汽車蓄電池電壓監(jiān)視器設(shè)計(jì)說明

1、 . . . GuangdongCollege of Industry & Commerce畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）Graduation Paper題目：汽車蓄電池電壓監(jiān)視器設(shè)計(jì)Design of automotive battery voltage monitor系 別： 電氣自動(dòng)化系 班 級(jí)： 08汽車電子技術(shù) 學(xué)生： 海成 學(xué) 號(hào)： 0822115 指導(dǎo)老師： 文龍 完成日期： 2011年4月27日 目錄摘要 第一章   緒 論 1.1 課題研究的背景 1.2課題研究的意義 1.3課題研究的容

2、60;第二章 蓄電池 2.1 蓄電池的應(yīng)用 2.2 蓄電池的分類與特點(diǎn) 2.3常用的蓄電池分類與特點(diǎn) 第三章 蓄電池的檢測(cè)方法與管理思路第四章 蓄電池方案設(shè)計(jì)選擇 4.1常見的蓄電池電壓監(jiān)測(cè)方案  第五章  系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 5.1單片機(jī)控制蓄電池電壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)5.2單片機(jī)控制蓄電池電壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)結(jié)論 參考文獻(xiàn)  摘要現(xiàn)在的汽車，無論是汽油車還是柴油車 ，其發(fā)動(dòng)機(jī)都是通過蓄 電池作 電源用啟動(dòng)機(jī)來帶 動(dòng)發(fā) 動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，使之達(dá)到可靠啟動(dòng)的最低轉(zhuǎn)速 ，從而使得發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火

3、、工作。所不同的是：對(duì)汽油機(jī)來說，使它可靠地啟動(dòng)要有 3個(gè)條件，第 l是汽缸中吸八可靠著火的 混合氣體 第 2是在壓縮沖程終了時(shí)，混合氣體要具 有一定的溫度和壓力，使第 1次爆發(fā)燃燒后，發(fā)動(dòng)機(jī)能繼續(xù)工作；第 3是點(diǎn)火裝置舷發(fā)出可靠的火花。而柴油機(jī)是靠壓縮點(diǎn)火 對(duì)汽油機(jī)來說 ，如果轉(zhuǎn)蘧過低 ，活塞與缸壁漏氣多、熱量損失過多、且進(jìn)氣流速過低，汽油霧化不 良，將會(huì)導(dǎo)致汽缸混合氣體不易著火 ，因此發(fā) 動(dòng)機(jī)也就不易發(fā)動(dòng)起來根據(jù)汽化條件，在周圍介質(zhì)溫度為 O6'C時(shí) ，汽油 機(jī)的最小啟動(dòng)轉(zhuǎn)速一般不低 于 5'mir,。對(duì)柴油機(jī)來說，雖靠壓縮點(diǎn)火 ，但也取決于壓縮2中程終了時(shí)的空氣溫度 。這

4、也與周圍介質(zhì)溫度、汽缸壁的溫度和壓縮時(shí)間的長(zhǎng)短有關(guān)，而這些也 直接 與 曲軸轉(zhuǎn) 速盼 大小 有關(guān) 。若轉(zhuǎn) 速低 ，則壓縮時(shí)間長(zhǎng),散熱 、漏氣就嚴(yán)重 ，就會(huì)使壓縮行程終了時(shí)的空氣溫度和壓力降低 ，使燃料不易著火 ，發(fā)動(dòng)機(jī)便不能發(fā) 動(dòng)，一般 柴油機(jī)的最小啟動(dòng)轉(zhuǎn)建 比汽袖機(jī)要高，通常 為 100200rmin因此，蓄電池作為汽車啟動(dòng)機(jī)的電源 ，其電壓和容量必須滿足啟動(dòng)機(jī)將發(fā) 動(dòng)機(jī)拖動(dòng)到一定的啟動(dòng)轉(zhuǎn)速的要求。又因啟動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流很大 (通常 汽油機(jī) 為 200 600A榮 油機(jī) 為 l000A)，當(dāng)蓄電池虧電較多或 部損壞時(shí)，就很難使啟動(dòng)機(jī)將發(fā)動(dòng)機(jī)拖動(dòng)到所需的啟動(dòng)轉(zhuǎn)速，或根本不可 能使啟動(dòng)機(jī)運(yùn)行 ?，F(xiàn)

