【正文】 電次數(shù)等有關(guān)。（2）電池的終止電壓是指電池在放電過程中，電壓下降到不宜再繼續(xù)放電的最低工作電壓。電池容量分為理論容量、實(shí)際容量。實(shí)際容量是指在一定放電條件下，電池實(shí)際所能放出的電量。（5）電池的能量是指電池在一定放電條件下，對外做功所能輸出的電能。（6）電池的比能量（能量密度）是指單位質(zhì)量（體積）電池所輸出的能量，即質(zhì)量比能量或體積比能量。（7）電池的功率是指電池在一定放電條件下，單位時(shí)間內(nèi)電池輸出的電能，單位為 W或 kW。深放電可定義為蓄電池放電到完全截止電壓。電池的溫度和充放電深度等因素都影響其使用壽命，電池壽命的延長可以使用充放電深度的適當(dāng)減小來實(shí)現(xiàn)。（2）對蓄電池的端電壓和電流實(shí)時(shí)監(jiān)測，如果出現(xiàn)電池容量小于警戒閾值，立即啟用保護(hù)電路或自動(dòng)切換備用電池。（4）系統(tǒng)可自動(dòng)校正電池的內(nèi)部參數(shù)，以適應(yīng)使用蓄電池所帶來的一些參數(shù)變化，也能夠通過控制放電電路的放電，以取得更好的效果,來實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車的續(xù)航里程和壽命周期最大化。在設(shè)計(jì)上采用了 P87C591型 8 位高性能 CPU 芯片為控制核心的系統(tǒng)，它以先進(jìn)的 CMOS（互補(bǔ)性金屬氧化物半導(dǎo)體）工藝制造，并設(shè)計(jì)制造應(yīng)用于汽車和通用的工業(yè)應(yīng)用。蓄電池有恒流、恒阻、恒功率三種放電模式，在此選擇恒流放電模式，對電池進(jìn)行均衡的放電，并對低壓蓄電池的放電進(jìn)行管理，使各個(gè)電池發(fā)揮出最優(yōu)性能。溫度檢測顯示及報(bào)警電路電壓檢測P 8 7 C 5 9 1 中央處理器蓄電池電流檢測I P M 隔離驅(qū)動(dòng)與保護(hù)欠壓 、 過熱 、短路保護(hù)電源電路斬波鍵盤輸入圖 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能框圖 中央處理器 本論文運(yùn)用的 P87C591 芯片是來自 MCS51 單片機(jī)家族衍生而來的，是一款高性能單芯片 8 位 CPU。除了具有 8051 標(biāo)準(zhǔn)的外部數(shù)字設(shè)備部件，其片內(nèi)還集成了 CAN 控制器和其他功能部件的數(shù)字設(shè)備。單片微機(jī)內(nèi)部最核心的部分是 CPU。控制器由程序計(jì)數(shù)器 PC、指令儲存器、指令譯碼器、實(shí)時(shí)控制與條件轉(zhuǎn)移邏輯電路等組成。運(yùn)算器由算術(shù)邏輯器部件ALU、累加器 ACC、暫存器、程序狀態(tài)字寄存器 PSW，BCD 碼運(yùn)算調(diào)整電路等組成。由于內(nèi)部集成了Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器和獨(dú)立ＣＡＮ控制器，從而簡化了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。皖西學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）第 6 頁圖 P87C591 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖3 硬件設(shè)計(jì) 電源電路設(shè)計(jì)本系統(tǒng)采用金快樂蓄電池公司生產(chǎn)的６Ｄ－８０型專用于電動(dòng)車的鉛酸蓄電池，單體電池電壓為１２Ｖ，容量為８０Ａｈ。系統(tǒng)分別對其電壓、電流和溫度進(jìn)行檢測采樣。因?yàn)殡娫磥碜杂谛铍姵?，必須進(jìn)行隔離采用ＤＣ－ＤＣ轉(zhuǎn)換器，不然就要設(shè)計(jì)另外的電路電源，在此采用 LT3010 穩(wěn)壓器進(jìn)行隔離。LT3010 穩(wěn)壓器簡介：LT3010 是一款微功率低壓差、高電壓線性穩(wěn)壓器。LT3010 專為在電池供電型或高電壓系統(tǒng)中使用而設(shè)計(jì)，低靜態(tài)電流(工作時(shí)為 30μA，停機(jī)模式中則為 1μA)使其成為一種理想的選擇。LT3010 的其他特點(diǎn)包括在采用非常小輸出電容器情況下運(yùn)作的能力。內(nèi)部保護(hù)電路包括反向電池保護(hù)、電流限制、熱限制和反向電流保護(hù)。LT3010 穩(wěn)壓器采用具裸露襯墊的 8 引腳 MSOP 封裝，旨在增強(qiáng)熱處理能力。由精密分壓電阻測得電壓，通過相應(yīng)的放大電路放大后輸送到芯片的 A/D 口。