电动车蓄电池充电保护系统的设计

朱超+苏静明+于长江+杨东东+洪炎

【摘 要】随着社会的不断发展，现代能源和环境问题越来越受到人们的重视。很多国家对电动车的研究越来越多，电动车的核心部分就是它的蓄电池，对蓄电池的充电过程保护也显得尤为重要。本文给出了利用传感器、继电器、单片机、GSM等模块组成的系统对蓄电池周围的温度和湿度等进行数据处理从而起到充电保护作用。

【关键词】蓄电池；数据处理；充电保护

0 引言

随着电动车的发展，电动车蓄电池的管理已经逐步成为保养电动车的最重要环节，无论是电动汽车还是电动自行车，蓄电池都是核心部分，建立蓄电池充电保护措施是必不可少的，蓄电池在充电过程中是比较容易忽视的过程，温度过高会引起自燃，湿度过大也会引起短路。为此设计一种由传感器、继电器、单片机、GSM等模块组成的蓄电池充电保护系统。

1 保护系统基本结构

整个控制系统由传感器、继电器、单片机、GSM组成，系统框图如图1所示：

1.1 控制原理

传感器检测蓄电池的温度和湿度信息，蓄电池若有多个模块也可以进行多点检测。单片机为主控制器，若检测到的数据没有超出常规参数值，则GSM模块不发出消息；若超出常规参数值，则单片机控制继电保护设备先将充电电源断开，检测到的数据显示在LCD显示屏上，同时通过GSM模块发出信息提出警报，发送至手机上。

1.2 通信方式

GSM移动通信模块采用华为公司生产的GTM900作为控制核心，加以外围辅助电路实现系统短信的发送功能。

2 器件介绍及部分硬件

设计的控制电路主要使用以下元器件，包括GTM900、LCD模块、AT89C51单片机、继电器、温湿度传感器模块。

2.1 GTM900通信模块

GTM900是华为公司推出的GPRS模块，工作频段是EGSM900/GSM1800，具有短消息业务。

2.2 LCD模块

本设计使用带中文字库的LCD12864液晶，可以最大显示4行*8个一共32个中文汉字。利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，低电压低功耗是其又一显著特点。由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多。

2.3 AT89C51单片机

AT89C51 有以下标准功能：4k字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM，32 个I/O 口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。

2.4 温湿度传感器DHT11

温湿度传感器采用的是DHT11，采用单总线结构，根据其使用手册，当传感器与MCU之间的距离较远时，需要在其数据引脚DATA上接一个阻值为5K的上拉电阻。

2.5 继电器

继电器是一种电控制器件，它具有控制系统和被控制系统之间的互动关系。在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。本设计中选择动断型（常闭）线圈不通电时两触点是闭合的，通电后两个触点就断开，由PNP三极管组成的电路作为功率驱动。

3 系统软件设计

系统主程序主要完成单片机端口初始化、以及控制继电器、GSM短信发送子程序的调用等，系统主程序是整个软件控制的核心部分，这部分主是整个系统的主体，在软件代码编写之前，需要先完成软件流程图的绘制，然后根据所绘制的软件流程图进行代码的编译和调试工作。

3.1 系统主程序设计

系统主程序如图2所示，系统初始化主要完成对单片机I/O端口初始电平高低的定义，以及液晶读写状态的初始设定，液晶初始化显示内容的赋值程序。当系统检测到有效的数据信息后，液晶显示界面和显示内容进行切换。

3.2 继电器子程序设计

如图3所示，从设备程序在运行时，首先进行系统的初始化，然后依次读取各个传感器的数据，并将数据整理成一定的格式存储起来，然后通过检测是否有主控制器发出的命令来判断是否将整理好的据发送给功率驱动是继电器断开，通过不断的循环接收传感器传出的数据来达到及时获取蓄电池表面信息的目的。

3.3 GSM短信发送子程序设计

GSM短信发送子程序主有串口初始化、波特率设置和短信内容和目标号码设置等，此部分程序流程图如图4所示。

4 结语

本系统采用了C51单片机作为主控制器对电动车充电过程中蓄电池表面信息进行检测。设计的系统不仅可以保障充电过程中因蓄电池过热引起的的意外，同时还能够检测蓄电池表面的湿度以防止充电时引起短路，具有很好的应用前景。

【参考文献】

[1]谭浩强.C程序设计[M].3版，北京，清华大学出版社出版，2005.

[2]彭为.单片机典型系统设计实例精讲[M].北京电子工业出版社，2006.

[3]张义和，王敏男.例说51单片机（C语言版）[M].北京：人民邮电出版社出版，2008.

[责任编辑：田吉捷]