5、在國(guó)許多車上裝置了手動(dòng)的或電磁式的蓄電池電源總開關(guān)。汽車在停車時(shí) ，斷開此總開關(guān) ，可避免蓄 電池 自放電。但是，汽車行駛時(shí) 駕駛員對(duì)蓄電 ,池的實(shí)際情況并不知道 ，只能在啟動(dòng)時(shí) 從 啟動(dòng)機(jī)的有力與無力 或是接通車燈 ，觀察燈光的明亮情況 ，來判斷蓄電池的好壞。因此 ，在車上有必要增設(shè)一種汽車在行駛過程中以與在停車后，都可以監(jiān)視蓄電池是否完好的裝置，這樣就可以隨時(shí)隨地監(jiān)視蓄電池與汽車。關(guān)鍵詞：蓄電池; 高壓;電流；自放電；監(jiān)視；第一章：緒論1.1課題研究背景目前，蓄電池不僅作為電源在鐵路，電力，傳統(tǒng)汽車等行業(yè)發(fā)揮著重要的作用。而且也已經(jīng)開始作為動(dòng)力電源或動(dòng)力輔助電源應(yīng)用于電動(dòng)汽車（EV）和混合

6、動(dòng)力汽車（HEV）領(lǐng)域。由于單只電池的額定電壓較低，不能滿足實(shí)際需要，因此實(shí)際應(yīng)用過程中往往將多只電池串聯(lián)使用。如果某一只蓄電池出現(xiàn)故障不能與時(shí)被發(fā)現(xiàn)，會(huì)造成整組蓄電池的性能下降，甚至很快損壞。因此對(duì)沒一只電池的監(jiān)測(cè)是非常必要的。本論文提出一種檢測(cè)電路，可以同時(shí)測(cè)量蓄電池電壓和溫度，上位機(jī)可以根據(jù)測(cè)量結(jié)果判斷蓄電池的性能的好壞，完成實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能。而且利用多只檢測(cè)模塊可以方便地組成分布式測(cè)量系統(tǒng)。1.2課題研究的意義新材料電池領(lǐng)域其實(shí)有許多技術(shù)路線，但本質(zhì)上都和半導(dǎo)體技術(shù)中控制材料導(dǎo)電性的原理相通。目前，最普與的新材料電池方向是鋰的過渡金屬氧化物材料。在這一方向上，又存在諸如鈷酸鋰、鎳酸鋰和錳酸

7、鋰。上述三種中，鈷酸鋰的成本較高，資源貧乏，毒性大；鎳酸鋰的制備困難，熱穩(wěn)定性差；錳酸鋰的容量較低，循環(huán)穩(wěn)定性較差。由于鈷酸鋰的改性材料的產(chǎn)業(yè)化比較容易，目前已經(jīng)用在手機(jī)、筆記本電腦等移動(dòng)設(shè)備上，但如用到電動(dòng)車甚至更大型的儲(chǔ)能方面，其成本、安全性和環(huán)保性都差很遠(yuǎn)。因此，要想往電動(dòng)車甚至更大型設(shè)備的儲(chǔ)能蓄電池上前進(jìn)，必須有新材料的技術(shù)突破。就是在這個(gè)時(shí)候，磷酸亞鐵鋰出現(xiàn)了。1997年就有美國(guó)、加拿大等國(guó)的科學(xué)家提出了磷酸亞鐵鋰電池的方向，但如何提高這種材料的導(dǎo)電率和能量密度一直是其產(chǎn)業(yè)化道路上的難題 2003年非典期間，有色金屬研究院超導(dǎo)研究部的研究員段鎮(zhèn)忠一個(gè)人在實(shí)驗(yàn)室里做著實(shí)驗(yàn)，難得的清靜讓

8、他的實(shí)驗(yàn)效率明顯提高。有“超導(dǎo)”研究背景的他，利用量子力學(xué)第一性原理計(jì)算出磷酸亞鐵鋰的結(jié)構(gòu)性質(zhì)，并引入氧空位改變材料原子之間的寬度（類似芯片工業(yè)做的事情）。這些應(yīng)用基本原理完成的實(shí)驗(yàn)，卻意義重大。段鎮(zhèn)忠制備的磷酸亞鐵鋰的導(dǎo)電率明顯提高，實(shí)驗(yàn)室電容量達(dá)到每克160毫安時(shí)，文獻(xiàn)上推算的理論值也不過是 170。而后來業(yè)界流行走加拿大人申請(qǐng)專利的碳包裹路線，雖然也可制備出導(dǎo)電率較高的磷酸亞鐵鋰，但由此帶來一系列新問題會(huì)使制備工藝復(fù)雜化，而段鎮(zhèn)忠引入氧空位的方法則便于簡(jiǎn)化工業(yè)化生產(chǎn)的流程，也就能保證產(chǎn)出的材料質(zhì)量更穩(wěn)定，同時(shí)規(guī)避了國(guó)外專利保護(hù)的風(fēng)險(xiǎn)。至此，中國(guó)在動(dòng)力車電池乃至大型儲(chǔ)能蓄電池方面的研究和產(chǎn)