對車載蓄電池電壓測量的精確程度是對蓄電池進(jìn)行檢測的關(guān)鍵所在，因此設(shè)計(jì)測量電路適當(dāng)與否對整個(gè)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)至關(guān)重要。該電路不僅可確保當(dāng)前采樣的電壓電流檢測電路數(shù)值可隨著電池的端電壓的變化相對應(yīng)的實(shí)時(shí)變化，還可以使數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確和可靠。本設(shè)計(jì)采用美國 Dallas 公司制造的 DS18B20 數(shù)字單總線智能溫度傳感器，物理量溫度直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并通過總線方式傳輸傳送到控制器進(jìn)行處理數(shù)據(jù)。DS18B20 對實(shí)測的溫度提供了 10位的數(shù)據(jù)和溫度報(bào)警寄存器，測溫范圍為60~+140℃，其在15~+90℃的范圍內(nèi)測量精度為177。此傳感器可適用于各種環(huán)境、各種領(lǐng)域的系統(tǒng)控制及測量自動(dòng)化，具有微型化、低功耗、高性能、強(qiáng)抗干擾能力、微處理器宜配等優(yōu)點(diǎn)。圖中由于受很小溫度影響產(chǎn)生振蕩頻率的低溫度系數(shù)晶振，因此用計(jì)數(shù)器 1 接收固定頻率產(chǎn)生的脈沖信號。計(jì)數(shù)器 1 和溫度寄存器被置放在一個(gè)基數(shù)值所對應(yīng)的55℃溫度下。在 圖 的測溫過程中產(chǎn)生在修正和補(bǔ)償?shù)姆蔷€性用斜率累加器處理，計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置值用于其輸出修正。本次設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用具有熱傳導(dǎo)性能的粘合劑將 DS18B20器件在蓄電池的表面上粘附，蓄電池表面溫度與其管心溫度之差大概在 ℃左右。通向管芯的最重要的熱量路徑是接地引腳，我們一定要確保被測溫的蓄電池和接地引腳也有良好的熱接觸。為此，選擇了基于 IGBT 的智能功率模塊 IPM 進(jìn)行智能放電管理。 IPM 智能功率模塊特點(diǎn)IPM 是先進(jìn)的混合集成功率器件，由低功率、高速的 IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）芯片和優(yōu)選的門級驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路構(gòu)成,因此具有集成度高、開關(guān)速度快、體積小、功耗低的特點(diǎn)。每個(gè) IGBT 模塊的最佳驅(qū)動(dòng)條件都設(shè)計(jì)在了驅(qū)動(dòng)電路之內(nèi)。IPM內(nèi)部框圖功能如圖 所示,IPM 內(nèi)部包含四種保護(hù)電路能夠提供的保護(hù)有: 過流保護(hù) OC、過熱保護(hù) OH、欠壓保護(hù) UV 和短路保護(hù) SC。也正是由于 IPM 的這些性能及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，進(jìn)一步使系統(tǒng)的可靠性提高了。皖西學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）第 10 頁D2R2410kQ2 +_驅(qū) 動(dòng) 輸 入 驅(qū) 動(dòng) 電 路溫 度 傳 感 器電 源故 障 輸 出OCSCUVOH=1Fo圖 IPM 的內(nèi)部功能框圖 IPM 電路設(shè)計(jì)IPM 電路內(nèi)部主要提供了驅(qū)動(dòng)電路部分以及保護(hù)電路部分。以一種 R 型的 IPM 即 PM75RSE120 為例, 工作在1200V/75A 條件以下, 裝置內(nèi)部包裝了 7 個(gè) IGBT,最大功率開關(guān)的頻率為 20kHz。IPM 對電壓輸出的驅(qū)動(dòng)電路有嚴(yán)格要求, 內(nèi)容如下:①電壓驅(qū)動(dòng)以 為范圍,高 電壓可能將導(dǎo)致內(nèi)部部件損壞,低于V15%)0(?? 電壓欠壓保護(hù)將啟動(dòng)；②IPM 反向極間壓耐值最多是驅(qū)動(dòng)絕緣電壓電源的 1/2 倍；③驅(qū)動(dòng)電流要拿器件給出的要求電流驅(qū)動(dòng)作參考,根據(jù)頻率開關(guān)進(jìn)一步實(shí)際修正；④隔離彼此之間的驅(qū)動(dòng)電壓,來使地線噪聲的干擾減少；⑤輸出端驅(qū)動(dòng)電流不可以有過大濾波電容,由于當(dāng)產(chǎn)生超過 100pF 寄生電容時(shí),會產(chǎn)生干擾噪聲將有可能使內(nèi)部驅(qū)動(dòng)電路誤觸發(fā)。