一种采用单片微型计算机控制的电池智能管理系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电池智能管理领域，具体是一种采用单片微型计算机控制的电池智能管理系统。
【背景技术】
[0002]镍镉充电电池作为一种碱性电池，对使用、管理和维护都有特殊要求，如果管理不善、使用不当或维护不及时，很容易导致电池老化、失效甚至是报废。目前，镍镉充电电池在使用和管理上存在一定的盲目性和随意性，导致镍镉充电电池的使用效能较低，使用寿命也较短。
【发明内容】
[0003]本案例的目的在于提供一种采用单片微型计算机控制的电池智能管理系统。通过对镍镉充电电池的自动管理，有效消除镍镉充电电池使用管理上的盲目性和随意性，提高镍镉充电电池的使用效能，延长镍镉充电电池的使用寿命。
[0004]本发明是这样实现的:该采用单片微型计算机控制的电池智能管理系统包括:单片机控制模块、充放电模块、电压检测模块、状态检测模块、系统自检模块、温度控制模块、电池切换模块、报警指示模块；
[0005]单片机控制模块用于实现对充放电控制、电池切换控制、温度控制、电池检测控制和报警指示控制，对数据进行运算和处理以及信息交换；充放电模块与单片机控制模块相连接，用于实现充电电池的充电和放电；电压检测模块与单片机控制模块相连接，用于对充电电池两端的电压进行实时检测；状态检测模块与单片机控制模块相连接，用于检测电池是否存在故障或是否反接；系统自检模块与单片机控制模块相连接，用于检测电池智能管理系统本身是否存在故障；温度控制模块与单片机控制模块相连接，用于对电池存放环境稳定进行监测控制；电池切换模块与单片机控制模块相连接，用于通过电源/电池柜的供电实现电池单体间的自动切换或手动切换；报警指示模块与单片机控制模块相连接，用于实现系统或某个模块工作不正常，则发出报警提示。
[0006]本发明还采取如下技术措施:
[0007]所述单片机控制模块包括:单片机本体用于数据的运算和处理；温度控制器与单片机本体相连接，用于检测电源的温度，并将温度传送到单片机本体；故障报警模块与单片机本体相连接，用于检测各模块的报警信息，并将报警信息传送到单片机本体；自动管理模块与单片机本体相连接，用于对单片机本体中的数据进行管理，实现充放电指示和状态指示；系统自检模块与单片机本体相连接，用于实现单片机本体的自动检测；电池检测模块与单片机本体相连接，用于实现对电池的电压和电流实现检测；电池切换模块与单片机本体相连接，用于实现电源的切换功能；维护保养模块与单片机本体相连接，实现对单片机本体的容量恢复激活处理。
[0008]所述充放电模块包括:用于检测主电路输出电压的电压检测电路，用于检测主电路电流的电流检测电路，与电压检测电路和电流检测电路连接的控制电路模块，与控制电路模块连接用于驱动充电器主电路的驱动模块，与控制电路模块连接用于检测网侧电压的电压检测模块，与控制电路模块连接用于充电参数显示的显示电路，与控制电路模块连接用于参数输入的键盘电路。
[0009]所述电池切换模块包括控制驱动电路和继电器组成的切换电路阵列组成；二极管的输出端与继电器Kl的一端与电源相连接，二极管的输入端与继电器Kl的另一端连通后与三极管Ql的基极相连接，三极管Ql的集电极与电阻Rl的首段相连接，三极管Ql的发射集接地；电阻Rl的末端与电源Ul的输出端相连接，电源Ul的输入端与变压器的输出端Dl-1相连接，变压器的输入端Cl-1通过转换开关JCl相连接；每个切换电路单元对应一个电池单体，驱动电路主要由反向器74LS04和三极管S9013组成，受Pl 口输出的控制信号控制，对继电器的开、闭状态进行控制，采用可同时转换两路信号的双触电继电器4137，实现对充放电回路和电池状态检测回路同时进行切换，利用外部中断INTl的中断控制功能，并通过单片机的P3.6对两个切换按键状态进行检测判断，同时利用“上移”和“下移”按键，实现电池单体间的手工切换。