9、業(yè)化，達(dá)到了世界領(lǐng)先地位，和加拿大Phostech、美國(guó)Valence和A123公司等電池巨頭可以說基本處在并駕齊驅(qū)的位置。與光伏產(chǎn)業(yè)的多晶硅材料提純一樣，由于中國(guó)具備物理學(xué)以與基礎(chǔ)材料科學(xué)方面的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，并且有巨大的市場(chǎng)前景作為對(duì)企業(yè)家的激勵(lì)，以磷酸亞鐵鋰材料電池為核心的新能源產(chǎn)業(yè)，勢(shì)必會(huì)像光伏產(chǎn)業(yè)一樣，在研發(fā)和市場(chǎng)的雙重驅(qū)動(dòng)力下迅速崛起！1.3課題研究的容迫于環(huán)境污染和石油資源短缺的壓力，為實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，混合動(dòng)力汽車已成為21世紀(jì)汽車工業(yè)的發(fā)展方向。國(guó)外專家的共識(shí)是：混合動(dòng)力電動(dòng)汽車不只是電動(dòng)汽車的一個(gè)過渡階段，而是汽車工業(yè)即將面臨的一場(chǎng)新的革命。由于混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的行駛工況十分復(fù)

10、雜，對(duì)蓄電池的壽命影響很大，而鎳氫蓄電池的使用壽命有限。因此，對(duì)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池組進(jìn)行能量管理，是十分必要的。但是電池能量管理系統(tǒng)成本昂貴，電路復(fù)雜，而且電池在充放電過程中的化學(xué)變化也很復(fù)雜，要精確計(jì)算和預(yù)測(cè)電池的荷電狀態(tài)和剩余能量與壽命是很困難的，到目前為止，這一技術(shù)仍在研究發(fā)展中。本文在蓄電池試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，分析和研究Ni-MH蓄電池充放電特性與其影響因素，建立了電池阻、電動(dòng)勢(shì)模型，提出了安時(shí)能量守恒開路電壓算法（AhCOEOCU法）預(yù)測(cè)蓄電池的剩余能量和荷電狀態(tài)計(jì)算方法，并進(jìn)行溫度、循環(huán)使用壽命、自放電等補(bǔ)償，從而建立了蓄電池的充放電模型。根據(jù)國(guó)外各種形式混合動(dòng)力汽車蓄電池的應(yīng)用

11、分析，選擇了蓄電池的比功率和容量；并進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)，利用樣條插值方法構(gòu)造了發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩模型，根據(jù)混合動(dòng)力的控制策略，結(jié)合長(zhǎng)安羚羊混合動(dòng)力汽車進(jìn)行仿真計(jì)算，以確定混合動(dòng)力汽車蓄電池電壓。在蓄電池充放電試驗(yàn)研究、理論分析和參數(shù)選擇的基礎(chǔ)上，進(jìn)行放電模型的驗(yàn)證，得到了與實(shí)際相符的結(jié)果；同時(shí)，對(duì)蓄電池快速充電方法進(jìn)行比較，應(yīng)用脈沖分階段恒流快速充電方法進(jìn)行蓄電池快速充電控制仿真計(jì)算，得到了滿意的結(jié)果。進(jìn)行了混合動(dòng)力汽車Ni-MH電池管理系統(tǒng)的研究和設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)不僅能夠準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)電池組中各單塊電池的工作性能如充放電電流、電壓、溫度等，具有早期故障診斷和報(bào)警功能，防止電池的過充電和過放電，而且能夠提供直觀的

12、電池組剩余能量值和荷電狀態(tài)。第二章：蓄電池2.1 蓄電池的應(yīng)用隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，燃油汽車擁有量劇增，汽車尾氣排放成為城市大氣污染的主要來源之一，為此中國(guó)政府將環(huán)境保護(hù)作為實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要容，國(guó)家于1996年啟動(dòng)汽車重大科技產(chǎn)業(yè)化工程項(xiàng)目，包括概念車的研制，電動(dòng)車關(guān)鍵部件攻關(guān)（電池、電池管理等）。作為電動(dòng)車動(dòng)力電池的研究種類很多，有鉛酸電池、鎘鎳電池、氫鎳電池、鈉-氯化鎳電池、鋰離子電池、燃料電池等。根據(jù)中國(guó)電動(dòng)車發(fā)展計(jì)劃，期望將公交車、出租車作為電動(dòng)車使用的首要地位，因此需要發(fā)展價(jià)格低廉的電動(dòng)車電池，1991年國(guó)家將電動(dòng)車鉛酸電池的研究開發(fā)列為重點(diǎn)項(xiàng)目，目前存在的最大問題是電池均勻一

