電動車蓄電池充電保護系統(tǒng)的設(shè)計

朱超+蘇靜明+于長江+楊東東+洪炎

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

【關(guān)鍵詞】蓄電池；數(shù)據(jù)處理；充電保護

0 引言

隨著電動車的發(fā)展，電動車蓄電池的管理已經(jīng)逐步成為保養(yǎng)電動車的最重要環(huán)節(jié)，無論是電動汽車還是電動自行車，蓄電池都是核心部分，建立蓄電池充電保護措施是必不可少的，蓄電池在充電過程中是比較容易忽視的過程，溫度過高會引起自燃，濕度過大也會引起短路。為此設(shè)計一種由傳感器、繼電器、單片機、GSM等模塊組成的蓄電池充電保護系統(tǒng)。

1 保護系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)

整個控制系統(tǒng)由傳感器、繼電器、單片機、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，蓄電池若有多個模塊也可以進行多點檢測。單片機為主控制器，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，則單片機控制繼電保護設(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，同時通過GSM模塊發(fā)出信息提出警報，發(fā)送至手機上。

1.2 通信方式

GSM移動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)計的控制電路主要使用以下元器件，包括GTM900、LCD模塊、AT89C51單片機、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)計使用帶中文字庫的LCD12864液晶，可以最大顯示4行*8個一共32個中文漢字。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。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點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

AT89C51 有以下標準功能：4k字節(jié)Flash閃速存儲器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32 個I/O 口線，兩個16位定時/計數(shù)器，一個5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時，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。空閑方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時/計數(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，當傳感器與MCU之間的距離較遠時，需要在其數(shù)據(jù)引腳DATA上接一個阻值為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)之間的互動關(guān)系。在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護、轉(zhuǎn)換電路等作用。本設(shè)計中選擇動斷型（常閉）線圈不通電時兩觸點是閉合的，通電后兩個觸點就斷開，由PNP三極管組成的電路作為功率驅(qū)動。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

系統(tǒng)主程序主要完成單片機端口初始化、以及控制繼電器、GSM短信發(fā)送子程序的調(diào)用等，系統(tǒng)主程序是整個軟件控制的核心部分，這部分主是整個系統(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行代碼的編譯和調(diào)試工作。

3.1 系統(tǒng)主程序設(shè)計

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)容進行切換。

3.2 繼電器子程序設(shè)計

如圖3所示，從設(shè)備程序在運行時，首先進行系統(tǒng)的初始化，然后依次讀取各個傳感器的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)整理成一定的格式存儲起來，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)來達到及時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

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

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[責(zé)任編輯：田吉捷]