智能型的铅酸蓄电池管理系统
智能型铅酸电池充电器设计与实现
目前矿用永磁操动机构馈电开关智能控制器采用铅酸蓄电池作为备用电源。
传统的铅酸蓄电池充电方法有恒流限压充电和恒压限流充电，但充电效果都不是很理想，一方面这些方法充电时间过长，温升过快。
另一方面，充电过程中存在过充和欠充现象[1].专家研究表明：铅酸蓄电池充电过程对其寿命影响最大，过充电、充电不足以及温升都是引起电池故障的主要原因[2,3].基于以上原因，系统根据蓄电池的充电特性，采用基于sugeno 推理的模糊PID 控制算法，设计了以atmega16 单片机为核心的智能充电器，它能够实时采集电池充电过程中的电流、电压、温度等模拟量，使充电始终在最佳状态下进行，实现了高效、快速、无损的充电过程。
1 系统总体结构设计系统选取ATMEL 公司生产的 atmega16 单片机作为核心控制芯片。
总体结构包括：电源模块、充电主电路模块、模拟量检测模块、显示及报警模块和IGBT 驱动模块。
系统总体结构如图1 所示。
图1 系统总体结构图在充电过程中，单片机实时采集电池充电过程中的电流、电压和温度等模拟量，通过其内部的A/D 转换器将上述模拟量转化为数字量，并判断电池是否出现过压、过流和过温等故障。
若出现故障，单片机立即关断IGBT,并发出声光报警。
若检测正常，则采用基于sugeno 推理的模糊PID 控制算法产生相应占空比的PWM 脉冲来控制IGBT 开关，通过BUCK 电路对电池进行充电。
2 系统硬件电路设计2.1 充电主电路设计充电主电路其实是一个BUCK 变换器，BUCK 电路属于降压斩波电路。
充电主电路如图3 所示。
IGBT、二极管、电感L1 和电容C10 构成BUCK 电路，220V市电经变压器降压，通过整流桥整流和EMI 平滑滤波后，作为直流充电电源。
在工作过程中，PWM 控制信号的高电平脉冲出现，使IGBT 导通，电感L1 的电流不断增大，并对电容C10 储能，同时对电池充电。
此时，续流二极管因反向偏置而截止。
电动汽车用铅酸善电池智能管理系统
半导体 ） 工艺 制造 ，并设计 用于汽车和通 用的工 业应用。本设计充分利用Ｐ ７ ５ １ ８ Ｃ ９ 的特点实现对
动力 电池组的充 电电流 、放 电电流 、电压 、放 电 深度 、再 生制动反馈的 电流等进行控制 ，以防止 电池的过 充电或过放 电，判定荷 电状 态 ，选择适 当的充电模式和放 电模 式 ，对 电池进行均衡地充 电、放 电，控制并且平衡 电池组的工作 ，并对低 压 蓄 电池 的充 电、放 电进行管理 ，使各个 电池发 挥出最优性能 ，本系统结构如图１ 所示。
理系统系统可 以检测混合动力 电动 汽车 电池的充
放 电电流 、总 电压 、单体 电压 ，估算 电池荷 电状
态（ｔｔ ｆ Ｃ ａｇ ） Ｓａｅ ｏ ｈ ｒｅ，能够对蓄 电池组进行安全
收稿 日 ： １－ ９ ２ 期 ２ １ ０－ ９ ０
３ ６
监控和有效管理 ，提高蓄 电池的使用效率和可靠
为 内核结构指令集 ，改进 的１ 内部 ：１ 时钟预分频器在１ ＭＨｚｂ ２ ＃ 部时钟速率
拳 上 集器 ± 输 牛 ２成 Ｔ＝ ｝ 稳 ，一压 压 Ｌ： 电
图２ 系统 电源 电路 原理 图
３ ７
第１卷第 ｌ期 ４ ２
２ １年 １ 月 ０ １ ２
鼋 浸 擞 石 阀
本 系统 采用 的Ｐ ７ ５ １ 片 ， ８ Ｃ ９芯 该 芯 片具 有 ６ 入 １ 位 模 数 转 换 器 输 ０
而且能够使数据更加准确、可靠。
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（ ＡＤＣ ，低 电平复位 ，并采用 强大 的 ） ８Ｃ １ ｎｅ ０ ５（ ｔ 公司开发的一种微处理器） Ｉ １
电动摩托车铅酸蓄电池管理系统的设计与实现
电动摩托车铅酸蓄电池管理系统的设计与实现电动摩托车铅酸蓄电池是电动摩托车能源供应的核心组成部分。