13、致性差。2.2 蓄電池的分類與特點(diǎn)目前，我們常用的蓄電池主要分為三類,分別為普通蓄電池、干荷蓄電池和免維護(hù)蓄電池三種。1)普通蓄電池；普通蓄電池的極板是由鉛和鉛的氧化物構(gòu)成，電解液是硫酸的水溶液。它的主要優(yōu)點(diǎn)是電壓穩(wěn)定、價(jià)格便宜;缺點(diǎn)是比能低(即每公斤蓄電池存儲(chǔ)的電能)、使用壽命短和日常維護(hù)頻繁。2)干荷蓄電池：它的全稱是干式荷電鉛酸蓄電池，它的主要特點(diǎn)是負(fù)極板有較高的儲(chǔ)電能力，在完全干燥狀態(tài)下，能在兩年保存所得到的電量，使用時(shí)，只需加入電解液，等過2030分鐘就可使用。3)免維護(hù)蓄電池：免維護(hù)蓄電池由于自身結(jié)構(gòu)上的優(yōu)勢(shì)，電解液的消耗量非常小，在使用壽命基本不需要補(bǔ)充蒸餾水。它還具有耐震、耐高

14、溫、體積小、自放電小的特點(diǎn)。使用壽命一般為普通蓄電池的兩倍。市場(chǎng)上的免維護(hù)蓄電池也有兩種：第一種在購(gòu)買時(shí)一次性加電解液以后使用中不需要維護(hù)(添加補(bǔ)充液);另一種是電池本身2出廠時(shí)就已經(jīng)加好電解液并封死，用戶根本就不能加補(bǔ)充液。2.3常用的蓄電池分類與特點(diǎn)蓄電池的結(jié)構(gòu)目前，我們常用的蓄電池主要分為三類,分別為普通蓄電池、干荷蓄電池和免維護(hù)蓄電池三種。1）普通蓄電池；普通蓄電池的極板是由鉛和鉛的氧化物構(gòu)成，電解液是硫酸的水溶液。它的主要優(yōu)點(diǎn)是電壓穩(wěn)定、價(jià)格便宜；缺點(diǎn)是比能低(即每公斤蓄電池存儲(chǔ)的電能)、使用壽命短和日常維護(hù)頻繁。2）干荷蓄電池：它的全稱是干式荷電鉛酸蓄電池，它的主要特點(diǎn)是負(fù)極板有較

15、高的儲(chǔ)電能力，在完全干燥狀態(tài)下，能在兩年保存所得到的電量，使用時(shí)，只需加入電解液，等過2030分鐘就可使用。3）免維護(hù)蓄電池：免維護(hù)蓄電池由于自身結(jié)構(gòu)上的優(yōu)勢(shì)，電解液的消耗量非常小，在使用壽命基本不需要補(bǔ)充蒸餾水。它還具有耐震、耐高溫、體積小、自放電小的特點(diǎn)。使用壽命一般為普通蓄電池的兩倍。市場(chǎng)上的免維護(hù)蓄電池也有兩種：第一種在購(gòu)買時(shí)一次性加電解液以后使用中不需要維護(hù)(添加補(bǔ)充液)；另一種是電池本身出廠時(shí)就已經(jīng)加好電解液并封死，用戶根本就不能加補(bǔ)充液。蓄電池的結(jié)構(gòu)一般的蓄電池鉛酸蓄電池是由正負(fù)極板、隔板、殼體、電解液和接線樁頭等組成，其放電的化學(xué)反應(yīng)是依靠正極板活性物質(zhì)(二氧化鉛和鉛)和負(fù)極板

