基于单片机的CAT蓄电池电量检测系统

摘要：跟着蓄电池在生产日子中的大量运用，如何实时的对蓄电池进行电量检测变得很有实践意义。本文介绍了一种检测蓄电池电量的办法，在实践工作中取得了杰出的作用。

要害词：蓄电池；剩下电量；办法中图分类号：TM912

跟着生产力和科学技术的发展，蓄电池作为一种功能可靠的化学电源，其运用价值日积月累，日益广泛地运用在航空航天、交通运输、电力、通信、军事工业等部门的设备中，已经成为这些设备中最重要的要害体系部件之一。蓄电池剩下电量是用户十分关怀的一个问题，因为蓄电池电量的多少直接影响整个供电体系的可靠性。而供电体系的可靠性将决议整个体系能否正常运行。因而及时精确的检测蓄电池剩下电量变得十分重要，而检测办法的研究则很有实践意义。

蓄电池是一个复杂的电化学体系，它在不同负载条件或不同环境温度下运行时，实践可供开释的剩下电量不同；而且跟着蓄电池运用时刻添加，其电量也将下降。一般用来检测蓄电池电量的办法有多种，比如根据蓄电池的电解液密度来估算剩下电量的密度法，该办法精度较低而且有很大局限性：不适合密封的蓄电池；跟着蓄电池运用时刻的添加，电极的损坏，更加难以精确推算出剩下电量。一起，这种办法也难以习惯现在广泛运用的VRLA蓄电池的在线检测。近些年常用的几种蓄电池剩下容量检测办法之中，对在线运用的蓄电池来说，根据单片机的电池电量检测办法对体系发生的影响较小，而且测量精度较高，即便蓄电池电极损坏也能较为精确的检测其电量。

1电池特性

蓄电池所做的有效功是电容量和电压的乘积。蓄电池的电容量是放电电流与放电时刻之积。因而蓄电池大特性以电容量、电动势、内阻和放电功率表明，这些参数成为衡量电池功能的主要参数。电动势是电池在理论上输出能量巨细的量度之一。电动势与反应物质性质、和有关，也与电解液的温度和浓度有关。

电池的放电电压随放电时刻的平稳性表明电压精度的高低。电压随放电时刻变化的曲线，称放电曲线。电池工作电压的数值及平稳程度依赖于放电条件。高速率、低温条件下放电时，电池的工作电压将降低，平稳程度下降。

2BQ2301型单片机检测蓄电池容量的原理介绍及工作流程图

BQ2301是TI系列的专用芯片，为优化铅酸蓄电池的充电功能而规划。它有灵敏的脉宽调制调理器，PWM调理器的频率可由外接电容来便利灵敏的设定。所以BQ2031能以恒压、恒流或恒流脉冲等办法对蓄电池进行充电。因其采用开关模式规划，使得即便在大电流充电情况下，自身的损耗十分小，对整个工作体系影响很小。

BQ2301内部结构框图如图2所示,从图中能够看出它主要由温度补偿电压基准、通电复位电路、最长充电时刻定时器、充电状况操控器、PWM调理器、振荡器和显现操控电路等几部分组成。

当加到Vcc上的电源大于最小答应值时,通电后首先激活电池温度监视器。BQ2301将对加在管脚TS和SNS之间的电压(VTEMP)进行采样，与设定值相比较,以监控温度。如BQ2301发现电池温度超出设定规模(或温度传感器缺失),则进入充电等候状况。在这种状况下,一切的定时器都中止,充电电流由MOD操控并保持在极低水平上。

当温度在答应的规模时,BQ2301检测是否加有电池。假如管脚BAT和SNS之间的电压(VCELL)在低压关断门限电压(VLCO)和高压关断门限电压(VHCO)之间,BQ2301则以为电池存在,在延时500ms(典型值)后,开端预充电测验进程。假如VCELL小于VLCO或大于VHCO,BQ2301则以为没有接入电池,BQ2301进入毛病状况并使管脚MOD保持为低。BQ2301只有在VLCO≤VBAT≤VHCO时才会脱离毛病状况。

假如温度在答应规模内并检测到电池后,BQ2301将加在电池组的电压调理为VFLT+0.25V(VFLT为温度补偿浮充电压),此时BQ2301的监视电流ISNS(充电电流)应升高到ICOND=I2MAX/5。假如充电电流在定时器定时期间不能升高到这一水平,BQ2301则进入毛病状况,一起使管脚MOD输出变为低电平以关断充电电流并使BQ2301保持这种状况直到一个新的充电周期开端。咱们称这个进程为测验进程1。

假如测验进程1顺畅通过,则可进行下面的测验，咱们称之为测验进程2。此时BQ2301需将电池组的电压升高到VMIN(开端快速充电的最低电压)。如电压在定时期间不能升高到这一水平,体系将进入毛病状况。否则将开端快速充电进程。

通过恒压/恒流挑选脚和快速充电停止挑选脚的不同衔接,BQ2301能够采用两阶段恒压限流充电办法、两阶段恒流充电办法和脉冲恒流充电办法这三种快速充电办法。

BQ2301的管脚作用：TMTO(超时时基输入)：输入集的最大充电时刻；FLOAT(操控输出)；BAT(电池电压输入)；VCOMP(输入电压环路补偿):电压环路安稳性；ICOMP(输入电流环路补偿):安稳现有的环路；IGSEL(电流增益挑选输入):调控电路中的电流；SNS(充电电流)；TS(温度感觉输入)：是一个外部电池温度监测热敏探针。一个外部电阻分压器网络设置上，下限温度阈值。TPWM(梯形波脉宽调制调理时基输入)；LED3/QSEL(电荷挑选输出3/电荷调理挑选输入)；COM(一起输出)；VSS(体系接地)；VCC(5.0V，±10％功耗)；MOD(电流开关操控输出)；LED1/TSEL(电荷挑选输出1/电荷运算挑选输入1)；LED2/DSEL(电荷挑选输出2/显现挑选输入2)。

3硬件电路框图

4电路元器件清单

1、12V17AH的小型铅酸免保护蓄电池；2、蓄电池外部接口一对；3、轻触式开关一个；4、显现电量的LED四个（三绿一红）；5、蓄电池及外部接口的联系部分；6、电路板一块。

5电路原理图

6PCB电路板实物图

7结语

根据单片机的蓄电池电量检测，为用户运用蓄电池供给了便利可靠的依据。由于蓄电池的广泛运用，该办法的运用对于实时地在线检测蓄电池剩下电量，有着重要意义。