基于AT89C52的蓄电池监测系统设计
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第３ ２卷
Ｖｏ １ ． ３ ２
第 １ 期
Ｎｏ ． １
中州大学学报
Ｊ ＯＵＲＮ ＡＬ ＯＦ Ｚ ＨＯ ＮＧＺ ＨＯＵ ＵＮＩ Ｖ ＥＲＳ Ｉ Ｔ Ｙ
２ ０ １ ５年 ２月
Ｆ ｅ ｂ ． ２ ０ １ ５
基于 Ａ Ｔ ８ ９ Ｃ ５ ２的蓄 电池监测 系统设计
华 红 艳 ， 宋 伟 ， 孙珍 珍 ， 王 艺 ， 张 海 青
电压 、 电池的剩余 电量和 电池温度 ， 估算 出电动势 、 电池 内阻 ， 从 而对 电动 设 备 的用 电进 行 管 理 以及 防
止 电动设 备 运行 时产 生对 电池 的伤 害 。蓄 电池 的端
电压 是在 正 负极 上实 际测 得 的 电压 ， 蓄 电池 的工 作
状态 不 同 ， 端 电压 也不 同。 当蓄 电池放 电时 ， 它 的端
， ２ １ ＝Ｕ Ｃ ／ Ｒ ２ １ ２ ＝（ ， ２ 一， ２ ） ／ ２ Ｅ＝ ＋ ， ２ ２ （ Ｒ ｌ ＋ ６ ）
端 电压 低于 １ １ Ｖ左右 时 ， 蓄电池基本 已不对外放 电。
２ ． ３ 温 度 测 量
由此 可求 出蓄 电池 的 内阻和 电动势
Ｒ ＝ ２ （ Ｕ 一 ） ／ （ ， ２ 一， ２ 。 一， ）一 Ｒ ５ （ ２ ． ５ ）
通 过对 蓄电池 的 内阻 和 电 动 势 测量 ， 采用 一 种 特 殊
的直 流检 测 法 ， 来 提 高 对 蓄 电池 体 温 度 、 电 池 电动 势、 电池 内阻及 剩余 电量 测量 的精 度 。
２ 指 标 参数测 量原 理
靠性 。通过预测可 以对 蓄电池容量随时进行估计 ，
快 速而 全面 地评 估 蓄 电 池 的状 况 ， 以便 及 早 发 现 蓄
・
１１ ３・
其中 ， Ｒ 为 电 池 内 阻 ， Ｅ为 电池 电 动势 ， ｕ 、 分别 为 Ｑ 。 截 止 和 导通 时 的端 电压 ， ， １ 、 ， ２ 分 别 为 流 入 测量 模块 的 电流 ， ， ２ 为流 过 Ｒ 的 电流 ， ， ２ 为 民 的
电流 。
电压为 Ｕ＝ Ｅ— Ｉ Ｒ 。蓄电池的剩余 电量与蓄 电池的
端 电压之 间有 一定 的关 系 ， 因此 蓄 电池 剩 余 电量 是
在一定的条件下通过 与端 电压之间的关系取得 的。
收稿 日期 ： ２ ０ １ ４—１ １ — ２ １
图 １ 电 压 测 量 原 理 图
作者简 介： 华红艳（ １ ９ ６ ３ 一） ， 女， 江西玉山人 ， 硕士 ， 郑州航 空工业管理 学院电子通信 工程 系教授 ， 主要从 事 电气 自动化控 制科研 与教 学。
电池温 度测 量是采 用 Ｄ Ｓ １ ８ ８ ２ ０数 字 温度 传感 器 贴 于 电池外 壳 的方法 ， 通过 在线 测量 电池 的温 度 ， 找 出温度 异常 的 电池 。Ｄ Ｓ １ ８ Ｂ ２ ０通 过 内部 温度 寄存 器 接 收一 个受 温度 系数 影响 的振 荡器输 出的脉 冲个数 直接影 Ｐ ｌ ａ ｎ数字 温 度 数 据 。收 到 温 度 转换 命 令 后 ， Ｄ Ｓ １ ８ Ｂ ２ ０的 内部 数 字化温 度转 换器 将温 度数 据 以二
电池的潜伏性故障 ， 提前对蓄电池运行状况做 出诊
断， 避免 和减 少 事故 ， 保证 蓄 电池组 供 电系 统 的安 全
稳定 运行 。
２ ． １ 内阻和 电动 势测量 与计 算
系统 的测 量模块 对 蓄 电池 的 电压 测量 的 电路原
理 图 如 图 １所示 。
１ 蓄 电池检 测指 标 研究 蓄 电池 在线 监测 系统 的关 键是 正确 监测 端
计 了硬件与软件 系统 ， 实时监测蓄电池充放电参数。文章介 绍了相关的测量原理与算法， 便 于找 出 损 坏 的或 者性 能 显著 降低 的蓄 电池 ， 保证 蓄 电池 正常 工作 ， 有益 于蓄 电池的 维护 。 关键 词 ： 蓄 电池 ； Ａ Ｔ ８ ９ Ｃ ５ ２ ； 在 线监 测 ； 系统设 计