16、活性物質(zhì)(海綿狀純鉛)在電解液(稀硫酸溶液)的作用下進(jìn)行，其中極板的柵架，傳統(tǒng)蓄電池用鉛銻合金制造，免維護(hù)蓄電池是用鉛鈣合金制造，前者用銻，后者用鈣，這是兩者的根本區(qū)別點(diǎn)。不同的材料就會(huì)產(chǎn)生不同的現(xiàn)象：傳統(tǒng)蓄電池在使用過程中會(huì)發(fā)生減液現(xiàn)象，這是因?yàn)闁偶苌系匿R會(huì)污染負(fù)極板上的海綿狀純鉛，減弱了完全充電后蓄電池的反電動(dòng)勢(shì)，造成水的過度分解，大量氧氣和氫氣分別從正負(fù)極板上逸出，使電解液減少。用鈣代替銻，就可以改變完全充電后的蓄電池的反電動(dòng)勢(shì)，減少過充電流，液體氣化速度減低，從而減低了電解液的損失。由于免維護(hù)蓄電池采用鉛鈣合金柵架，充電時(shí)產(chǎn)生的水分解量少，水份蒸發(fā)量低，加上外殼采用密封結(jié)構(gòu)，釋放出來的

17、硫酸氣體也很少，所以它與傳統(tǒng)蓄電池相比，具有不需添加任何液體，對(duì)接線樁頭、電線腐蝕少，抗過充電能力強(qiáng)，起動(dòng)電流大，電量?jī)?chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。免維護(hù)蓄電池因其在正常充電電壓下，電解液僅產(chǎn)生少量的氣體，極板有很強(qiáng)的抗過充電能力，而且具有阻小、低溫起動(dòng)性能好、比常規(guī)蓄電池使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，因而在整個(gè)使用期間不需添加蒸餾水，在充電系正常情況下，不需從拆下進(jìn)行補(bǔ)充充電。但在保養(yǎng)時(shí)應(yīng)對(duì)其電解液的比重進(jìn)行檢查。大多數(shù)免維護(hù)蓄電池在蓋上設(shè)有一個(gè)孔形液體(溫度補(bǔ)償型)比重計(jì)，它會(huì)根據(jù)電解液比重的變化而改變顏色?？梢灾甘拘铍姵氐拇娣烹姞顟B(tài)和電解液液位的高度。當(dāng)比重計(jì)的指示眼呈綠色時(shí)，表明充電已足，蓄電池正常；當(dāng)指示眼

18、綠點(diǎn)很少或?yàn)楹谏砻餍铍姵匦枰潆?；?dāng)指示眼顯示淡黃色，表明蓄電池部有故障，需要修理或進(jìn)行更換。免維護(hù)蓄電池也可以進(jìn)行補(bǔ)充充電，充電方式與普通蓄電池的充電方法基本一樣。充電時(shí)每單格電壓應(yīng)限制在23-24V間。注意使用常規(guī)充電方法充電會(huì)消耗較多的水，充電時(shí)充電電流應(yīng)稍小些(5A以下)。不能進(jìn)行快速充電，否則，蓄電池可能會(huì)發(fā)生爆炸，導(dǎo)致傷人。當(dāng)免維護(hù)蓄電池的比重計(jì)，顯示為淡黃色或紅色時(shí)，說明該蓄電池已接近報(bào)廢，即使再充電，使用壽命也不長(zhǎng)。此時(shí)的充電只能做為救急的權(quán)宜之計(jì)。有條件時(shí)，對(duì)免維護(hù)蓄電池可用具有電流-電壓特性的充電設(shè)備進(jìn)行充電。該設(shè)備即可保證充足電，又可避免過充電而消耗較多的水。一般這類

19、免維護(hù)電池從出廠到使用可以存放10個(gè)月，其電壓與電容保持不變，質(zhì)量差的在出廠后的3個(gè)月左右電壓和電容就會(huì)下降。在購(gòu)買時(shí)選離生產(chǎn)日期有3個(gè)月的，當(dāng)場(chǎng)就可以檢查電池的電壓和電容是否達(dá)到說明書上的要求，若電壓和電容都有下降的情況則說明它里面的材質(zhì)不好，那么電池的質(zhì)量肯定也不行，有可能是加水電池經(jīng)過經(jīng)銷商充電后偽裝而成的。三、蓄電池的正確使用和維護(hù)免維護(hù)蓄電池也可以進(jìn)行補(bǔ)充充電，充電方式與普通蓄電池的充電方法基本一樣。充電時(shí)每單格電壓應(yīng)限制在23-24V間。注意使用常規(guī)充電方法充電會(huì)消耗較多的水，充電時(shí)充電電流應(yīng)稍小些(5A以下)。不能進(jìn)行快速充電，否則，蓄電池可能會(huì)發(fā)生爆炸，導(dǎo)致傷人。當(dāng)免維護(hù)蓄電池

