基于C8051F單片機的鎳氫電池組管理系統

　　3鎳氫電池管理系統軟件設計

　　軟件設計考慮到采集單節電池電壓、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，綜合判斷當前電池狀態(tài)，控制電池充放電啟動(dòng)和結束，并實(shí)時(shí)檢測是否有單節電池異常、短路、溫度異常、放電大電流、充電大電流等多種異常情況，對外輸出電池基本狀態(tài)信息和報警信號。軟件按功能可分為PWM控制模塊、計時(shí)模塊以及電壓檢測、電流檢測、溫度檢測模塊等幾部分。

　　管理系統工作時(shí)，CPU首先判斷是否外接負載(放電)或外接電源(充電)。當檢測到外接負載時(shí)，系統打開(kāi)放電場(chǎng)效應管，鎳氫電池對外放電。在放電過(guò)程中，CPU不斷檢測放電電流和單節電池電壓，當監測到過(guò)高的放電電流或負載短路時(shí)，CPU立即關(guān)斷放電回路，并持續對外報警;當監測到單節電池電壓低于額定門(mén)限(1.0 V)時(shí)，CPU立即關(guān)斷放電回路。

　　當管理系統檢測到外接電源時(shí)，系統進(jìn)入充電狀態(tài)。CPU輸出PWM波形控制充電場(chǎng)效應管，并不斷檢測充電電流，實(shí)時(shí)進(jìn)行閉環(huán)調節，實(shí)現充電恒流控制目的。在放電過(guò)程中，CPU不斷檢測充電電流和單節電池電壓，當監測到過(guò)高的充電電流或負載短路時(shí)，CPU立即關(guān)斷充電回路，并持續對外報警;當監測到單節電池電壓高于額定門(mén)限(1.5 V)時(shí)，CPU立即關(guān)斷充電回路。

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

　　AD數據處理模塊程序代碼，以充電電流數據濾波處理為例：

　　4結論

　　設計了一款基于C8051F的鎳氫電池管理系統，支持最高20節鎳氫電池串聯(lián)電池組，能夠實(shí)時(shí)檢測每一只單體電池電壓，充放電電流等參數。通過(guò)簡(jiǎn)化外部采樣電路，使用高精度ADC和CPU內部參考電平，通過(guò)優(yōu)化軟件參數和濾波算法，在實(shí)際工程應用中達到了0.01 V的采樣精度，誤差≤1 mV.建立了電池組管理系統電路的設計模型，在實(shí)際應用中，根據電池的不同類(lèi)型和使用工況條件仍需要進(jìn)一步完善和研究。