合理高效地管理和维护这些蓄电池对电动摩托车的性能和寿命有着重要的影响。
因此，开发一个科学可行的电动摩托车铅酸蓄电池管理系统至关重要。
本文将介绍电动摩托车铅酸蓄电池管理系统的设计与实现。
铅酸蓄电池是一种比较成熟稳定的电池技术，广泛应用于各种电动交通工具，包括电动摩托车。
铅酸蓄电池的管理系统旨在确保蓄电池工作在安全可靠的范围内，并提供最佳的性能和寿命。
以下是电动摩托车铅酸蓄电池管理系统设计与实现的关键要素。
1. 电池状态监测与提示电动摩托车铅酸蓄电池的工作状态需要实时监测，以便提前警示用户。
管理系统应该能够监测电池的电压、电流、温度和剩余容量等参数，并根据这些参数提供准确的状态提示。
例如，当电池电量过低或温度过高时，管理系统应该发出警报，提醒用户进行充电或停止使用，以防止电池过度放电或过热。
2. 充电管理电池的充电过程需要受到有效管理，以确保充电安全和最佳效果。
管理系统应该能够监测充电电流和充电时间，并根据电池的状态和充电特性调整充电参数。
此外，管理系统应该具备过充保护和过放保护功能，以防止电池的充电过程中发生充电不足或充电过度的情况。
3. 储能管理电动摩托车铅酸蓄电池需要储存和释放能量，因此储能管理也是管理系统设计的重要部分。
管理系统应该能够监测电池的电量，并根据电池状态和车辆需求合理控制能量的释放和回收。
例如，在电池电量不足时，管理系统应该能够控制电动摩托车进入省电模式，延长车辆的续航里程。
4. 故障诊断与维护若电动摩托车铅酸蓄电池出现故障，管理系统应该能够对故障进行有效诊断并提供相应的维修建议。
通过对电池的工作状态进行实时监测，系统可以检测电池的故障，如温度异常、电流漏电等，从而提前发现问题并采取相应措施。
5. 数据记录与分析管理系统应该能够记录电池的工作数据，并提供数据分析功能。
通过分析电池的使用情况和性能指标，可以评估电池的寿命和性能衰减情况，为用户提供参考和建议。
铅酸蓄电池智能在线修复系统探讨
引 言
在 电力 ， 电信 和 Ｕ Ｓ等 的应 用 ， 用 的 电 池 组 大 部 分 时 问 Ｐ 备 是处于浮充 使用状态 ， 基本上在使用寿命 期间报废 的电池是因 为 酸盐 硫 化 的 问题 而 造 成 ， 际 上这 些“ 废 ” 电池 ９ ％ 以上 实 报 的 ０ 能够 经 过 ＺＮ Ｃ Ｅ 电池 维护 系统 的处 理 后 恢复 正 常 使 用 。 ＩＳ Ｈ
ｌ Ｉ Ｓ ＨＥ电池维护 系统最突 出的贡献 ＺＮ Ｃ
１１ 可为你 节省 每年 庞大 的更换 电池 费用 ．
许 多的欧美用户 多年使用经验 ， 可以节省每年更换 电池及 因 电池 中途 报废 而 造成 设 备损 坏 和停 电损失 等 费用 达 ６ ０ ８ ％。虽然， ０ 电池供应商对他们销售的电池提供 ３ ５年保证期， ～ 但至少需要 ｌ２ ～ ｄ才能更换 新的， 在这段时间是十分危险的， 依 靠 电池组 供 电的设 备处于非可靠 性状 态可能 因突 发故障而造 成设备损 坏和停 电损 失， 这些 损失可能十分 严重 ， 但是全 由客 户 自己承担的 。另外 ， 不少 电池 因各种原 因未能达到 电池供应 商许诺 的使用寿命而提前报废 ，但因过了保证期而不能更换 ， 实际上这些“ 报废 ” 的电池 ９ ％以上能够经过 ＺＮ Ｃ Ｅ电池 维 ０ ＩＳ Ｈ 护 系 统 的处 理 后 恢 复 正 常 ， 继续 使 用 直 到 使 用 寿 命 期 限 。许 多
中兴力维基站蓄电池管理
基站蓄电池管理摘要：动环监控系统是保障通信、电力系统用电质量的一套监控系统，蓄电池组是动环监控系统的一个重要监控对象。
对基站及机房来说，一旦开关电源(整流模块)输出出现故障或市电停电后发电机无法正常供电，此时蓄电池的性能就直接关系局站的生死。
所以对蓄电池的监控势在必行，刻不容缓。