20、的比重計(jì)，顯示為淡黃色或紅色時(shí)，說明該蓄電池已接近報(bào)廢，即使再充電，使用壽命也不長(zhǎng)。此時(shí)的充電只能做為救急的權(quán)宜之計(jì)。有條件時(shí)，對(duì)免維護(hù)蓄電池可用具有電流-電壓特性的充電設(shè)備進(jìn)行充電。該設(shè)備即可保證充足電，又可避免過充電而消耗較多的水。蓄電池的正確使用和維護(hù)主要有以下7點(diǎn): 1、檢查蓄電池在支架上的固定螺栓是否擰緊,安裝不牢靠會(huì)因行車震動(dòng)而引起殼體損壞。另外不要將金屬物放在蓄電池上以防短路。2、時(shí)常查看極柱和接線頭連接得是否可靠。為防止接線柱氧化可以涂抹凡士林等保護(hù)劑。3、不可用直接打火(短路試驗(yàn))的方法檢查蓄電池的電量這樣會(huì)對(duì)蓄電池造成損害。4、普通鉛酸蓄電池要注意定期添加蒸餾水。

21、干荷蓄電池在使用之前最好適當(dāng)充電。至于可加水的免維護(hù)蓄電池并不是不能維護(hù)適當(dāng)查看必要時(shí)補(bǔ)充蒸餾水有助于延長(zhǎng)使用壽命。5、蓄電池蓋上的氣孔應(yīng)通暢。蓄電池在充電時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量氣泡若通氣孔被堵塞使氣體不能逸出當(dāng)壓力增大到一定的程度后就會(huì)造成蓄電池殼體炸裂。6、在蓄電池極柱和蓋的周圍常會(huì)有黃白色的糊狀物,這是因?yàn)榱蛩岣g了根柱、線卡、固定架等造成的。這些物質(zhì)的電阻很大，要與時(shí)清除。7、當(dāng)需要用兩塊蓄電池串聯(lián)使用時(shí)蓄電池的容量最好相等。否則會(huì)影響蓄電池的使用壽命。第三章 蓄電池的檢測(cè)方法與管理思路 車輛以蓄電池為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)時(shí)蓄電池組的狀態(tài)會(huì)因車輛行駛狀態(tài)(啟動(dòng),平道勻速,加速,爬坡,停車等)的變化而變化,這

22、就決定了即使同一節(jié)電池,它的電壓也會(huì)隨負(fù)載的變化而變化,因此在依據(jù)電池伏安特性通過電池的端電壓來判斷電池的好壞前,如果要求判斷更確切的話,尚須進(jìn)行多次采集蓄電池組的工作電流與車速等參數(shù),判斷蓄電池的好壞的電壓標(biāo)準(zhǔn)按這兩行駛時(shí)測(cè)得的蓄電池平均放電水平的伏安特性考慮.這樣判斷雖說不是最精確,但足以起到維護(hù)電池的功效.另外必須考慮的是蓄電池的電壓采集電路所使用的耦合器件受溫度的影響,入不修正,恐有誤差.因此系統(tǒng)中設(shè)有專門的隨溫度變化的補(bǔ)償電路,這樣就可以大致消除溫度的影響.第四章 蓄電池方案設(shè)計(jì)選擇4.1常見的蓄電池電壓監(jiān)測(cè)方案1 本例介紹的蓄電池電壓監(jiān)視器，能在汽車蓄電池的電壓降低到某一預(yù)定值時(shí)，

23、與時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，提醒駕駛員與時(shí)為蓄電池充電。電路工作原理該蓄電池電壓監(jiān)視器電路由電壓檢測(cè)報(bào)警集成電路IC(M5323L)、蜂鳴器HA、發(fā)光二極管VL和有關(guān)外圍阻容元件組成，如圖所示。M5323L部由比較器、基準(zhǔn)電壓、檢測(cè)電路、振蕩器、穩(wěn)壓電路和驅(qū)動(dòng)電路等組成，其各引腳功能為:1腳為穩(wěn)壓輸出端;2腳為基準(zhǔn)電壓檢測(cè)端;3腳為發(fā)光二極管VL驅(qū)動(dòng)端;4腳為接地端;5腳為電容振蕩端;6腳為邏輯電平輸出端;7腳為設(shè)定電壓輸大端;8腳為電源端。在蓄電池GB的電壓正常時(shí)，IC的7腳電壓高于部基準(zhǔn)電壓，其6腳輸出高電平，3腳無信號(hào)輸出，此時(shí)發(fā)光一極管VL不亮，蜂鳴器HA不響。當(dāng)蓄電池的電壓低于預(yù)定值 (1

