電動(dòng)車蓄電池充電保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

朱超+蘇靜明+于長江+楊東東+洪炎

【摘 要】隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代能源和環(huán)境問題越來越受到人們的重視。很多國家對電動(dòng)車的研究越來越多，電動(dòng)車的核心部分就是它的蓄電池，對蓄電池的充電過程保護(hù)也顯得尤為重要。本文給出了利用傳感器、繼電器、單片機(jī)、GSM等模塊組成的系統(tǒng)對蓄電池周圍的溫度和濕度等進(jìn)行數(shù)據(jù)處理從而起到充電保護(hù)作用。

【關(guān)鍵詞】蓄電池；數(shù)據(jù)處理；充電保護(hù)

0 引言

隨著電動(dòng)車的發(fā)展，電動(dòng)車蓄電池的管理已經(jīng)逐步成為保養(yǎng)電動(dòng)車的最重要環(huán)節(jié)，無論是電動(dòng)汽車還是電動(dòng)自行車，蓄電池都是核心部分，建立蓄電池充電保護(hù)措施是必不可少的，蓄電池在充電過程中是比較容易忽視的過程，溫度過高會(huì)引起自燃，濕度過大也會(huì)引起短路。為此設(shè)計(jì)一種由傳感器、繼電器、單片機(jī)、GSM等模塊組成的蓄電池充電保護(hù)系統(tǒng)。

1 保護(hù)系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)

整個(gè)控制系統(tǒng)由傳感器、繼電器、單片機(jī)、GSM組成，系統(tǒng)框圖如圖1所示：

1.1 控制原理

傳感器檢測蓄電池的溫度和濕度信息，蓄電池若有多個(gè)模塊也可以進(jìn)行多點(diǎn)檢測。單片機(jī)為主控制器，若檢測到的數(shù)據(jù)沒有超出常規(guī)參數(shù)值，則GSM模塊不發(fā)出消息；若超出常規(guī)參數(shù)值，則單片機(jī)控制繼電保護(hù)設(shè)備先將充電電源斷開，檢測到的數(shù)據(jù)顯示在LCD顯示屏上，同時(shí)通過GSM模塊發(fā)出信息提出警報(bào)，發(fā)送至手機(jī)上。

1.2 通信方式

GSM移動(dòng)通信模塊采用華為公司生產(chǎn)的GTM900作為控制核心，加以外圍輔助電路實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)短信的發(fā)送功能。

2 器件介紹及部分硬件

設(shè)計(jì)的控制電路主要使用以下元器件，包括GTM900、LCD模塊、AT89C51單片機(jī)、繼電器、溫濕度傳感器模塊。

2.1 GTM900通信模塊

GTM900是華為公司推出的GPRS模塊，工作頻段是EGSM900/GSM1800，具有短消息業(yè)務(wù)。

2.2 LCD模塊

本設(shè)計(jì)使用帶中文字庫的LCD12864液晶，可以最大顯示4行*8個(gè)一共32個(gè)中文漢字。利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，低電壓低功耗是其又一顯著特點(diǎn)。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡潔得多。

2.3 AT89C51單片機(jī)

AT89C51 有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4k字節(jié)Flash閃速存儲(chǔ)器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32 個(gè)I/O 口線，兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)，AT89C51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。

2.4 溫濕度傳感器DHT11

溫濕度傳感器采用的是DHT11，采用單總線結(jié)構(gòu)，根據(jù)其使用手冊，當(dāng)傳感器與MCU之間的距離較遠(yuǎn)時(shí)，需要在其數(shù)據(jù)引腳DATA上接一個(gè)阻值為5K的上拉電阻。

2.5 繼電器

繼電器是一種電控制器件，它具有控制系統(tǒng)和被控制系統(tǒng)之間的互動(dòng)關(guān)系。在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。本設(shè)計(jì)中選擇動(dòng)斷型（常閉）線圈不通電時(shí)兩觸點(diǎn)是閉合的，通電后兩個(gè)觸點(diǎn)就斷開，由PNP三極管組成的電路作為功率驅(qū)動(dòng)。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)主程序主要完成單片機(jī)端口初始化、以及控制繼電器、GSM短信發(fā)送子程序的調(diào)用等，系統(tǒng)主程序是整個(gè)軟件控制的核心部分，這部分主是整個(gè)系統(tǒng)的主體，在軟件代碼編寫之前，需要先完成軟件流程圖的繪制，然后根據(jù)所繪制的軟件流程圖進(jìn)行代碼的編譯和調(diào)試工作。

3.1 系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)

系統(tǒng)主程序如圖2所示，系統(tǒng)初始化主要完成對單片機(jī)I/O端口初始電平高低的定義，以及液晶讀寫狀態(tài)的初始設(shè)定，液晶初始化顯示內(nèi)容的賦值程序。當(dāng)系統(tǒng)檢測到有效的數(shù)據(jù)信息后，液晶顯示界面和顯示內(nèi)容進(jìn)行切換。

3.2 繼電器子程序設(shè)計(jì)

如圖3所示，從設(shè)備程序在運(yùn)行時(shí)，首先進(jìn)行系統(tǒng)的初始化，然后依次讀取各個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)整理成一定的格式存儲(chǔ)起來，然后通過檢測是否有主控制器發(fā)出的命令來判斷是否將整理好的據(jù)發(fā)送給功率驅(qū)動(dòng)是繼電器斷開，通過不斷的循環(huán)接收傳感器傳出的數(shù)據(jù)來達(dá)到及時(shí)獲取蓄電池表面信息的目的。

3.3 GSM短信發(fā)送子程序設(shè)計(jì)

GSM短信發(fā)送子程序主有串口初始化、波特率設(shè)置和短信內(nèi)容和目標(biāo)號碼設(shè)置等，此部分程序流程圖如圖4所示。

4 結(jié)語

本系統(tǒng)采用了C51單片機(jī)作為主控制器對電動(dòng)車充電過程中蓄電池表面信息進(jìn)行檢測。設(shè)計(jì)的系統(tǒng)不僅可以保障充電過程中因蓄電池過熱引起的的意外，同時(shí)還能夠檢測蓄電池表面的濕度以防止充電時(shí)引起短路，具有很好的應(yīng)用前景。

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[責(zé)任編輯：田吉捷]