目前用户关注的是蓄电池组容量管理、落后单体管理，基于此我司推出了两种解决方案：高端的蓄电池监控模块解决方案和底端的监控网管解决方案。
关键词：监控系统蓄电池容量分析充放电落后单体1前言随着通信业务的快速发展，通信基站遍布各个城市、乡镇和农村，一般每个基站配备两组300A~500A容量的阀控式铅酸蓄电池（VRLA）。
在日常基站设备维护过程中最让维护人员棘手的就是掌握基站蓄电池的容量、落后单体。
如何运用科学高效的智能检测系统来准确实时动态的反映基站蓄电池的容量，是通信维护工作中需要解决的一个实际问题，蓄电池容量的掌握可以为工程建设科学合理的投资提供理论依据，为基站停电时提供有效后备时间保障。
同时，还能大量节省人力物力，为企业降低成本增加效益。
对此我司推出了两种解决方案：高端解决方案和底端解决方案。
2蓄电池监控模块的高端解决方案此蓄电池监控模块（EBMU）具有如下功能：1、同时监测两组蓄电池的总电压、各个单体电压；每组配置最高25节单体。
2、单体电压测量兼容2V、6V、12V三种单体类型。
3、能够分析出每组蓄电池组中的落后单体，实时分析放电剩余容量，估算剩余放电时间。
能够记录7条完整的充放电曲线；4、可以测量蓄电池温度。
5、可以测量蓄电池组的充、放电电流。
6、具有一个RS422通信接口和一个以太网接口。
7、能够记录7条完整的充放电曲线。
8、具有单体电压超上下限设置告警、环境温度超上下限告警、蓄电池容量超低告警、落后单体告警等。
2.1落后单体判断蓄电池组中的落后单体的内阻相对正常单体来说较大，在放电过程中，落后单体的端电压下降也是最快的；在充电过程中落后单体的端电压也是上升最快的。
智能蓄电池远程核容系统运维管理指导意见
智能蓄电池远程核容系统运维管理指导意见中国南方电网有限责任公司2021年01月目录1 范围 (1)2 规范性引用文件 (1)3 定值管理 (1)4 运行维护管理 (2)5 试验检修管理 (3)附录 (3)1 范围1.1为强化智能蓄电池远程核容系统运维业务管理，提高公司所属各供电单位对直流远程核容系统管理工作水平，切实发挥蓄电池远程核容系统对站用直流电源的自动定期维护作用，特制定本指导意见。
1.2本指导意见适用于公司所属各供电单位所辖范围内110kV及以上电压等级变电站（发电厂）蓄电池组远程核容系统运维管理工作。
2 规范性引用文件GB/T 2900.41-2008 蓄电池名词术语GB/T 19826-2014 电力工程直流电源设备通用技术条件及安全要求GB/T 19638.2-2014 固定型阀控密封式铅酸蓄电池DL/T 459-2017 电力用直流电源设备DL/T 637-1997 阀控式密封铅酸蓄电池订货技术条件DL/T 724-2000 电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程DL/T 856-2004 电力用直流电源监控装置DL/T 1074-2007 电力用直流和交流一体化不间断电源设备DL/T 5044-2014 电力工程直流电源系统设计技术规程DL/T 5155-2016 220kV~1000kV变电站站用电设计技术规程DL/T 5161-2002 电气装置安装工程质量检验及评定规程Q/CSG 1 0011-2005 中国南方电网220kV～500kV 变电站电气技术导则Q/CSG 115001-2012 南方电网调度自动化系统不间断电源配置规范Q/CSG 1203002-2013 变电站站用交流电源系统技术规范Q/CSG 1203003-2013 变电站直流电源系统技术规范Q/CSG1206007-2017电力设备检修试验规程Q/CSG1206007-2018变电设备运维规程（试行）Q/CSG1203021-2016变电设备在线监测装置通用技术规范（试行）《防止电力生产事故的二十五项重点要求2014》 (国能安全[2014]161号)《南方电网电力系统继电保护反事故措施汇编2014年》《中国南方电网公司反事故措施(2017年版) 》《南方电网防继电保护不正确动作跨专业作业风险辨识与管控实用指南（试行）》3 定值管理3.1 直流电源系统中所有具备可整定功能的设备，包括蓄电池组远程核容装置、充电装置、监控单元、绝缘监察装置等，都应编制定值单。