24、1V)左右時(shí)，     lC的7腳電壓低于部基準(zhǔn)電壓，使IC部的振蕩器工作，從IC的3腳輸出一定頻率的振蕩脈沖信號(hào)，使VL閃爍發(fā)光;從IC的6腳輸出低電平驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使蜂鳴器HA發(fā)出報(bào)警聲。調(diào)節(jié)RP的電阻值，可以改變電路的工作狀態(tài)，提高報(bào)警的靈敏度，使蓄電池的電壓降至llV時(shí)電路即發(fā)出聲光報(bào)警。元器件選擇Rl和R2選用1/4W或l/8W碳膜電阻器。RP選用小型實(shí)心電位器。C選用耐壓值為16V的鋁電解電容器。VL選用5mm的高亮度發(fā)光二極管。HA選用帶助聲腔的壓電式蜂鳴器或報(bào)警器專用高響度聲響器。IC選用M5323L型集成電路。2本例介紹的蓄電池電壓監(jiān)視器，

25、以555時(shí)基集成電路為主要元器件制作而成，它在蓄電池不足時(shí)，能發(fā)出紅光報(bào)警信號(hào)。電路工作原理核蓄電池電壓監(jiān)視器電路由電阻器Rl-R3、電位器RP、電容器C、發(fā)光二極管VL、穩(wěn)壓二極管VS和時(shí)基集成電路lC組成，如圖所示。在蓄電池GB的端電壓高于10·2V時(shí)，IC的3腳輸出低電平，VL不亮;當(dāng)蓄電池GB的端電壓降至10·2V以下時(shí)，IC的3腳輸出高電平，VL點(diǎn)亮，指示蓄電池電壓不足，應(yīng)與時(shí)充電。               &#

26、160;    調(diào)節(jié)RP的阻值，可改變所要監(jiān)測(cè)的預(yù)定電壓值 (調(diào)節(jié)RP的阻值，使VL在蓄電池GB的端電壓為10·2V時(shí)熄滅，低于10V時(shí)點(diǎn)亮即可)  元器件選擇RI-R3選用1/4W金屬膜電阻器或碳膜電阻器。Rp選用小型多圈電位器或可變電阻器。C選用獨(dú)石電容器或滌綸電容器。VS選用1/2W、6V的硅穩(wěn)壓二極管。VL選用5mm的紅色高亮度發(fā)光二極管。IC選用NE555型時(shí)基集成電路。3不間斷電源蓄電池電壓監(jiān)控器電路不間斷電源常用于市電停電時(shí)，將蓄電池電壓轉(zhuǎn)換成220V繼續(xù)供電。本監(jiān)控器可監(jiān)視蓄電池電壓的高、低，并自動(dòng)接通和斷開

27、充電回路，保證蓄電池有足夠的蓄能，延長(zhǎng)壽命。如圖所示，IC2(555)接成雙穩(wěn)態(tài)工作模式，R3、W2、R4和R1、W1、R2電壓網(wǎng)絡(luò)分別組成上限和下限取樣電路，分別加至555的閥值端和觸發(fā)端，當(dāng)蓄電池電壓使2腳低于1/3VDD時(shí)，555置位，J1吸合，使充電回路接通，充電;當(dāng)蓄電池充到足夠高時(shí)，6腳電壓高于2/3VDD，555復(fù)位，自動(dòng)斷開充電回路，使蓄電池電壓保持在一定的電壓圍。4汽車電池電壓監(jiān)視器這個(gè)電路實(shí)際為一個(gè)電壓比較器。它以1伏為單位監(jiān)視汽車電池電壓。由D1構(gòu)成IC1A基準(zhǔn)電壓接于比較器的反相端，由R2、R3、R4與RV1組成分壓電路分別為另外三個(gè)比較器提供參考電壓。RV1在調(diào)試電路

28、時(shí)，可調(diào)節(jié)每路監(jiān)視電壓的輸出值。R1=1K2 R6=10K D2-3-4-5=LED R2-3-4=680R R7-8-9-10=1K IC1=LM324 R5=15K D1=5V6 /0.5W  RV1=10K 第五章  系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案5.1單片機(jī)控制蓄電池電壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)   整個(gè)硬件系統(tǒng)包括放電控制電路；電壓檢測(cè)電路；單片機(jī)控制A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理與通訊電路。    2.1 放電控制電路 放電控制電路包括功率電路，脈沖產(chǎn)生保護(hù)電路和微機(jī)控制電路三

