一種采用單片微型計(jì)算機(jī)控制的電池智能管理系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電池智能管理領(lǐng)域，具體是一種采用單片微型計(jì)算機(jī)控制的電池智能管理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]鎳鎘充電電池作為一種堿性電池，對(duì)使用、管理和維護(hù)都有特殊要求，如果管理不善、使用不當(dāng)或維護(hù)不及時(shí)，很容易導(dǎo)致電池老化、失效甚至是報(bào)廢。目前，鎳鎘充電電池在使用和管理上存在一定的盲目性和隨意性，導(dǎo)致鎳鎘充電電池的使用效能較低，使用壽命也較短。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本案例的目的在于提供一種采用單片微型計(jì)算機(jī)控制的電池智能管理系統(tǒng)。通過對(duì)鎳鎘充電電池的自動(dòng)管理，有效消除鎳鎘充電電池使用管理上的盲目性和隨意性，提高鎳鎘充電電池的使用效能，延長鎳鎘充電電池的使用壽命。
[0004]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:該采用單片微型計(jì)算機(jī)控制的電池智能管理系統(tǒng)包括:單片機(jī)控制模塊、充放電模塊、電壓檢測(cè)模塊、狀態(tài)檢測(cè)模塊、系統(tǒng)自檢模塊、溫度控制模塊、電池切換模塊、報(bào)警指示模塊；
[0005]單片機(jī)控制模塊用于實(shí)現(xiàn)對(duì)充放電控制、電池切換控制、溫度控制、電池檢測(cè)控制和報(bào)警指示控制，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算和處理以及信息交換；充放電模塊與單片機(jī)控制模塊相連接，用于實(shí)現(xiàn)充電電池的充電和放電；電壓檢測(cè)模塊與單片機(jī)控制模塊相連接，用于對(duì)充電電池兩端的電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)；狀態(tài)檢測(cè)模塊與單片機(jī)控制模塊相連接，用于檢測(cè)電池是否存在故障或是否反接；系統(tǒng)自檢模塊與單片機(jī)控制模塊相連接，用于檢測(cè)電池智能管理系統(tǒng)本身是否存在故障；溫度控制模塊與單片機(jī)控制模塊相連接，用于對(duì)電池存放環(huán)境穩(wěn)定進(jìn)行監(jiān)測(cè)控制；電池切換模塊與單片機(jī)控制模塊相連接，用于通過電源/電池柜的供電實(shí)現(xiàn)電池單體間的自動(dòng)切換或手動(dòng)切換；報(bào)警指示模塊與單片機(jī)控制模塊相連接，用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)或某個(gè)模塊工作不正常，則發(fā)出報(bào)警提示。
[0006]本發(fā)明還采取如下技術(shù)措施:
[0007]所述單片機(jī)控制模塊包括:單片機(jī)本體用于數(shù)據(jù)的運(yùn)算和處理；溫度控制器與單片機(jī)本體相連接，用于檢測(cè)電源的溫度，并將溫度傳送到單片機(jī)本體；故障報(bào)警模塊與單片機(jī)本體相連接，用于檢測(cè)各模塊的報(bào)警信息，并將報(bào)警信息傳送到單片機(jī)本體；自動(dòng)管理模塊與單片機(jī)本體相連接，用于對(duì)單片機(jī)本體中的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)充放電指示和狀態(tài)指示；系統(tǒng)自檢模塊與單片機(jī)本體相連接，用于實(shí)現(xiàn)單片機(