动力电池组状态监控系统研究

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2018.18.110

动力电池组状态监控系统研究

陈敏 薛同莲

(南通大学理学院 江苏南通 226019)

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摘 要：采用ATC51、ADC0808和DS18B20设计动力电池组状态监控系统，主要包括单片机最小系统、动力电池组状态采集模块、显示模块和报警模块，可以实现动力电池组电压和温度显示和报警等功能。利用单片机提高监测的精度，达到动力电池组状态监控系统的精确化、自动化，从而能够保证动力电池组更加可靠地使用。关键词：锂电池 单片机 电压 温度 监测中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2018)06(c)-0110-02

随着人类社会的发展，环境和新能源得到人们越来越多的重视，而新能源开发的一项典型实例就是动力电池组，动力电池组在各个领域已经得到广泛应用。为了使市场的广泛应用需求得到满足，通常采用多个单体电池串联成组构成动力电池组，在日常生产过程中，动力电池组的制造工艺基本相同，但电池电压、电阻、工作温度等并不完全相同，这种性能差异会在动力电池组工作过程中不断増大，最终会使动力电池组的整体性能明显下降，大大缩短电池组的使用寿命。

电压对电池容量有不可忽视的影响，表现在电池的放

电容量随着充电截止电压的增加而增加[1]。温度对电池容量也有较大的影响，温度在零下时和超过50℃后，电池放电容量呈下降趋势[2-3]。

本文通过采用ATC51单片机以及ADC0808、DS18B20进行监测仪的设计与应用，不断改进监测过程中系统处理的方法，从而能够更加可靠地保证动力电池组的高效使用。当电池电压处于非正常区间时，监测系统启动报警程序；当电池温度偏离指定范围时，监测系统存储有关数据以确保电池组使用过程的安全问题。

图1 proteus仿真结果

①基金项目：2017年江苏省大学生创新训练计划项目（项目编号：2017103007Z）。 作者简介：陈敏（1997—），女，江苏盐城人，本科在读，研究方向：应用物理。 通讯作者：薛同莲（1977—），女，江苏淮安人，硕士，高级实验师，主要从事电子技术研究及大学物理实验教学， E-mail:chinaxtl@ntu.edu.cn。

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科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald

工业技术

2018 NO.18Science and Technology Innovation Herald科技创新导报1 动力电池组状态监控系统的硬件设计

动力电池组状态监控系统的硬件设计主要包括：ATC51单片机最小系统、动力电池组状态（电压和温度）采集模块、LCD1602显示模块、A/D数模转换模块、蜂鸣报警模块等。

对于动力电池组状态监测系统的设计，不仅需要满足监测的需要，更需要能够在温度过低或过高时进行提示报警，从而及时采取措施。温度报警电路采用了LED指示灯提醒以及单音频报警双重警报机制，选用压电蜂鸣器作为发音器件。当蜂鸣器被加上合适的直流电压时，系统能够发出频率为3kHZ左右的蜂鸣。由于驱动蜂鸣器需要10mA左右的电流，可以用电阻和三极管来组成驱动电路，接在一端驱动蜂鸣器。电路如图1所示。

系统使用ADC0808模数转换芯片进行电压采集。系统中温度的测量则使用DS18B20温度传感器。如果温度超过预设的安全区间，系统将点亮二极管，且蜂鸣器将响鸣进行报警。

采集与显示。

3 Proteus系统仿真

在使用Proteus进行电路仿真时，我们首先使用keil C编辑了实现该系统的C语言程序，生成hex文件，之后在Proteus中的ATC51加载了生成的hex文件。仿真结果如图1所示，分别实现了电压信号和温度的采集，系统能够通过液晶显示器精确显示电压和温度，并且在温度异常时及时进行亮灯和蜂鸣器报警，满足系统设计要求。

4 结语

动力电池组是应用到各个领域的新能源开发的一项典型实例，本文讨论了电压、温度对锂电池使用性能的影响，设计了动力电池组状态监控系统。系统能够实时有效地对电池组电压和温度进行监测，并且根据设定的阈值参数，超过50℃时监测仪进行持续蜂鸣报警，保证动力电池组的正常运作。整个监测系统具有经济性、精度高和可靠性高等特点。

