基于单片机的镍镉充电电池智能管理系统设计

　　4 软件设计

　　系统的软件由监控程序、自动管理程序、系统自检子程序、电池检测子程序、手工切换中断子程序、按键及数码管扫描子程序等组成。系统开始工作后，首先调用系统自检子程序，若系统或某个模块工作不正常，系统在发出报警声的同时，数码管闪烁显示故障模块代码。若系统及各模块均工作正常，则系统调用电池检测子程序，对系统各电池单体的故障、反接以及空载情况进行检查判断，并同步显示所检测电池单体的位置代码，对检测到的故障电池和反接电池进行指示报警。等所有电池检测完毕，系统自动进入电池自动管理程序，对电池进行自动循环充放电管理。在自动管理程序中，系统先对电池进行放电，放电到终止电压后再进行充电。同时在充电的过程中，利用软件延时，使镍镉充电电池在充电间隙进行短暂放电，从而以脉冲充电方式，有效地提高电池充电效率，最大限度地消除镍镉充电电池可能出现的极化现象。系统工作流程图如图6 所示。

图6 系统工作流程图

　　5 其他功能

　　5.1 温度控制

镍镉充电电池对存放环境温度有一定要求，所以系统中设计了温度控制模块，对电池所处环境温度进行监测和控制。温度控制模块由温度传感器[7]、信号处理电路、A/D转换电路、继电器及控制电路和轴流风扇等组成， 当环境温度达到设置的上限温度时， 由单片机控制继电器闭合，进而控制轴流风扇转动，为电池存放环境通风降温。环境温度到达合适温度后，单片机控制继电器断开， 轴流风扇停止转动。这样，保证电池存放环境温度始终保持在合适的范围内。

　　5.2 电池维护

　　对新启用的镍镉充电电池或产生极化现象的镍镉充电电池， 一般要进行充放电维护， 主要对电池进行初始容量恢复和效能激活。维护方法是，对电池连续进行3 次深度放电和充电。由于系统一旦启动， 并经过电池检测后，会一直处于电池自动管理状态，如果需要对某个电池进行维护，可通过操作“上移”和“下移”按键，控制系统切换到需要维护的电池， 然后按下“ 维护” 按钮， 系统会中断自动管理， 进入电池维护程序。维护结束后， 系统继续进行自动管理。

　　6 结论

　　首先，系统为集中放置并统一管理的镍镉充电电池提供了一个空间独立、温度恒定的存放环境，消除了酸性、高温等不利因素对镍镉充电电池可能产生的不良影响。其次，电池充放电管理和维护过程中采用脉冲充放电方式，不仅提高了电池的充放电效率，而且可以保持或恢复镍镉充电电池的性能。第三，系统采用先放电、后充电的方式进行充放电管理，可以消除镍镉充电电池可能产生的“记忆效应”，提高充电电池的使用效能。第四，对电池充电终止和放电终止电压进行实时监测控制，避免了电池过充、过放，可延长镍镉充电电池的使用寿命。第五，采用先检测、后管理和单体充放电的运行模式，杜绝了性能差异较大的单体镍镉充电电池同组使用或同组充电问题的发生。