（ １ ． 郑 州航 空工 业管理 学院 电子 通信 工程 系， 郑州４ ５ ０ ０ １ ５ ； ２ ． 郑 州大通 专利 商标代 理 有 限公 司 ， 郑州 ４ ５ ０ ０ ０ ０ ） 摘 要： 针 对 蓄 电池 的基本 工作 情 况 ， 分 析和研 究 了其 主要 性 能指标 。采 用 简便 的检 测方 法 ， 设
蓄 电池 在我 们 的 生 活 中 的作 用 越 来 越 大 ， 许 多 设 备 如 电动 自行 车 、 汽车、 电 动 汽 车 已走 进 千 家 万 户， 其 电源 系统 在线 监 测 问题 越来 越 引起 人 们 的关 注 。 由于 电源 的关 键 部 件是 大 功 率 蓄 电池 组 ， 由多 个 单体 蓄 电池 串联 组 成 的 ， 单 个 蓄 电 池故 障就 会 影 响 到整 个系 统 ， 对 蓄 电池 组 进行 定 期 检 测 和 实 时 在 线 监测 ， 能及 时 发现性 能 降低 的 电池 ， 提 高 电源 的可
ＤＯＩ ： １ ０ ． １ ３ ７ ８ ３ ／ ｊ ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． ｃ ｎ ４ １—１ ２ ７ ５ ／ ｇ ４ ． ２ ０ １ ５ ． ０ １ ． ０ ２ ６
中图分类 号 ： Ｔ Ｍ９ 文 章编 号 ： １ ０ ０ ８— ３ ７ １ ５ （ ２ ０ １ ５ ） ０ １ — ０ ｌ ｌ ３— ０ ４
蓄 电池体 的温 度是 蓄 电池 的重要 标 志参 数 ， 对 电池 的性 能有 很大 影 响 。 当 电池 温 度 过 高 时 ， 势必 影 响 到 电池 的工 作 效 率 和 寿命 ， 故 温 度 的测 量 不 可 少 。
本文以铅酸蓄 电池为研究对象 ， 依据铅酸电池本身 的特殊性——其荷电状态受放电电流 、 本身退化等 ，
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当 Ｑ， 截 止时 ， 有
Ｅ＝Ｕ １ ＋， １ （ Ｒ １ ＋ Ｒ ５ ） ／ ２ （ ２ ． １ ） （ ２ ． ２ ） （ ２ ． ３ ） （ ２ ． ４ ）
图 ２ 蓄 电池 剩 余 容 量 与 端 电 压 关 系 图
当Ｑ １导通 时 ， 有
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Ｎｏ ． １
中州大学学报
Ｊ ＯＵＲＮ ＡＬ ＯＦ Ｚ ＨＯ ＮＧＺ ＨＯＵ ＵＮＩ Ｖ ＥＲＳ Ｉ Ｔ Ｙ
２ ０ １ ５年 ２月
Ｆ ｅ ｂ ． ２ ０ １ ５
基于 Ａ Ｔ ８ ９ Ｃ ５ ２的蓄 电池监测 系统设计
华 红 艳 ， 宋 伟 ， 孙珍 珍 ， 王 艺 ， 张 海 青
电压 、 电池的剩余 电量和 电池温度 ， 估算 出电动势 、 电池 内阻 ， 从 而对 电动 设 备 的用 电进 行 管 理 以及 防
止 电动设 备 运行 时产 生对 电池 的伤 害 。蓄 电池 的端
电压 是在 正 负极 上实 际测 得 的 电压 ， 蓄 电池 的工 作
状态 不 同 ， 端 电压 也不 同。 当蓄 电池放 电时 ， 它 的端
， ２ １ ＝Ｕ Ｃ ／ Ｒ ２ １ ２ ＝（ ， ２ 一， ２ ） ／ ２ Ｅ＝ ＋ ， ２ ２ （ Ｒ ｌ ＋ ６ ）
端 电压 低于 １ １ Ｖ左右 时 ， 蓄电池基本 已不对外放 电。
２ ． ３ 温 度 测 量
由此 可求 出蓄 电池 的 内阻和 电动势
Ｒ ＝ ２ （ Ｕ 一 ） ／ （ ， ２ 一， ２ 。 一， ）一 Ｒ ５ （ ２ ． ５ ）
通 过对 蓄电池 的 内阻 和 电 动 势 测量 ， 采用 一 种 特 殊
的直 流检 测 法 ， 来 提 高 对 蓄 电池 体 温 度 、 电 池 电动 势、 电池 内阻及 剩余 电量 测量 的精 度 。
２ 指 标 参数测 量原 理
靠性 。通过预测可 以对 蓄电池容量随时进行估计 ，
快 速而 全面 地评 估 蓄 电 池 的状 况 ， 以便 及 早 发 现 蓄
・
１１ ３・
其中 ， Ｒ 为 电 池 内 阻 ， Ｅ为 电池 电 动势 ， ｕ 、 分别 为 Ｑ 。 截 止 和 导通 时 的端 电压 ， ， １ 、 ， ２ 分 别 为 流 入 测量 模块 的 电流 ， ， ２ 为流 过 Ｒ 的 电流 ， ， ２ 为 民 的