[0010]充放电模块包括充电电路和放电电路，电池正极分别于电阻R3、电阻R4的首段相连接，电阻R3与三极管Q3的发射极相连接，三极管Q3的集电极与三极管Q2的基极相连接，三极管Q3的基极与三极管Q2的集电极相连接，三极管Q2的发射极与电阻R2的首端相连接，电阻R2的末端与三极管Ql的基极相连接，三极管Ql的集电极与电阻Rl的首端相连接，三极管Ql的发射极接地，电阻Rl的末端与电源U9A相连接，构成充电电路；电阻R4的末端与三极管Q5的基极相连接，三极管Q5的集电极与电阻R6的首端相连接，三极管Q5的发射极接地，二极管R6的末端与三极管Q4的发射极相连接，三极管Q4的基极与5V电源相连接，三极管Q4的集电极与电阻R5的首端相连接，电阻R5的末端与电源U9B相连接，构成放电电路。
[0011]所述的温度控制模块包括温度传感器、轴流风扇及控制电路；轴流风扇上设置有童锁模块，温度传感器通过用户设定的参数和检测到的数据计算出电源的的节能方式；控制电路通过标准工业RS485总线进行集中控制，组成智能实时控制网络。
[0012]所述的报警指示模块包括蜂鸣器和数码管显示器，蜂鸣器用于发出报警声，数码管显示器用于显示故障模块代码。
[0013]所述的电池电压检测电路包括:电池JCl的正极分别于电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18相连接，电阻R14的另一端与运算放大器U2A的反向输入端相连接，电阻R15的另一端与与运算放大器U2B的反向输入端相连接，电阻R16的另一端与与运算放大器U2C的同向输入端相连接，电阻R17的另一端与与运算放大器UD2的同向输入端相连接，电阻R18的另一端与与运算放大器U3A的同向输入端相连接；运算放大器U2A的同向输入端与电阻R9相连接，电阻R9的领域断分别于电阻RlO的首段、电阻R8的首段、二极管Dl的输入端、二极管D2的输出端、三级稳压器Ul的输出端相连接，运算放大器U2B的同向输入端与二极管RlO的末端、电阻Rll的首端相连接，运算放大器U2C的反向输入端与电阻Rll的末端、电阻R12的首端相连接，运算放大器UD2的反向输入端与电阻R12的末端、电阻R13的首端相连接，运算放大器U3A的反向输入端接地；电阻R13的末端与电阻R7的末端、电容Cl的负极端相连接，电阻R7的首段与三级稳压器Ul的接地端相连接，电容的正极端与三级稳压器Ul的输入端和二极管Dl的输出端同时与电源VCC相连接。
[0014]所述的单片机控制模块的控制方法包括以下步骤:
[0015]步骤一:开始，运行单片机控制模块；
[0016]步骤二:初始化；
[0017]步骤三:系统自检，若系统或某个模块工作不正常，系统在发出报警声的同时，数码管闪烁显示故障模块代码，若系统及各模块均工作正常，则系统调用电池检测子程序，对系统各电池单体的故障、反接以及空载情况进行检查判断；
[0018]步骤四:按键自检；
[0019]步骤五:电池自检，显示所检测电池单体的位置代码，对检测到的故障电池和反接电池进行指示报警；
[0020]步骤六:自动管理，系统先对电池进行放电，放电到终止电压后再进行充电，同时在充电的过程中，利用软件延时，使镍镉充电电池在充电间隙进行短暂放电，从而以脉冲充电方式，有效地提高电池充电效率，最大限度地消除镍镉充电电池可能出现的极化现象；
[0021]步骤七:延时，延时后继续进行电池检查。
[0022]本发明具有的优点和积极效果是:第一，为集中放置并统一管理的镍镉充电电池提供了一个空间独立、温度恒定的存放环境，消除了酸性、高温等不利因素对镍镉充电电池可能产生的不良影响。其次，电池充放电管理和维护过程中采用脉冲充放电方式，不仅提高了电池的充放电效率，而且可以保持或恢复镍镉充电电池的性能。第三，系统采用先放电、后充电的方式进行充放电管理，可以消除镍镉充电电池可能产生的“记忆效应”，提高充电电池的使用效能。第四，对电池充电终止和放电终止电压进行实时监测控制，避免了电池过充、过放，可延长镍镉充电电池的使用寿命。第五，采用先检测、后管理和单体充放电的运行模式，杜绝了性能差异较大的单体