蓄电池状态监测和能量管理系统软件设计(附件)
摘要：随着社会和工业技术的发展，越来越多的领域利用蓄电池来提供不间断能源供应的保障。在实际使用中，如果蓄电池出现一些故障，而且没有及时发觉并解决故障，这将会导致极其严重的后果和无法估量的损失。本次设计充分分析了国内外现有的蓄电池监测技术，选择了以STC89C52单片机为核心的设计，设计包括5个模块，分别是主程序模块、温度测量模块、数模转换模块、LCD显示模块、通讯模块。程序代码编辑和编译在Keil上完成，利用proteus进行软件仿真，与硬件同学联合调试完成设计。关键词：蓄电池；单片机STC89C52；监测；仿真； 目 录
1 引言 1
1.1 课题背景 1
1.2 蓄电池检测系统国内外发展现状 1
2 系统总体设计方案 3
2.1 系统硬件框图 3
2.2 蓄电池各项参数检测的实现 3
2.2.1 电压检测 3
2.2.2 电流检测 4
2.2.3温度检测 5
2.2.4 电池容量计算 5
2.3 上位机通信 6
2.4 单片机控制电路 7
3 蓄电池检测系统软件模块设计 7
3.1软件开发环境Keil介绍 7
3.2 主程序模块 8
3.3 LCD显示模块 9
3.4 温度检测模块 10
3.5 A/D模数转换模块 12
3.6 通讯模块 13
4 软件仿真与调试 14
4.1 Proteus简介 14
4.2 软件仿真 15
4.3软硬件联调 18
结 论 19
致 谢 20
参 考 文 献 21
附录 22
1 引言
1.1 课题背景
随着社会和工业技术的发展，越来越多的领域使用蓄电池来提供不间断能源供应的保障，例如，在如今各式各样的交通工具中，像飞机、轮船、火车、汽车等，都装有蓄电池。同时，蓄电池还在通讯和金融行业作为重要的后备电源存在。这些场合对不间断的能源供应拥有极高的要求，同时对蓄电池日常维护和状态检测的要求也非常严格。在这些
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
/> 附录 22
1 引言
1.1 课题背景
随着社会和工业技术的发展，越来越多的领域使用蓄电池来提供不间断能源供应的保障，例如，在如今各式各样的交通工具中，像飞机、轮船、火车、汽车等，都装有蓄电池。同时，蓄电池还在通讯和金融行业作为重要的后备电源存在。这些场合对不间断的能源供应拥有极高的要求，同时对蓄电池日常维护和状态检测的要求也非常严格。在这些场合中，如果蓄电池出现一些故障，并且没有及时的发现和解决故障，这将会导致极其严重的后果和无法估量的损失。除了需要改进生产技术要素，另外还需要重视电池的使用管理这个环节。合理的电池管理系统对提高电池的寿命非常有效。因此正确估计蓄电池的剩余电量就成了电池管理系统中所需面临的的主要问题。如果能够有效的解决这个问题，我们就能在达到能量管理系统的要求的同时，避免损害蓄电池，并且对蓄电池所提供的电能进行合理的分配使用，以达到延长蓄电池寿命的目的。
在很长的一段时间里，蓄电池被用作主要的稳定直流电源，在我们的日常生活中，蓄电池的使用和我们的生活是密不可分的，被广泛地应用于各个领域之中，所以开发畜电池管理系统将会有利于蓄电池的合理运行，并且能够降低蓄电池出现事故的几率，避免人们的财产受到损失，这种系统的应用拥有非常广阔的前景。本次设计中，我们主要实现了状态监测这一块的功能，实时了解蓄电池的基本状况，为提前发现隐患蓄电池提供了依据。蓄电池寿命的延长，持续供电的保证以及确保应用系统的安全运行等问题的解决对整个电源行业的发展有着重要的意义，对人们的生活将会提供更有效的安全保证。
1.2 蓄电池检测系统国内外发展现状
随着蓄电池的广泛应用，人们对蓄电池的研究也越来越深入，现在的蓄电池寿命得到了提高，容量也越来越大，使用的安全性也越来越高。为了更好的管理蓄电池，人们开始着手于对蓄电池的自动化检测监控的研究，这也是我们课题所需要达到的目的。
在整个蓄电池监测系统中，我们需要实现的一个重要功能是对蓄电池电压进行监测。现在的蓄电池监测的主要方向在于对电池组中单电池电压的监测，这是一个难点也是蓄电池监测所需要解决的一个重点。当下，在这个系统的研究中，有人提出了通过使用继电器来切换电池组中的单个电池，但是这样做有非常明显的缺点，由于加入了继电器，会使得电池组的体积变大，成本也会提高，运行的速度也会变慢。还有人提出通过使用大电解容器和光电隔离器件来组成数据采样电路，使用此电路来测量电池组中单个电池的电压，不过这种方法也有很多缺点，其中，在A/D转换的时候会使得电容两侧的电压发生变化，从而导致了监测的精度偏低，而且电容充放电的时间也受到了很多因素的制约，会使得采样的时间过长，这些缺点如果无法解决，这种方法就很难应用到实际生产当中。
