一種采用單片微型計算機控制的電池智能管理系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電池智能管理領域，具體是一種采用單片微型計算機控制的電池智能管理系統。
【背景技術】
[0002]鎳鎘充電電池作為一種堿性電池，對使用、管理和維護都有特殊要求，如果管理不善、使用不當或維護不及時，很容易導致電池老化、失效甚至是報廢。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，導致鎳鎘充電電池的使用效能較低，使用壽命也較短。
【發明內容】
[0003]本案例的目的在于提供一種采用單片微型計算機控制的電池智能管理系統。通過對鎳鎘充電電池的自動管理，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]本發明是這樣實現的:該采用單片微型計算機控制的電池智能管理系統包括:單片機控制模塊、充放電模塊、電壓檢測模塊、狀態檢測模塊、系統自檢模塊、溫度控制模塊、電池切換模塊、報警指示模塊；
[0005]單片機控制模塊用于實現對充放電控制、電池切換控制、溫度控制、電池檢測控制和報警指示控制，對數據進行運算和處理以及信息交換；充放電模塊與單片機控制模塊相連接，用于實現充電電池的充電和放電；電壓檢測模塊與單片機控制模塊相連接，用于對充電電池兩端的電壓進行實時檢測；狀態檢測模塊與單片機控制模塊相連接，用于檢測電池是否存在故障或是否反接；系統自檢模塊與單片機控制模塊相連接，用于檢測電池智能管理系統本身是否存在故障；溫度控制模塊與單片機控制模塊相連接，用于對電池存放環境穩定進行監測控制；電池切換模塊與單片機控制模塊相連接，用于通過電源/電池柜的供電實現電池單體間的自動切換或手動切換；報警指示模塊與單片機控制模塊相連接，用于實現系統或某個模塊工作不正常，則發出報警提示。
[0006]本發明還采取如下技術措施:
[0007]所述單片機控制模塊包括:單片機本體用于數據的運算和處理；溫度控制器與單片機本體相連接，用于檢測電源的溫度，并將溫度傳送到單片機本體；故障報警模塊與單片機本體相連接，用于檢測各模塊的報警信息，并將報警信息傳送到單片機本體；自動管理模塊與單片機本體相連接，用于對單片機本體中的數據進行管理，實現充放電指示和狀態指示；系統自檢模塊與單片機本體相連接，用于實現單片機本體的自動檢測；電池檢測模塊與單片機本體相連接，用于實現對電池的電壓和電流實現檢測；電池切換模塊與單片機本體相連接，用于實現電源的切換功能；維護保養模塊與單片機本體相連接，實現對單片機本體的容量恢復激活處理。
[0008]所述充放電模塊包括:用于檢測主電路輸出電壓的電壓檢測電路，用于檢測主電路電流的電流檢測電路，與電壓檢測電路和電流檢測電路連接的控制電路模塊，與控制電路模塊連接用于驅動充電器主電路的驅動模塊，與控制電路模塊連接用于檢測網側電壓的電壓檢測模塊，與控制電路模塊連接用于充電參數顯示的顯示電路，與控制電路模塊連接用于參數輸入的鍵盤電路。
[0009]所述電池切換模塊包括控制驅動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通過轉換開關JCl相連接；每個切換電路單元對應一個電池單體，驅動電路主要由反向器74LS04和三極管S9013組成，受Pl 口輸出的控制信號控制，對繼電器的開、閉狀態進行控制，采用可同時轉換兩路信號的雙觸電繼電器4137，實現對充放電回路和電池狀態檢測回路同時進行切換，利用外部中斷INTl的中斷控制功能，并通過單片機的P3.6對兩個切換按鍵狀態進行檢測判斷，同時利用“上移”和“下移”按鍵，實現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的發射極接地，電阻Rl的末端與電源U9A相連接，構成充電電路；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的發射極接地，二極管R6的末端與三極管Q4的發射極相連接，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、軸流風扇及控制電路；軸流風扇上設置有童鎖模塊，溫度傳感器通過用戶設定的參數和檢測到的數據計算出電源的的節能方式；控制電路通過標準工業RS485總線進行集中控制，組成智能實時控制網絡。
[0012]所述的報警指示模塊包括蜂鳴器和數碼管顯示器，蜂鳴器用于發出報警聲，數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的另一端與運算放大器U2A的反向輸入端相連接，電阻R15的另一端與與運算放大器U2B的反向輸入端相連接，電阻R16的另一端與與運算放大器U2C的同向輸入端相連接，電阻R17的另一端與與運算放大器UD2的同向輸入端相連接，電阻R18的另一端與與運算放大器U3A的同向輸入端相連接；運算放大器U2A的同向輸入端與電阻R9相連接，電阻R9的領域斷分別于電阻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、三級穩壓器Ul的輸出端相連接，運算放大器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的負極端相連接，電阻R7的首段與三級穩壓器Ul的接地端相連接，電容的正極端與三級穩壓器Ul的輸入端和二極管Dl的輸出端同時與電源VCC相連接。
[0014]所述的單片機控制模塊的控制方法包括以下步驟:
[0015]步驟一:開始，運行單片機控制模塊；
[0016]步驟二:初始化；
[0017]步驟三:系統自檢，若系統或某個模塊工作不正常，系統在發出報警聲的同時，數碼管閃爍顯示故障模塊代碼，若系統及各模塊均工作正常，則系統調用電池檢測子程序，對系統各電池單體的故障、反接以及空載情況進行檢查判斷；
[0018]步驟四:按鍵自檢；
[0019]步驟五:電池自檢，顯示所檢測電池單體的位置代碼，對檢測到的故障電池和反接電池進行指示報警；
[0020]步驟六:自動管理，系統先對電池進行放電，放電到終止電壓后再進行充電，同時在充電的過程中，利用軟件延時，使鎳鎘充電電池在充電間隙進行短暫放電，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的極化現象；
[0021]步驟七:延時，延時后繼續進行電池檢查。
[0022]本發明具有的優點和積極效果是:第一，為集中放置并統一管理的鎳鎘充電電池提供了一個空間獨立、溫度恒定的存放環境，消除了酸性、高溫等不利因素對鎳鎘充電電池可能產生的不良影響。其次，電池充放電管理和維護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鎳鎘充電電池的性能。第三，系統采用先放電、后充電的方式進行充放電管理，可以消除鎳鎘充電電池可能產生的“記憶效應”，提高充電電池的使用效能。第四，對電池充電終止和放電終止電壓進行實時監測控制，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、后管理和單體充放電的運行模式，杜絕了性能差異較大的單體