jī)本體的自動(dòng)檢測(cè)；電池檢測(cè)模塊與單片機(jī)本體相連接，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的電壓和電流實(shí)現(xiàn)檢測(cè)；電池切換模塊與單片機(jī)本體相連接，用于實(shí)現(xiàn)電源的切換功能；維護(hù)保養(yǎng)模塊與單片機(jī)本體相連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)單片機(jī)本體的容量恢復(fù)激活處理。
[0008]所述充放電模塊包括:用于檢測(cè)主電路輸出電壓的電壓檢測(cè)電路，用于檢測(cè)主電路電流的電流檢測(cè)電路，與電壓檢測(cè)電路和電流檢測(cè)電路連接的控制電路模塊，與控制電路模塊連接用于驅(qū)動(dòng)充電器主電路的驅(qū)動(dòng)模塊，與控制電路模塊連接用于檢測(cè)網(wǎng)側(cè)電壓的電壓檢測(cè)模塊，與控制電路模塊連接用于充電參數(shù)顯示的顯示電路，與控制電路模塊連接用于參數(shù)輸入的鍵盤電路。
[0009]所述電池切換模塊包括控制驅(qū)動(dòng)電路和繼電器組成的切換電路陣列組成；二極管的輸出端與繼電器Kl的一端與電源相連接，二極管的輸入端與繼電器Kl的另一端連通后與三極管Ql的基極相連接，三極管Ql的集電極與電阻Rl的首段相連接，三極管Ql的發(fā)射集接地；電阻Rl的末端與電源Ul的輸出端相連接，電源Ul的輸入端與變壓器的輸出端Dl-1相連接，變壓器的輸入端Cl-1通過轉(zhuǎn)換開關(guān)JCl相連接；每個(gè)切換電路單元對(duì)應(yīng)一個(gè)電池單體，驅(qū)動(dòng)電路主要由反向器74LS04和三極管S9013組成，受Pl 口輸出的控制信號(hào)控制，對(duì)繼電器的開、閉狀態(tài)進(jìn)行控制，采用可同時(shí)轉(zhuǎn)換兩路信號(hào)的雙觸電繼電器4137，實(shí)現(xiàn)對(duì)充放電回路和電池狀態(tài)檢測(cè)回路同時(shí)進(jìn)行切換，利用外部中斷INTl的中斷控制功能，并通過單片機(jī)的P3.6對(duì)兩個(gè)切換按鍵狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)判斷，同時(shí)利用“上移”和“下移”按鍵，實(shí)現(xiàn)電池單體間的手工切換。
[0010]充放電模塊包括充電電路和放電電路，電池正極分別于電阻R3、電阻R4的首段相連接，電阻R3與三極管Q3的發(fā)射極相連接，三極管Q3的集電極與三極管Q2的基極相連接，三極管Q3的基極與三極管Q2的集電極相連接，三極管Q2的發(fā)射極與電阻R2的首端相連接，電阻R2的末端與三極管Ql的基極相連接，三極管Ql的集電極與電阻Rl的首端相連接，三極管Ql的發(fā)射極接地，電阻Rl的末端與電源U9A相連接，構(gòu)成充電電路；電阻R4的末端與三極管Q5的基極相連接，三極管Q5的集電極與電阻R6的首端相連接，三極管Q5的發(fā)射極接地，二極管R6的末端與三極管Q4的發(fā)射極相連接，三極管Q4的基極與5V電源相連接，三極管Q4的集電極與電阻R5的首端相連接，電阻R5的末端與電源U9B相連接，構(gòu)成放電電路。
[0011]所述的溫度控制模塊包括溫度傳感器、軸流風(fēng)扇及控制電路；軸流風(fēng)扇上設(shè)置有童鎖模塊，溫度傳感器通過用戶設(shè)定的參數(shù)和檢測(cè)到的數(shù)據(jù)計(jì)算出電源的的節(jié)能方式；控制電路通過標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)RS485總線進(jìn)行集中控制，組成智能實(shí)時(shí)控制網(wǎng)絡(luò)。