因为电池的性能和电池内阻有密切的关系，我们可以通过对蓄电池的内阻进行监测达到监测蓄电池自身状况的目的。当前国际上有两家公司主要对蓄电池内阻测量仪器进行开发，他们分别是Midtronics和AVO两家公司，他们通过交流装置向电池组或者单体电池导入一个低频的交流电信号，同时测量通过蓄电池的交流电信号和每个单体电池的交流电压最后得出蓄电池的电导值或电阻值，从而达到监测蓄电池的目的。同时还有两家公司主要开发蓄电池测试设备，分别为瑞士的Lem公司和美国的Alber公司[1]。其中，Alber公司研究开发出了全自动的电池容量测试仪、蓄电池内阻测试仪和全功能蓄电池监控系统，而且他们公司拥有70A大电流放电测内阻的这项专利。通过采用大电流放电法（70A~100A），监测的精度能够达到0.1%的程度，与此同时，可以很好的去除电池组自身寄生电感和电容的影响，而且在进行系统测试的时侯，可以使之免去电磁干扰以及充电器纹波电流的影响，不过因为用到的负载块承载的电流功率比较大，所以这会存在一定的安全问题。而Lem公司主要开发的是能够同时监测电池电压、温度和内阻的电池管理系统。这种系统的整体体积较小，组装也比较便利，因为是通过交流法监测电池的内阻，监测的信号比较容易收到谐波电流和波纹电流的干扰。
目前国内已开发出在线式电池检测仪，如上海顺盟公司、上海齐纳公司、杭州华塑加达网络科技的HBA-1001、西安柯蓝公司的CR-AC24/05和CR-AG48等产品。他们通过VOLT法来检测蓄电池，这些蓄电池在线监测产品都有对内阻、电压、容量的测量和对蓄电池异常状态的检测[6]。同时，在国内的学术界，蓄电池的在线监测方法也是热门的研究课题。2004年，肖建设计了IR综合分析法为基础的蓄电池在线监测的主控和监控系统，在硬件上完成了CPU控制系统、检测传感器选型、A/D转换电路、电源设计、抗干扰研究，此蓄电池检测系统能够实现远程遥测，多点检测[4]。2009年，史相玲提出了一种基于EP9315处理器和嵌入式操作系统的设计方案，系统能够在线监测蓄电池的电压、内阻、电流、温度等参数，并且能够对电池容量进行预测[3]。
如何提前发现故障电池，确保电池组供电系统的安全运行，并指导蓄电池组在正确的参数下运行，延长蓄电池的使用寿
1 引言 1
1.1 课题背景 1
1.2 蓄电池检测系统国内外发展现状 1
2 系统总体设计方案 3
2.1 系统硬件框图 3
2.2 蓄电池各项参数检测的实现 3
2.2.1 电压检测 3
2.2.2 电流检测 4
2.2.3温度检测 5
2.2.4 电池容量计算 5
2.3 上位机通信 6
2.4 单片机控制电路 7
3 蓄电池检测系统软件模块设计 7
3.1软件开发环境Keil介绍 7
3.2 主程序模块 8
3.3 LCD显示模块 9
3.4 温度检测模块 10
3.5 A/D模数转换模块 12
3.6 通讯模块 13
4 软件仿真与调试 14
4.1 Proteus简介 14
4.2 软件仿真 15
4.3软硬件联调 18
结 论 19
致 谢 20
参 考 文 献 21
附录 22
1 引言
1.1 课题背景
随着社会和工业技术的发展，越来越多的领域使用蓄电池来提供不间断能源供应的保障，例如，在如今各式各样的交通工具中，像飞机、轮船、火车、汽车等，都装有蓄电池。同时，蓄电池还在通讯和金融行业作为重要的后备电源存在。这些场合对不间断的能源供应拥有极高的要求，同时对蓄电池日常维护和状态检测的要求也非常严格。在这些
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
/> 附录 22
1 引言
1.1 课题背景
随着社会和工业技术的发展，越来越多的领域使用蓄电池来提供不间断能源供应的保障，例如，在如今各式各样的交通工具中，像飞机、轮船、火车、汽车等，都装有蓄电池。同时，蓄电池还在通讯和金融行业作为重要的后备电源存在。这些场合对不间断的能源供应拥有极高的要求，同时对蓄电池日常维护和状态检测的要求也非常严格。在这些场合中，如果蓄电池出现一些故障，并且没有及时的发现和解决故障，这将会导致极其严重的后果和无法估量的损失。除了需要改进生产技术要素，另外还需要重视电池的使用管理这个环节。合理的电池管理系统对提高电池的寿命非常有效。因此正确估计蓄电池的剩余电量就成了电池管理系统中所需面临的的主要问题。如果能够有效的解决这个问题，我们就能在达到能量管理系统的要求的同时，避免损害蓄电池，并且对蓄电池所提供的电能进行合理的分配使用，以达到延长蓄电池寿命的目的。