基于分布式管理的智能蓄电池组监测管理系统
１ 系 统 的 总 体 结 构 和 功 能
分 布式 智 能 蓄 电池 组 监 控 系 统通 过 现 场设 备 实 现 对 电池 电 压 、电流 、温 度 、 内 阻等 各 项 数 据 的 采 集 、显 示 、超 标 报 警 、存 贮 及 远 程 通 信 ，实 时 在 线 自动 监 测 每 节 电 池 电压 、电池 组 组 端 电
技 术 ，将 各 站 点 的蓄 电池 信 息 集 中起 来 ， 于 进 便 行 有效 的 收集 、处 理 、分 析 ，实 现 分 布 式 监控 。
２ 系 统 硬 件 设 计
监 测 管 理 系 统 的 硬 件 设 备 采 用模 块 化 设 计 ， 主要 由采 集 模 块 、 控 主 机 模 块 、通 讯 模 块 和 放 监
电源 的 蓄 电池 存 系 统 中都 起 着 极 其 重 要 的 作 用 。
监 测 管 理 系统 结 构 框 图见 图 １ 系统 采 用 模 块 化 。
结 构 ，紧凑 合 理 ，各 模 块 前 后 采 用 隔 离 技 术 ，绝 缘 性 能 好 。可 靠 程 度 高 。
由于 蓄 电池 的数 量 繁 多 ，必须 借 助 计 算 机 和 网 络
（ ） 集 模 块 。Ａ／ １采 Ｄ转 换 是 该 模 块 的关 键 功 能 ．采 用 Ｔ 公 司 的 Ｔ Ｃ ５ ３ Ａ／ Ｉ Ｌ ２ ４ Ｄ转 换 芯 片 。为
压 、充 放 电 电 流 、温 度 等 各 项 参 数 。在 现 场 实 时 显示 数 据并 存 贮 ， 同时 将 电池 信 息 通 过 Ｇ ＲＳ实 Ｐ
阀控 式 铅 酸 蓄 电池 的早 期 失 效 和 日常维 护 提 供 了依 据 。
关键 词 ：阀控 式 铅 酸 蓄 电池 ；人 Ｔ 智 能 ；神 经 网络 ；专 家 诊 断 ；模 型 中 图分 类号 ： Ｐ １＋ Ｐ ９ Ｔ ３７Ｔ ３３ 文 献标 志 码 ： Ｂ 文 章 编 号 ： ０ ７ １ ８ （０ ）４ ０４ — ３ １０ — ８ １２ １ ０ — ０６ ０ １
蓄电池管理系统
蓄电池健康管理系统技术方案书目录一、蓄电池健康管理系统概述 (3)二、蓄电池健康管理系统功能 (4)三、蓄电池健康管理系统的组成 (6)四、安装示例与用户清单 (12)五、方案配置 (12)一、蓄电池健康管理系统概述阀控铅酸（VRLA）蓄电池是目前控制与信号与通信网络电源中最普遍使用的蓄电池。
目前在网运行的铅酸蓄电池组中容量劣化、备用时间不足的现象出现的频率很高，部分蓄电池的实际使用寿命远低于设计寿命；由蓄电池故障引发的爆炸、起火等恶性事故屡见不鲜。
蓄电池故障是电源系统的明显短板，对主设备的安全运行工作带来巨大风险。
控制与信号UPS供电系统的可靠性、安全性，与蓄电池系统可靠性、安全性密切相关。
如果蓄电池组管理与使用不当，将大幅降低控制与信号UPS系统的可靠性指标。
所以，在控制与信号UPS系统上，电池系统的安全运行监控、健康状态管理，是可靠性保障的最关键环节：监控到每一个单体电池的安全状态、健康状态，是控制与信号UPS系统的必备功能。
本项目通过引入蓄电池健康在线监测管理系统，对蓄电池运行状态、健康状态进行实时监控和有效管理，实现：1）确保系统工作可靠性，及早发现故障与落后电池，防患于未来2）降低火灾风险，从而有效提高IT设备运行的安全性3）满足国内、国际标准的要求（GB50174-2008；TIA942-2005 ）4）弥补电源系统维护短板，改善目前维护费时费力的被动困难局面5）降低了蓄电池提前更换的费用，提高了经济效益6）减少了废旧蓄电池的铅和硫酸对环境的破坏，绿色环保，节能减排。
