微控制器简化了电池充电状态测量

接线图 2023年07月30日 11:31 245 admin

微控制器简化了电池充电状态测量第1张

其中 Q ACC是电池新累积的电量，i 表示时间间隔 Δt 内积分的电流量。
在其离散形式中，方程变为
微控制器简化了电池充电状态测量第2张

其中 n 表示在时间间隔 Δt 内进行的电流测量次数 I k 。虽然您可以为 Δt 选择任何值，但选择等于一小时的值比较方便，因为电池制造商以安培小时为单位指定容量。
为了简化微控制器的固件并减少算术运算所需的内存量，您可以将一小时划分为 128 个测量周期，并使用寄存器移位来执行等式中所需的除法。您可以将每个电荷测量值计算为 32 个电流样本的平均值，并由微处理器的内部 ADC 进行转换。ADC 的多路复用输入通道之一转换充电电流，另一个转换放电电流。因此，剩余电池电量的方程简化为 Q REM =Q PREV ±Q ACC，其中 Q REM是剩余电池电量，Q PREV是其先前计算的电荷，加号表示净电荷，负号表示净放电。如图1所示，该电路包含八引脚版本的Freescale低成本MC68HC908QT2微控制器 IC 3。电流采样电阻器R 1两端的电压根据电池是否充电或放电而反转极性。IC 2A和IC 2B分别连接为相同增益同相放大器和反相放大器，检测R 1两端产生的电压。同相放大器 IC 2A仅响应充电电流产生的正电压，并为放电电流产生的负输入电压提供零输出。反相放大器IC 2B仅响应负输入并为正充电电流提供 0V。两个运算放大器的输出均为正值，电压范围为 0 至约 5V，从而简化了与 ADC 多路复用输入的接口设计。IC 2使用Texas InSTruments的TLC277具有印刷电路板占用空间小和输入失调电压低的优点。

微控制器简化了电池充电状态测量第3张

图 1仅使用少数组件即可测量蓄电池的充电状态。您可以通过确定最低和最高预期充电和放电电流并应用以下公式来计算检测电阻器 R 1的值和放大器的增益 G：

微控制器简化了电池充电状态测量第4张

其中 I MAX是最大放电电流，V IN(MAX)是最大 ADC 输入。在此示例中，最大充电和放电电流约为 1A。
因此，对于 1A 充电或放电电流以及 5V 最大 ADC 输入，您可以选择 R 1值为 0.5Ω，增益为 10 或 100。计算出电池的充电能力后，您可以将数据发送到通过单线接口、SPI、I 2 C、CAN（控制器区域网络）或其他行业标准方法（参考文献 1）连接到主机处理器或其他目的地。为了最大限度地延长电池寿命，您可以使用微处理器的输出来控制外部负载消耗的电流。

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