在很长的一段时间里，蓄电池被用作主要的稳定直流电源，在我们的日常生活中，蓄电池的使用和我们的生活是密不可分的，被广泛地应用于各个领域之中，所以开发畜电池管理系统将会有利于蓄电池的合理运行，并且能够降低蓄电池出现事故的几率，避免人们的财产受到损失，这种系统的应用拥有非常广阔的前景。本次设计中，我们主要实现了状态监测这一块的功能，实时了解蓄电池的基本状况，为提前发现隐患蓄电池提供了依据。蓄电池寿命的延长，持续供电的保证以及确保应用系统的安全运行等问题的解决对整个电源行业的发展有着重要的意义，对人们的生活将会提供更有效的安全保证。
1.2 蓄电池检测系统国内外发展现状
随着蓄电池的广泛应用，人们对蓄电池的研究也越来越深入，现在的蓄电池寿命得到了提高，容量也越来越大，使用的安全性也越来越高。为了更好的管理蓄电池，人们开始着手于对蓄电池的自动化检测监控的研究，这也是我们课题所需要达到的目的。
在整个蓄电池监测系统中，我们需要实现的一个重要功能是对蓄电池电压进行监测。现在的蓄电池监测的主要方向在于对电池组中单电池电压的监测，这是一个难点也是蓄电池监测所需要解决的一个重点。当下，在这个系统的研究中，有人提出了通过使用继电器来切换电池组中的单个电池，但是这样做有非常明显的缺点，由于加入了继电器，会使得电池组的体积变大，成本也会提高，运行的速度也会变慢。还有人提出通过使用大电解容器和光电隔离器件来组成数据采样电路，使用此电路来测量电池组中单个电池的电压，不过这种方法也有很多缺点，其中，在A/D转换的时候会使得电容两侧的电压发生变化，从而导致了监测的精度偏低，而且电容充放电的时间也受到了很多因素的制约，会使得采样的时间过长，这些缺点如果无法解决，这种方法就很难应用到实际生产当中。
因为电池的性能和电池内阻有密切的关系，我们可以通过对蓄电池的内阻进行监测达到监测蓄电池自身状况的目的。当前国际上有两家公司主要对蓄电池内阻测量仪器进行开发，他们分别是Midtronics和AVO两家公司，他们通过交流装置向电池组或者单体电池导入一个低频的交流电信号，同时测量通过蓄电池的交流电信号和每个单体电池的交流电压最后得出蓄电池的电导值或电阻值，从而达到监测蓄电池的目的。同时还有两家公司主要开发蓄电池测试设备，分别为瑞士的Lem公司和美国的Alber公司[1]。其中，Alber公司研究开发出了全自动的电池容量测试仪、蓄电池内阻测试仪和全功能蓄电池监控系统，而且他们公司拥有70A大电流放电测内阻的这项专利。通过采用大电流放电法（70A~100A），监测的精度能够达到0.1%的程度，与此同时，可以很好的去除电池组自身寄生电感和电容的影响，而且在进行系统测试的时侯，可以使之免去电磁干扰以及充电器纹波电流的影响，不过因为用到的负载块承载的电流功率比较大，所以这会存在一定的安全问题。而Lem公司主要开发的是能够同时监测电池电压、温度和内阻的电池管理系统。这种系统的整体体积较小，组装也比较便利，因为是通过交流法监测电池的内阻，监测的信号比较容易收到谐波电流和波纹电流的干扰。
目前国内已开发出在线式电池检测仪，如上海顺盟公司、上海齐纳公司、杭州华塑加达网络科技的HBA-1001、西安柯蓝公司的CR-AC24/05和CR-AG48等产品。他们通过VOLT法来检测蓄电池，这些蓄电池在线监测产品都有对内阻、电压、容量的测量和对蓄电池异常状态的检测[6]。同时，在国内的学术界，蓄电池的在线监测方法也是热门的研究课题。2004年，肖建设计了IR综合分析法为基础的蓄电池在线监测的主控和监控系统，在硬件上完成了CPU控制系统、检测传感器选型、A/D转换电路、电源设计、抗干扰研究，此蓄电池检测系统能够实现远程遥测，多点检测[4]。2009年，史相玲提出了一种基于EP9315处理器和嵌入式操作系统的设计方案，系统能够在线监测蓄电池的电压、内阻、电流、温度等参数，并且能够对电池容量进行预测[3]。
如何提前发现故障电池，确保电池组供电系统的安全运行，并指导蓄电池组在正确的参数下运行，延长蓄电池的使用寿
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/dzxx/dzkxyjs/1965.html