二、蓄电池健康管理系统功能BHM系列蓄电池健康管理系统，对其连接的蓄电池组和电池组中各单体蓄电池参数进行实时/在线监控与检测。
包括：1)单体蓄电池内阻检测，准确反映蓄电池内在参数与劣化状态蓄电池的内阻，是蓄电池内在状态的最可靠指标。
BHM蓄电池健康管理系统通过检测每一只单体蓄电池阻抗，进行横向比较、历史数据的纵向比较等方法，准确反映蓄电池的运行参数与内在状态，并可及早期发现蓄电池劣化状态，找出落后电池，维护系统安全可靠运行。
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应用天地 A PPL ICA TION NO TES智能型的铅酸蓄电池管理系统■华侨大学 钱江凌朝东 摘 要铅酸蓄电池产业是21世纪最有发展前途和应用前景的新型绿色能源体系。
本文以MB95F136为核心,设计了一种高精度、低价位的智能型铅酸蓄电池管理系统,实现了对铅酸蓄电池温度、电量、状态的实时监测,并通过输出控制信号实现铅酸蓄电池的自我保护。
该系统还可以通过“自动更改”记录电池内部参数的变化,从而有效地适应因使用而对蓄电池电量产生的影响,能准确地计算出蓄电池的电量。
关键词铅酸蓄电池 MB95F136 智能功率模块引 言铅酸蓄电池行业与电力、交通、信息等产业发展息息相关,在汽车、叉车等运输工具和大型不间断供电电源系统中处于控制地位,是社会生产经营活动和人类生活中不可或缺的。
我国蓄电池行业规模相当庞大,应用也非常广泛,鉴于铅酸蓄电池的使用不当带来的问题(如硫化、容量减小、使用寿命缩短等),实现蓄电池的智能化管理显得非常必要,而国内目前应用于该领域的嵌入式系统产品很少。
本设计利用8位微控制器MB95F136来实现对铅酸蓄电池的智能管理,包括电池的充放电监测控制、电池容量检测及显示与报警等,从而有效地实现对铅酸蓄电池系统的智能化管理,提高了蓄电池的使用寿命,降低了维护成本。
1 系统概述本设计充分利用MB95F136的特点实现对蓄电池电压、电流及温度的实时在线监测。
智能控制系统的充放电过程,可以显示蓄电池的电量,对不正确的、或对电池寿命有较大损害的使用状况予以控制和报警提示,可以在电池需要充电时提醒用户及时充电或者切换备用电源,防止过充过放等。
为实现对铅酸蓄电池的智能化管理,系统通过实时对蓄电池的动态参数进行自动修正来获得准确的计算依据,从而计算出准确的电量和蓄电池的状态信息,并取得蓄电池的充电参数。
本文设计的蓄电池管理系统主要有以下几个功能:①实时监测蓄电池的温度,通过温度及其他参数来计算蓄电池的充放电参数,避免因使用不当或蓄电池温度过高等因素缩短蓄电池的寿命。
②实时监测蓄电池的端电压和电流,若发现电池容量小于警戒阈值,即提醒充电或自动切换备用电池。
③能通过对参数的分析计算出蓄电池的剩余容量,并通过数码管实时显示出来。
④系统能够自动修正蓄电池的内部参数来适应因使用给蓄电池带来的一些变化,还能通过控制充放电电路获得更好的充电效果。
本系统结构如图1所示。
图1 系统结构框图2 系统硬件设计2.1 系统控制核心本系统在设计上采用F2MC28FX系列单片机MB95F136作为系统的控制核心。
MB95F136在系统中不仅要实时监测蓄电池的电流、电压、温度等参数以及系统运行状态,还必须根据所采集到的数据进行处理,并对充电控制模块输出控制信号以实现对蓄电池系统的智能管理;同时,还负责实现按键控制和系统状态输出显示。
Fujit su公司的MB95F136采用的是0.35μm低漏电工艺技术,掩膜产品可以在1.8V和1μA的低耗电工作模式A PPL ICA TION NO TES 应用天地(时钟模式)下运行,流水线总线架构可提供双倍执行速度,最小指令周期为62.5ns 。
它在具备快速处理和低耗电特性的同时,配有丰富的定时器;集成1个8通道的8/10位可选A/D 转换器,可以方便地应用于系统中对电压、电流的采集。
