基于ATmega16的電動車鋰電池組設(shè)計

　　1. 3 充電均衡模塊

　　采用模擬電路方案。 即在每節(jié)電池的外部搭建過壓保護電路，充電過程中當(dāng)電壓超過預(yù)定值時，保護電路自動閉合，使電池通過電阻回路放電，以保護電池不會過度充電。 當(dāng)電池電壓減小到均衡充電動作電壓4. 18 V時，保護電路自動斷開。

　　1. 4 電壓電流測量模塊

　　待測的電壓通過集成運算放大器LM358,將輸出送至單片機進(jìn)行檢測。 LM358內(nèi)部包括2個獨立、高增益、內(nèi)部頻率補償?shù)碾p運算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用和雙電源工作模式，由于其低功耗電流，也適合于電池。 用霍爾傳感器UGN - 3501 M 檢測直流電流。 UGN -3501M是集成型霍爾傳感器，采用差動霍爾電壓輸出，檢測靈敏度為1. 4 V /0. 1T.

　　電壓電流檢測電路的設(shè)計如圖4 所示。 運算放大器LM358的5, 6引腳所接的BB,AA為待測的充電、放電電壓，經(jīng)過放大后由7腳輸出至單片機進(jìn)行檢測，當(dāng)檢測到待測電壓達(dá)到過充、過放保護電壓時，由單片機控制斷開充放電回路。 電流檢測通過霍爾傳感器完成，如圖4所示，將從UGN -3501M1, 8引腳輸出的霍爾電壓uH 接至LM358的3, 4引腳，經(jīng)過放大后從1 腳輸出ADC3 至單片機，進(jìn)行過電流保護。 UGN - 3501M 的5, 6, 7引腳連接調(diào)整電位器，用以補償不等位電勢，同時改善線性。 調(diào)整5, 6引腳外接電阻R16,可使輸出霍爾電壓uH 與磁場強度有較好的線性關(guān)系。

　　圖4 電壓電流檢測電路

　　1. 5 溫度檢測模塊

　　溫度檢測和控制模塊選用電壓輸出型的半導(dǎo)體溫度傳感器LM60. 該傳感器是一種已校正的集成化溫度傳感器，它的工作溫度范圍是- 40 ℃至125 ℃，工作電壓范圍是2. 7 V至10 V. 信號輸出與溫度成正比，信號大小可達(dá)+ 6. 25 mV /℃。

　　基于LM60的溫度檢測電路如圖5所示。 由穩(wěn)壓部分輸出的3. 3 V 電源為此電路供電，經(jīng)過溫度傳感器將探測點的溫度轉(zhuǎn)化為電壓值通過ADC0,ADC1輸出，再將ADC0, ADC1送入單片機進(jìn)行檢測，當(dāng)電壓值達(dá)到溫控要求時，單片機控制開關(guān)通斷。

　　圖5 溫度檢測電路

　　1. 6 開關(guān)模塊

　　開關(guān)采用MOSFET,型號選用P溝道的MOS管的IR530N. 工作原理：單片機控制端口輸出高電平，功率三極管導(dǎo)通，功率場效應(yīng)管的柵極和漏極之間產(chǎn)生壓降，功率場效應(yīng)管導(dǎo)通。

　　2 軟件設(shè)計

　　本系統(tǒng)軟件采用C語言編寫，處理程序采用模塊化編程， 程序運行的環(huán)境是ICCAVR 開發(fā)系統(tǒng)。

　　在電池組空載的時候，系統(tǒng)進(jìn)入掉電模式，以使功耗降至最低;當(dāng)電池組接入負(fù)載或?qū)﹄姵亟M充電時，單片機被激活，由低功耗掉電模式轉(zhuǎn)入正常工作模式，并持續(xù)運作。 整個程序的流程如圖6所示。

　　圖6 程序流程

　　根據(jù)本系統(tǒng)的模塊分布，單片機程序分為電壓測量模塊、電流測量模塊和溫度測量模塊，每一模塊調(diào)用共同A /D轉(zhuǎn)換函數(shù)和延時判斷函數(shù)等，以縮短代碼長度和增強程序代碼的可讀性。 下面給出程序主函數(shù)的代碼：

　　void main ( void)

　　{

　　int ( ) ; / /單片機初始化，打開所有開關(guān);

　　sleep ( ) ; / /單片機進(jìn)入休眠模式;

　　int sign︱ = 1;

　　while ( sign = = 1 ) / /判斷系統(tǒng)是否運行正常;

　　{ int( ) ;

　　dianya ( ) ; / /調(diào)用測壓模塊;

　　delay(30000) ;

　　delay(30000) ;

　　dianliu ( ) ; / /調(diào)用測流模塊;

　　delay(30000) ;

　　delay(30000) ;

　　wendu ( ) ; / /調(diào)用溫度模塊;

　　delay(30000) ;

　　delay(30000) ;

　　}

　　int ( ) ;

　　sign︱ = 1;

　　main ( ) ;

　　}

　　3 結(jié)束語

　　通過實驗，本保護電路系統(tǒng)實現(xiàn)了全部基本功能。 與傳統(tǒng)采用分離元件的電池保護系統(tǒng)相比，本文中提出基于單片機的電池保護電路系統(tǒng)具有系統(tǒng)體積小、功能多、功耗低、成本低等特點，可用于工業(yè)生產(chǎn)。