基于MATLAB的蓄電池充放電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

共4組數(shù)據(jù)，電壓(24Byte)、電流(24Byte)、溫度1(6Byte)、溫度2(6Byte)波特率取19200bps時(shí)，最長(zhǎng)的一組傳輸時(shí)間約為12ms，小于一個(gè)時(shí)間片長(zhǎng)度，滿足要求。任務(wù)中，每次發(fā)送一組數(shù)據(jù)，算法類似讀溫度任務(wù)。

4 MATLAB程序設(shè)計(jì)
為了便于作圖和數(shù)據(jù)分析，我們采用MATLAB作為上位機(jī)開(kāi)發(fā)工具。主要任務(wù)包括與MCU串可通信；數(shù)據(jù)的尺度變換；并存同一界面上畫(huà)出4條曲線。
4．1 串口通信及數(shù)據(jù)處理
從Matlab6．0版本開(kāi)始，Mathworks公司在軟件中增加了設(shè)備控制箱(instrument control toolbox)，提供了對(duì)RS-232／RS-485通信標(biāo)準(zhǔn)的串口通信的正式支持。利用該工具箱的Serial類及instrcallback回調(diào)函數(shù)，能可靠地進(jìn)行實(shí)時(shí)串行通信。
串口操作的順序是(1)創(chuàng)建串口并沒(méi)置屬性；(2)打開(kāi)串口；(3)讀寫(xiě)串口操作；(4)關(guān)閉并清除串口沒(méi)備對(duì)象。
讀取數(shù)據(jù)后，根據(jù)規(guī)約提取電樂(lè)、電流和兩路溫度數(shù)據(jù)。由于這些數(shù)據(jù)為原始的A／D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，沒(méi)有實(shí)際的物理意義，所以需要進(jìn)行尺度變換。即將數(shù)據(jù)代表的物理意義表示出來(lái)。比如，電壓檢測(cè)，A／D參考電壓為5V，那么對(duì)于10位ADC來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)換結(jié)果N代表的電壓值為：N*5／1024。尺度變換完成后存入緩沖區(qū)。
4．2 句柄繪圖
系統(tǒng)需要顯示3個(gè)物理量，電壓、電流和溫度。由于物理單位、采樣周期不同，需要繪制3個(gè)坐標(biāo)系分別顯示。MATLAB中并沒(méi)有提供這樣的繪圖函數(shù)，這里用到了MATLAB的句柄繪圖功能。
MATLAB在創(chuàng)建每一個(gè)圖形對(duì)象時(shí)，都為陔對(duì)象分配唯一的一個(gè)值，稱其為圖形對(duì)象句柄(Handie)。句柄是圖形對(duì)象的唯一標(biāo)識(shí)符，不同對(duì)象的句柄不可能重復(fù)和混淆。圖形塒象包括根屏幕、窗口、坐標(biāo)軸、線等。所謂的句柄作圖就是利用底層繪圖函數(shù)，通過(guò)對(duì)對(duì)象屬性的設(shè)置(Handle Graphics)與操作實(shí)現(xiàn)繪圖。

5 運(yùn)行實(shí)例分析
使用該系統(tǒng)對(duì)一節(jié)鉛酸蓄電池(12V)充電進(jìn)行監(jiān)控，電腦效果如圖7所示：

圖7中，橫坐標(biāo)為時(shí)間軸，每秒更新一次；縱坐標(biāo)有三個(gè)，分別是左側(cè)坐標(biāo)電流和電壓，右側(cè)坐標(biāo)溫度；電流曲線為紅色，電壓為黑色，溫度1為藍(lán)色實(shí)線，溫度2為藍(lán)色虛線，4條曲線分別對(duì)應(yīng)各自的坐標(biāo)。
一般情況下，由于蓄電池內(nèi)阻，電化學(xué)反應(yīng)速度等因素影響，充電時(shí)的端電壓要比靜置時(shí)高，放電時(shí)要比靜置時(shí)低。蓄電池使用時(shí)間越長(zhǎng)內(nèi)阻越高，對(duì)充放電電流也就越敏感。如圖所示，充電電流的微小變化(0．1A左右)引起了端電壓的劇烈波動(dòng)(9V左右)。蓄電池端電壓對(duì)充電電流及其敏感，說(shuō)明蓄電池內(nèi)阻很大。另外，對(duì)于一節(jié)性能較好的的鉛酸蓄電池，靜置時(shí)電壓在11V～13V之間，而該電池靜置端電壓不到6V。能夠推斷該蓄電池已經(jīng)嚴(yán)重?fù)p壞。

6 結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)該系統(tǒng)，我們能夠非常直觀地監(jiān)控蓄電池端電壓和充放電電流的關(guān)系，以及溫度的變化，有助于研究蓄電池充放電特性，更加科學(xué)、高效地管理蓄電池，為電動(dòng)汽車電源管理提供依據(jù)。