双操作闪存也是F2MC 28FX 系列8位微控制器的特点之一,当一个程序在一个存储区中运行时,可以在另一个存储区中完成重写,从而减少外部存储器零件的数量来缩小电路板的表面积。
另外,LVD (低电压检测)以及CSV (时钟监视器)功能可以提高系统的稳定性和可靠性。
2.2 电源电路设计本系统中,为了增强系统应用的灵活性,系统电源取自于被管理的蓄电池。
为此,必须采用DC —DC 模块进行隔离。
由于选用的DC —DC 模块要求输入电压≥24V ,因此系统管理的蓄电池必须是2节以上标称为12V 的电池组,否则就需要另外设计电源电路;为了增强系统的可靠性,系统可以设置一个3V 的电池盒用于备用电池,一旦取自蓄电池的电源出现故障,系统仍能照常运行。
系统电源电路原理图如图2所示。
图2 系统电源电路原理图2.3 电流电压采集电路监测的对象主要是电池组的电压和电流。
电压由分压精密电阻取得,经过相应的放大后送至单片机的A/D 口。
蓄电池的充放电流经过0.01Ω采样电阻采样、放大,图3 电流电压采集电路然后送至单片机的A/D 端口P01。
对蓄电池进行检测的关键在于对电压采样的精确程度,因而采样电路设计得是否适当对整个系统至关重要。
由于MB95F136内嵌的A/D 转换器可以工作于5V 基准电压下,故采用图3所示的电流电压采集电路。
该电路的最大好处是,不但可以保证采样值能随蓄电池端电压的变化相应地实时变化,而且能够使数据更加准确、可靠。
该电路为典型的线性电路,根据运算放大器的特性,可计算出经过采样电路后的输出电压为0.01Ω×I ×23。
2.4 参数存储模块在系统投入工作前要进行参数(如产品序列、零点调整、蓄电池标准电压等)的设置,系统将这些参数写入EE 2PROM 中。
为了减少读/写EEPROM 的次数,在系统开机时将数据从EEPROM 中读出,保存在单片机的RAM 中。
EEPROM 的主要功能是参数数据的保存与定量备份,主要用来存储一些系统运行参数,如计算蓄电池电量的参考数据、修正系数等。
本系统采用的是具有2Kb 容量的EEPROMA T24C02。
该芯片是采用I 2C 总线协议的串行EEP 2ROM ,可在无电源状态下长期、可靠地存储系统内重要数据,工作寿命可达100万次。
I 2C 总线极大地方便了系统的设计,无须设计总线接口,且有助于缩小系统的PCB 面积和降低复杂度。
2.5 温度采集模块设计本设计采用美国Dallas 公司生产的DS18B20单总线数字式智能型温度传感器,直接将温度物理量转化为数字信号,并以总线方式传送到控制器进行数据处理。
DS18B20对于实测的温度提供了9～12位的数据和报警温度寄存器,测温范围为-55～+125℃,其中在-10～+85℃的范围内测量精度为±0.5℃。
此传感器可适用于各种领域、各种环境的自动化测量及控制系统,具有微型化、功耗低、性能高、抗干扰能力强、易配微处理器等优点。
此外,每一个DS18B20有唯一的系列号,因此多个DS18B20可以存在于同一条单线总线上,给应用带来了极大的方便。
测温电路设计如图4所示。
系统采用热传导的粘合剂将器件粘附在蓄电池表面上,管芯温度与表面温度之差大约在0.2℃之内。
当环境空气温度与被测量的蓄电池温度不同时,应将器件的背面和引线与空气隔离。
接地引图4 温度采集电路脚是通向管芯的最主要的热量路径,必须保证接地引脚也与被测温的蓄电池有良好的热接触。
2.6 可控充放电模块该模块是实际设计中的硬件难点。
它与外电网相连,对车载电池进行充电;能根据控制电路发出的指令或标志位,实现对蓄电池分阶段以不同电流充电;且有自动断电的功能,可实现智能充电。
本系统主要是针对电动车蓄电池组进应用天地 A PPL ICA TION NO TES行管理,用于给蓄电池组充电的电流都比较大。