[0012]所述的報(bào)警指示模塊包括蜂鳴器和數(shù)碼管顯示器，蜂鳴器用于發(fā)出報(bào)警聲，數(shù)碼管顯示器用于顯示故障模塊代碼。
[0013]所述的電池電壓檢測(cè)電路包括:電池JCl的正極分別于電阻R14、電阻R15、電阻R16、電阻R17、電阻R18相連接，電阻R14的另一端與運(yùn)算放大器U2A的反向輸入端相連接，電阻R15的另一端與與運(yùn)算放大器U2B的反向輸入端相連接，電阻R16的另一端與與運(yùn)算放大器U2C的同向輸入端相連接，電阻R17的另一端與與運(yùn)算放大器UD2的同向輸入端相連接，電阻R18的另一端與與運(yùn)算放大器U3A的同向輸入端相連接；運(yùn)算放大器U2A的同向輸入端與電阻R9相連接，電阻R9的領(lǐng)域斷分別于電阻RlO的首段、電阻R8的首段、二極管Dl的輸入端、二極管D2的輸出端、三級(jí)穩(wěn)壓器Ul的輸出端相連接，運(yùn)算放大器U2B的同向輸入端與二極管RlO的末端、電阻Rll的首端相連接，運(yùn)算放大器U2C的反向輸入端與電阻Rll的末端、電阻R12的首端相連接，運(yùn)算放大器UD2的反向輸入端與電阻R12的末端、電阻R13的首端相連接，運(yùn)算放大器U3A的反向輸入端接地；電阻R13的末端與電阻R7的末端、電容Cl的負(fù)極端相連接，電阻R7的首段與三級(jí)穩(wěn)壓器Ul的接地端相連接，電容的正極端與三級(jí)穩(wěn)壓器Ul的輸入端和二極管Dl的輸出端同時(shí)與電源VCC相連接。
[0014]所述的單片機(jī)控制模塊的控制方法包括以下步驟:
[0015]步驟一:開始，運(yùn)行單片機(jī)控制模塊；
[0016]步驟二:初始化；
[0017]步驟三:系統(tǒng)自檢，若系統(tǒng)或某個(gè)模塊工作不正常，系統(tǒng)在發(fā)出報(bào)警聲的同時(shí)，數(shù)碼管閃爍顯示故障模塊代碼，若系統(tǒng)及各模塊均工作正常，則系統(tǒng)調(diào)用電池檢測(cè)子程序，對(duì)系統(tǒng)各電池單體的故障、反接以及空載情況進(jìn)行檢查判斷；
[0018]步驟四:按鍵自檢；
[0019]步驟五:電池自檢，顯示所檢測(cè)電池單體的位置代碼，對(duì)檢測(cè)到的故障電池和反接電池進(jìn)行指示報(bào)警；
[0020]步驟六:自動(dòng)管理，系統(tǒng)先對(duì)電池進(jìn)行放電，放電到終止電壓后再進(jìn)行充電，同時(shí)在充電的過程中，利用軟件延時(shí)，使鎳鎘充電電池在充電間隙進(jìn)行短暫放電，從而以脈沖充電方式，有效地提高電池充電效率，最大限度地消除鎳鎘充電電池可能出現(xiàn)的極化現(xiàn)象；
[0021]步驟七:延時(shí)，延時(shí)后繼續(xù)進(jìn)行電池檢查。
[0022]本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:第一，為集中放置并統(tǒng)一管理的鎳鎘充電電池提供了一個(gè)空間獨(dú)立、溫度恒定的存放環(huán)境，消除了酸性、高溫等不利因素對(duì)鎳鎘充電電池可能產(chǎn)生的不良影響。其次，電池充放電管理和維護(hù)過程中采用脈沖充放電方式，不僅提高了電池的充放電效率，而且可以保持或恢復(fù)鎳鎘充電電池的性能。第三，系統(tǒng)采用先放電、后充電的方式進(jìn)行充放電管理，可以消除鎳鎘充電電池可能產(chǎn)生的“記憶效應(yīng)”，提高充電電池的使用效能。第四，對(duì)電池充電終止和放電終止電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)控制，避免了電池過充、過放，可延長鎳鎘充電電池的使用壽命。第五，采用先檢測(cè)、后管理和單體充放電的運(yùn)行模式，杜絕了性能差異較大的單體