电流 。
电压为 Ｕ＝ Ｅ— Ｉ Ｒ 。蓄电池的剩余 电量与蓄 电池的
端 电压之 间有 一定 的关 系 ， 因此 蓄 电池 剩 余 电量 是
在一定的条件下通过 与端 电压之间的关系取得 的。
收稿 日期 ： ２ ０ １ ４—１ １ — ２ １
图 １ 电 压 测 量 原 理 图
作者简 介： 华红艳（ １ ９ ６ ３ 一） ， 女， 江西玉山人 ， 硕士 ， 郑州航 空工业管理 学院电子通信 工程 系教授 ， 主要从 事 电气 自动化控 制科研 与教 学。
电池温 度测 量是采 用 Ｄ Ｓ １ ８ ８ ２ ０数 字 温度 传感 器 贴 于 电池外 壳 的方法 ， 通过 在线 测量 电池 的温 度 ， 找 出温度 异常 的 电池 。Ｄ Ｓ １ ８ Ｂ ２ ０通 过 内部 温度 寄存 器 接 收一 个受 温度 系数 影响 的振 荡器输 出的脉 冲个数 直接影 Ｐ ｌ ａ ｎ数字 温 度 数 据 。收 到 温 度 转换 命 令 后 ， Ｄ Ｓ １ ８ Ｂ ２ ０的 内部 数 字化温 度转 换器 将温 度数 据 以二
电池的潜伏性故障 ， 提前对蓄电池运行状况做 出诊
断， 避免 和减 少 事故 ， 保证 蓄 电池组 供 电系 统 的安 全
稳定 运行 。
２ ． １ 内阻和 电动 势测量 与计 算
系统 的测 量模块 对 蓄 电池 的 电压 测量 的 电路原
理 图 如 图 １所示 。
１ 蓄 电池检 测指 标 研究 蓄 电池 在线 监测 系统 的关 键是 正确 监测 端
计 了硬件与软件 系统 ， 实时监测蓄电池充放电参数。文章介 绍了相关的测量原理与算法， 便 于找 出 损 坏 的或 者性 能 显著 降低 的蓄 电池 ， 保证 蓄 电池 正常 工作 ， 有益 于蓄 电池的 维护 。 关键 词 ： 蓄 电池 ； Ａ Ｔ ８ ９ Ｃ ５ ２ ； 在 线监 测 ； 系统设 计
（ １ ． 郑 州航 空工 业管理 学院 电子 通信 工程 系， 郑州４ ５ ０ ０ １ ５ ； ２ ． 郑 州大通 专利 商标代 理 有 限公 司 ， 郑州 ４ ５ ０ ０ ０ ０ ） 摘 要： 针 对 蓄 电池 的基本 工作 情 况 ， 分 析和研 究 了其 主要 性 能指标 。采 用 简便 的检 测方 法 ， 设
蓄 电池 在我 们 的 生 活 中 的作 用 越 来 越 大 ， 许 多 设 备 如 电动 自行 车 、 汽车、 电 动 汽 车 已走 进 千 家 万 户， 其 电源 系统 在线 监 测 问题 越来 越 引起 人 们 的关 注 。 由于 电源 的关 键 部 件是 大 功 率 蓄 电池 组 ， 由多 个 单体 蓄 电池 串联 组 成 的 ， 单 个 蓄 电 池故 障就 会 影 响 到整 个系 统 ， 对 蓄 电池 组 进行 定 期 检 测 和 实 时 在 线 监测 ， 能及 时 发现性 能 降低 的 电池 ， 提 高 电源 的可
ＤＯＩ ： １ ０ ． １ ３ ７ ８ ３ ／ ｊ ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． ｃ ｎ ４ １—１ ２ ７ ５ ／ ｇ ４ ． ２ ０ １ ５ ． ０ １ ． ０ ２ ６
中图分类 号 ： Ｔ Ｍ９ 文 章编 号 ： １ ０ ０ ８— ３ ７ １ ５ （ ２ ０ １ ５ ） ０ １ — ０ ｌ ｌ ３— ０ ４
蓄 电池体 的温 度是 蓄 电池 的重要 标 志参 数 ， 对 电池 的性 能有 很大 影 响 。 当 电池 温 度 过 高 时 ， 势必 影 响 到 电池 的工 作 效 率 和 寿命 ， 故 温 度 的测 量 不 可 少 。
本文以铅酸蓄 电池为研究对象 ， 依据铅酸电池本身 的特殊性——其荷电状态受放电电流 、 本身退化等 ，
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当 Ｑ， 截 止时 ， 有
Ｅ＝Ｕ １ ＋， １ （ Ｒ １ ＋ Ｒ ５ ） ／ ２ （ ２ ． １ ） （ ２ ． ２ ） （ ２ ． ３ ） （ ２ ． ４ ）
图 ２ 蓄 电池 剩 余 容 量 与 端 电 压 关 系 图
当Ｑ １导通 时 ， 有
