基于C8051F單片機(jī)的鎳氫電池組管理系統(tǒng)

　　3鎳氫電池管理系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　軟件設(shè)計(jì)考慮到采集單節(jié)電池電壓、實(shí)時(shí)電流、電池溫度、記錄充電時(shí)間以及電壓變化量等參數(shù)，綜合判斷當(dāng)前電池狀態(tài)，控制電池充放電啟動(dòng)和結(jié)束，并實(shí)時(shí)檢測(cè)是否有單節(jié)電池異常、短路、溫度異常、放電大電流、充電大電流等多種異常情況，對(duì)外輸出電池基本狀態(tài)信息和報(bào)警信號(hào)。軟件按功能可分為PWM控制模塊、計(jì)時(shí)模塊以及電壓檢測(cè)、電流檢測(cè)、溫度檢測(cè)模塊等幾部分。

　　管理系統(tǒng)工作時(shí)，CPU首先判斷是否外接負(fù)載(放電)或外接電源(充電)。當(dāng)檢測(cè)到外接負(fù)載時(shí)，系統(tǒng)打開放電場(chǎng)效應(yīng)管，鎳氫電池對(duì)外放電。在放電過程中，CPU不斷檢測(cè)放電電流和單節(jié)電池電壓，當(dāng)監(jiān)測(cè)到過高的放電電流或負(fù)載短路時(shí)，CPU立即關(guān)斷放電回路，并持續(xù)對(duì)外報(bào)警;當(dāng)監(jiān)測(cè)到單節(jié)電池電壓低于額定門限(1.0 V)時(shí)，CPU立即關(guān)斷放電回路。

　　當(dāng)管理系統(tǒng)檢測(cè)到外接電源時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入充電狀態(tài)。CPU輸出PWM波形控制充電場(chǎng)效應(yīng)管，并不斷檢測(cè)充電電流，實(shí)時(shí)進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)充電恒流控制目的。在放電過程中，CPU不斷檢測(cè)充電電流和單節(jié)電池電壓，當(dāng)監(jiān)測(cè)到過高的充電電流或負(fù)載短路時(shí)，CPU立即關(guān)斷充電回路，并持續(xù)對(duì)外報(bào)警;當(dāng)監(jiān)測(cè)到單節(jié)電池電壓高于額定門限(1.5 V)時(shí)，CPU立即關(guān)斷充電回路。

　　系統(tǒng)軟件的核心部分為AD數(shù)據(jù)處理和PWM閉環(huán)控制兩個(gè)模塊。下面給出這兩部分的相應(yīng)程序，編譯環(huán)境為Silicon Laboratories IDE.

　　AD數(shù)據(jù)處理模塊程序代碼，以充電電流數(shù)據(jù)濾波處理為例：

　　4結(jié)論

　　設(shè)計(jì)了一款基于C8051F的鎳氫電池管理系統(tǒng)，支持最高20節(jié)鎳氫電池串聯(lián)電池組，能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)每一只單體電池電壓，充放電電流等參數(shù)。通過簡(jiǎn)化外部采樣電路，使用高精度ADC和CPU內(nèi)部參考電平，通過優(yōu)化軟件參數(shù)和濾波算法，在實(shí)際工程應(yīng)用中達(dá)到了0.01 V的采樣精度，誤差≤1 mV.建立了電池組管理系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì)模型，在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)電池的不同類型和使用工況條件仍需要進(jìn)一步完善和研究。