2 动力电池组状态监测系统的软件设计

软件设计部分主要包括：（1）主程序/子程序流程的设计；（2）功能模块程序的编写；（3）软/硬件结合的仿真与调试。

系统的功能模块包括：51单片机驱动模块、模数转换模块、监测模块、数字显示模块和报警模块。

软件设计主程序完成了6个单体锂电池电压和温度的

(上接109页)

参考文献

[1] 董琪,康红欣,闫艳波.充电截止电压对锂离子电池化学性能的影响[J].化工进展,2008,27(5):770-772.

[2] 王迪.电动汽车锂电池温度场研究及优化设计[D].南京:南京航空航天大学,2015.

[3] 肖峰.电动汽车锂离子电池组均衡充电技术研究[D].天津:天津理工大学,2010.

或多种技术，以此有助于取得显著效果[4]。

针对出现分层缺陷的钢板，基于其延伸方向与钢板平行，可以选择使用超声波检测。在检测表面的细小裂纹时，同时会用到磁粉和渗透检测。由于压力容器被广泛地应用到各行各业中，尤其是在工业生产中始终都发挥着至关重要的作用 ，所包含的各种介质具有较高的危险性，如有毒、腐蚀、易燃、易爆等，若事故一旦出现则会造成严重的后果，其使用安全在一定程度上将会对人民群众的生命财产安全造成严重威胁。受压力容器所具备的特殊性影响，检测需要在不会对设备造成损伤的情况开展，为此在检验压力容器中无损检测技术所具有的现实意义重大。

的衍射波信号，相比较于射线检测器检测结果均采用二维图像显示，不同点在于其能够精确的测量缺陷的深度和高度，而关于射线检测的图像主要是在射线投照方向上的影像重叠，只能将缺陷长度、宽度显示出来，但是关于缺陷在射线透照方向上的深度与高度无法显示出来，相应的就

[5]

很难返修缺陷和判断其他缺陷。

基于此，无损检测技术应用前景与可开拓空间十分广泛，需要强化研制和开发，对现有的技术进行不断的更新与完善，使其更趋完美。

5 结语

近年来，随着我国社会经济的高速发展，石油化工业作为支柱性产业，发展较为迅猛，因此为确保该产业运行的正常、安全、有序，必须采取安全可靠的压力容器并做好检测工作。

4 压力容器无损检测技术发展

近年来，随着科学技术的不断改进与创新，无损检测技术逐渐取得长足发展，普遍应用于工农业的生产发展中。再加上对高科技的不断应用与发展，在一定程度上极大地提升了这项技术的使用水平，使其更趋综合化，从无损探伤、无损检测逐渐发展到无损评价，还有无损评价的常规性到自动化、定量，一系列的发展均证实了该技术的发展与进步，相应的一些新型技术类似于声发射检测技术逐渐涌现出来。利用声发射技术可以对活性缺陷部位、活性和强度进行准确的检测，即加压试验过程中的裂纹等，作为动态无损检测技术的一种已经在检验大型容器中获得广泛的应用，并促进其检测效率的显著提高。TOFD（衍射时差法超声检测），是一种工作模式为一发一收得模式，关于缺陷位置、尺寸的探测与测定可以借助缺陷端

参考文献

[1] 梁宏宝,王立勋,刘磊.压力容器无损检测技术的现状与

发展[J].石油机械,2007(2):-57.

[2] 刘晶,杨力能.刍议压力容器的无损检测技术[J].广州化工,2012(21):128-129.

[3] 沈功田,李金海.压力容器无损检测――声发射检测技术[J].无损检测,2004(9):457-463.

[4] 崔维刚,靳贵红.浅谈压力容器的无损检测[J].中国新技术新产品,2013(7):10.

[5] 张凯文.无损检测技术在压力容器和压力管道中的应用[J].化工管理,2013(12):171.

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