29、部分。對(duì)蓄電池進(jìn)行定期的放電測(cè)試，可通過容量的計(jì)算來考察蓄電池的健康程度。    功率電路達(dá)到維持輸入電流恒定的目的。脈沖產(chǎn)生保護(hù)電路的作用主要是產(chǎn)生控制功率電路MOS管所需的脈沖，同時(shí)對(duì)輸入電壓，輸出電流等采樣信號(hào)進(jìn)行響應(yīng)的處理，出現(xiàn)故障時(shí)關(guān)斷功率電路，起到保護(hù)作用。微機(jī)控制電路主要完成監(jiān)測(cè)系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置。    2.2 電壓檢測(cè)電路 監(jiān)測(cè)的對(duì)象是電池組中每一節(jié)電池的電壓，這些串聯(lián)電池標(biāo)稱電壓都一樣（2V，6V或12V），末端電壓為216V或更高。對(duì)每節(jié)電池電壓進(jìn)行測(cè)量，有兩種方法：對(duì)每節(jié)電池

30、電壓直接采樣。采樣第n個(gè)電池的端電壓Un，減去第(n-1)節(jié)電池的端電壓Un-1得第n節(jié)電池電壓。雖然前一種方法可以避免誤差傳遞，利于精確測(cè)量，但電路相對(duì)復(fù)雜，同時(shí)成本也相對(duì)較高。在此，我們選用了第二種測(cè)量方法。以12V電池為例，每塊板可接12個(gè)電池，那么13個(gè)端口的理想端電壓分別是0V，12V，24V.132V，144V。由于PIC的A/D轉(zhuǎn)換口的輸入電壓必須低于Vref（5V），所以需要分別對(duì)各端口電壓進(jìn)行分壓，然后再采樣，得到的A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果與分壓系數(shù)相乘，每塊板對(duì)應(yīng)的一樣輸入端的分壓系數(shù)會(huì)有一定的差異，所以每塊板在出廠前測(cè)試的過程中需寫入其對(duì)應(yīng)的一組分壓系數(shù)。這些系數(shù)在PIC運(yùn)算后與A

31、/D轉(zhuǎn)換結(jié)果相乘，得到輸入端口的實(shí)際端電壓，依次相減就可以得到每節(jié)電池的電壓。通過電阻分壓可得：   可見，端電壓Un和分壓后的A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果Dn是成正比的，現(xiàn)令        其中Un是第n路的輸入端電壓，L是電池的標(biāo)稱電壓，Dn是A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果，Kn是A/D轉(zhuǎn)換系數(shù)。這樣可以得出第n節(jié)電池的電壓為：               

32、60;                             2.3 A/D轉(zhuǎn)換通道 LM331/331A是一種非常理想的精密電壓/頻率轉(zhuǎn)換器，用LM331對(duì)電池電壓進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后單片機(jī)進(jìn)行計(jì)數(shù)，配合地址開關(guān)產(chǎn)生的地址信號(hào)生成編碼信號(hào)，然后通過通信電路無線發(fā)送到主機(jī)進(jìn)行運(yùn)算。

33、0;   2.4 數(shù)據(jù)通信 無線通訊模塊包括CC1000芯片與其外圍電路、單片機(jī)控制電路和附屬電路。CC1000可通過簡(jiǎn)單的三串行接口：PDATA、PCLK、和PALE進(jìn)行編程，有36個(gè)8位配置寄存器，每個(gè)由7位地址尋址，讀/寫位初始化讀或?qū)懙牟僮鰿C1000一個(gè)完整的配置要求發(fā)送29個(gè)數(shù)據(jù)幀，每個(gè)16位（7個(gè)地址位1個(gè)讀/寫位和8個(gè)數(shù)據(jù)位）。信號(hào)接口由DIO和DCLK口組成，用于收發(fā)數(shù)據(jù)。DIO是雙向數(shù)據(jù)線，DCLK提供數(shù)據(jù)發(fā)送和數(shù)據(jù)接收的同步時(shí)鐘。我們選擇異步傳輸U(kuò)ART模式。該發(fā)送模式下DIO用于數(shù)據(jù)輸入，該數(shù)據(jù)未經(jīng)同步時(shí)鐘或譯碼在RF口上調(diào)制。接收模式下來自解調(diào)器上的原始數(shù)據(jù)信號(hào)被送入輸出口，CC1000 部沒有數(shù)據(jù)同步時(shí)鐘或?qū)ψg碼時(shí)鐘，這些應(yīng)由接口電路去完成。該模式下DCLK用于數(shù)據(jù)輸出，傳輸率圍