鋰電池管理系統的研究與實(shí)現 — 鋰電池管理系統的軟件實(shí)現

4.1鋰電池管理系統的軟件框圖

4.2鋰電池管理系統的軟件實(shí)現

硬件電路確定以后，控制系統的主要功能將依賴(lài)于系統軟件的實(shí)現?？刂葡到y能否正?？煽康墓ぷ?，除了與硬件的合理設計外，與功能完善的軟件設計也是分不開(kāi)的。在軟件設計時(shí)，首先要根據控制系統要求分析軟件要實(shí)現的任務(wù)，然后進(jìn)行軟件的總體設計，包括程序總體結構設計和對程序進(jìn)行模塊化設計。按整體功能分成多個(gè)不同的模塊，單獨設計、編程、調試，然后將各個(gè)模塊組合調試，實(shí)現軟件的全部功能。

本系統軟件是基于A(yíng)TMEGA8L的C語(yǔ)言實(shí)現的，其中：電壓測量模塊，由單片機控制模擬開(kāi)關(guān)，通過(guò)單片機的10位A/D模塊測量單節電池電壓值。為了提高測量的精度，軟件采用“篩值平均”的軟件慮波方法。在對每一節電池的模擬量測量時(shí)，連續測量多次，然后篩去最高值和最低值，再對剩余的測量值取平均，獲得最佳的測量結果。然后根據電壓的計算方式，獲得電池的電壓。在電壓測量完成后，要運行“冒泡排序”的程序，對所有的電池電壓進(jìn)行排序，標記最低、最高電池，為均衡模塊服務(wù)。

充電管理模塊，通過(guò)檢測到的單節電池電壓判斷電池所在的充電階段，并利用單片機的脈寬調制輸出(PWM)控制MOSFET實(shí)現預充階段的小電流充電和保持充電階段的脈沖充電。當檢測到電池充電完畢后，自動(dòng)斷開(kāi)充電回路，點(diǎn)亮充電完畢提示燈。充電管理模塊通過(guò)檢測到的電壓，電流，溫度值判斷電池是否工作在正常狀態(tài)，如出現過(guò)壓，過(guò)流，溫度過(guò)高等情況，馬上通過(guò)MOSFET關(guān)閉充放電回路，并點(diǎn)亮故障提示燈。

剩余容量估計包括檢測開(kāi)路電壓，通過(guò)開(kāi)路電壓與電池電量的對應關(guān)系計算，另外主要依靠安時(shí)積分法在充放電時(shí)對實(shí)時(shí)檢測到的電流值作積分，這通過(guò)單片機的定時(shí)器產(chǎn)生定時(shí)中斷來(lái)實(shí)現。

串口通信利用單片機的串口USART與PC機的RS232通信。在上位PC機中，主要完成的是對串口設置的選擇控制、采集數據的讀取顯示，并對采集的數據存儲。我們選擇了VC++6.0完成界面設計，通訊串口設置和存儲數據。VC++6.0開(kāi)發(fā)串行通信程序主要有兩種方法：

1、利用VC++6.0提供的MSComm控件;

2、利用專(zhuān)門(mén)的Windows的SDK提供的API函數。

本文采用了MSComm控件。MSComm控件在串口編程時(shí)非常方便。程序員不必花時(shí)間去了解較為復雜的API函數，只需要在串口通信資源的屬性(Properties)一項中配置串口。串口通信的波特率、數據位數、停止位數、奇偶校驗、發(fā)送緩沖區大小、接收緩沖區大小以及超時(shí)設置等均在此時(shí)進(jìn)行配置。完成串口配置之后即可打開(kāi)串口，進(jìn)行數據讀寫(xiě)。它只有一個(gè)事件，即OnComm事件。通過(guò)事件驅動(dòng)，對時(shí)間的發(fā)生進(jìn)行跟蹤和處理，從而檢測和處理通信錯誤以及進(jìn)行對數據的處理顯示等。

5系統調試

系統的現場(chǎng)調試在實(shí)驗室進(jìn)行，下圖為鋰電池管理系統的現場(chǎng)運行

實(shí)驗證明系統能進(jìn)行較為精確的數據采樣，電壓測量精度可以達到0.05V，可實(shí)現對鋰電池的分階段充電控制，SOC估算基本可靠。下圖為電路板和上位機的數據顯示：