用率具有现实意义。本设计的研究成果如果能够得到大家的一致认同，以致今后被广泛应用于我们的日常生活当中，比如应用于生活中常用的或常见的便携式电子产品领域，这必将提高人们的日常生活质量，并且还能起到提高锂离子电池利用率的作用，从另一方面看，这也是从某种程度上响应了国家“节能减排”政策。