为此,选择了基于IG BT 的智能功率模块(Intelligent Power M odule ,IPM )进行大电流充放电管理。
IPM 是先进的混合集成功率器件,由高速、低功耗的IG BT 和驱动电路及保护电路构成;内有过电压、过电流、短路和过热等故障检测电路,具有自动保护功能。
蓄电池充放电主回路如图5所示。
图5 蓄电池充放电主回路图5中,Q1和Q2集成在一个IPM 中。
Q2打开时给蓄电池组充电,Q1打开时蓄电池组通过R1放电;蓄电池组给负载供电时,Q1、Q2均闭合。
为改善功率开关器件的工作状态,主电路中采用了软开关技术。
在采用大电流充电的情况下,由于长时间对蓄电池组进行充电,电荷堆积于电池电极上而产生反向电压,实际上表现为电池内阻的增加,不但蓄电池中的有效化学物质不能完全参加化学反应,降低了蓄电池组容量的利用率,而且还会引起蓄电池组的严重发热,从而影响充电速度与质量,继而影响蓄电池组的性能和寿命。
消除它的有效方法是采用负脉冲方法:在电池两端瞬间放电去除电极上堆积的电荷,从而改变蓄电池固有的指数曲线形式的充电接受特性,提高电池的受电能力。
为此,采用了“充—停—放—充—停—放”循环充电的充电策略。
其脉冲充电特性如图6所示,时间参数由蓄电池的参数决定。
图6 蓄电池脉冲充电时序2.7 电量及状态输出指示和报警模块为降低系统复杂度及成本,本设计采用3个8段数码管来显示系统状态。
可以进行简单的参数设定,实时显示状态、温度等数据以实现较好的人机交互。
本设计采用在软件上对输入进行消抖处理的方案,并对按键状态进行连续的判断处理,直到按键松开为止,然后才执行相应的处理程序。
数据显示采用3位7段数码管动态显示方式,使用74HC595锁存动态显示数据。
本设计巧妙地将按键输入与动态显示数位选择端口共用,从而减少了单片机端口的应用,达到了系统优化及降低产品成本的目的。
报警采用的是蜂鸣器。
3 系统软件设计本系统软件设计流程如图7所示。
系统启动后,立即执行系统初始化程序,从EEPROM 中读取上次运行得到的参数。
然后开始读取温度传感器中的数据以获取当前系统温度,再调用A/D 采样子程序以获取10位精度的电压电流信号数据。
经过处理可以得到最终的蓄电池运行状态,根据不同的状态进行各自的处理程序,并将状态数据输出到数码管显示。
系统在运行时将根据已有的数据和监测到的数据,自动对参数进行修正,以准确地反映蓄电池的内部参数,实现系统管理的智能化。
图7 系统软件设计流程结 语本系统采用MB95F136作为控制器,充分利用了其外围接口多、功能强、集成高精度A/D 转换器、操作方便、实际成本低,以及便于系统模块化和小型化的优点。
系统可以实时、准确地监测蓄电池的状态和显示蓄电池的电量,在电量不足时能够自动切换电源系统以实行自我保护。
参数数据的更新依据是经过多次实验、对实测参数进行比较和运算的结果,通过实验,剩余电量计算值较未更新参数时更接近实际值。
实践证明,该智能型铅酸蓄电池管理系统智能化程度高、测量准确,能及时发现并控制对蓄电池的不当使用,提供自我保护,并能够准确地判断系统的运行状态,不仅大大提高了被供电系统的稳定性,而且有助于提高蓄电池的使用寿命和效率。
参考文献[1]费万民,张艳莉,解红军.蓄电池管理系统及其实现[J ].电力自动化设备,2001(8).[2]孙逢春,张承宁,郭海涛.电动汽车电池管理系统和剩余容量计研究[J ].北京理工大学学报,1998(2).[3]袁方伟,陈思忠.电动汽车电池管理系统的研究[J ].汽车研究与开发,2003(3).[4]朱松然.铅蓄电池技术[M ].北京:机械工业出版社,2002.[5]宋海斌,常越.基于TMS320F2407A 的蓄电池管理系统的设计[J ].低压电器,2005(7).钱江(硕士研究生),研究方向为集成全功能系统、FP GA 设计与应用、嵌入式系统;凌朝东(副教授),主要从事微电子、集成电路、FP 2GA 的设计研究。