因?yàn)檩^大的常加初、次級間,因此為避免增加耦合電容布線不能太靠近初、次級。圖 所示為一種用途較多的可信性高的智能功率器件外部驅(qū)動(dòng)電CTR?路。輸入的控制信號 端子和輸入端應(yīng)連接到 20k 的上拉電阻 R，上橋臂CV控制路用 15V 直流電源分別提供電源，然而下橋臂用一路電源共享的方式來驅(qū)動(dòng)。如果出現(xiàn)某種原因，在電源電壓下降到低于指定的電壓動(dòng)作值（ ） ，將關(guān)閉電源的移動(dòng)設(shè)備和產(chǎn)生一個(gè)故障輸出信號。故障之后，正常恢復(fù)運(yùn)行，欠壓復(fù)位值（ ）一定要低于電源電壓。r ②過熱保護(hù)在絕緣基板上，溫度傳感器安裝在靠近 IGBT 芯片上。當(dāng)溫度下降到復(fù)位值（OTR）之下，而且輸入控制為高（關(guān)閉狀態(tài)） ，電源 IPM 將接皖西學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）第 12 頁受一個(gè)低級別的信號輸入（打開狀態(tài)） ，并恢復(fù)運(yùn)行正常。OC)(OCoft值在當(dāng)前短脈沖時(shí)間小于 是沒有危險(xiǎn)的，電路過電流保護(hù)將不會被處理。控制軟關(guān)斷在關(guān)斷時(shí)產(chǎn)生的電流浪涌電壓可以控制。如果電流流過IGBT 大于短路保護(hù)值（ ） ，必須立即啟動(dòng)軟關(guān)斷，并輸出一個(gè)故障信號。 動(dòng)作時(shí)，電路實(shí)時(shí)控制電流，SCS以直接檢測 IGBT 的驅(qū)動(dòng)電路的最后階段，因此響應(yīng)時(shí)間可以減少到不足的 100ns?？梢赃M(jìn)行簡單的參數(shù)設(shè)定，可以顯示各單體蓄電池節(jié)點(diǎn)采集來的電壓、電流和溫度數(shù)據(jù)，同時(shí)根據(jù)這些數(shù)據(jù)向各節(jié)點(diǎn)發(fā)送放電控制命令，實(shí)時(shí)顯示狀態(tài)、溫度等數(shù)據(jù)。 鍵盤掃描電路的設(shè)計(jì)鍵盤是人與單片機(jī)打交道的主要設(shè)備。它們各有自己的特點(diǎn)，其中獨(dú)立鍵盤硬件電路簡單，而且在程序設(shè)計(jì)上也不復(fù)雜，一般用在對硬件電路要求不高的簡單電路中；矩陣鍵盤與獨(dú)立鍵盤有很大區(qū)別，首先在硬件電路上它要比獨(dú)立鍵盤復(fù)雜得多，而且在程序算法上比它要煩瑣，但它在節(jié)省端口資源上有優(yōu)勢得多，因此它更適合于多按鍵電路。按鍵在列線和行線的各個(gè)相交點(diǎn)上提供。本系統(tǒng)采用 4*4 矩陣式鍵盤，用以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在 LED 數(shù)碼管上顯示按鍵信息。皖西學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）第 13 頁圖 鍵盤按鍵接線圖按觸點(diǎn)鍵在斷開和閉合時(shí)都會出現(xiàn)抖動(dòng)現(xiàn)象，這是不穩(wěn)定的觸點(diǎn)的邏輯電平造成的，如果處理不當(dāng)，會造成不正確的按鍵命令執(zhí)行或重復(fù)執(zhí)行。本設(shè)計(jì)就是采用在軟件上對輸入進(jìn)行消抖處理的方案，并對按鍵狀態(tài)進(jìn)行連續(xù)的判斷處理，直到按鍵松開為止，然后才執(zhí)行相應(yīng)地處理程序。LED 數(shù)碼管常用段數(shù)一般為 7 段有的另加一個(gè)小數(shù)點(diǎn)。要使數(shù)碼管顯示數(shù)字，有兩個(gè)條件：要在 VT 端（3/8 腳）加正電源；要使（a,b, c,d,e,f,g,dp)端接低電平或“0”電平。（1）靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)直流驅(qū)動(dòng)是靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的一種說法。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)簡單的編程，高亮度顯示是其優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是較多 I/O 端占用口，應(yīng)用實(shí)際中，必須增加驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電路而且硬件復(fù)雜性也有很大增加。當(dāng)單片機(jī)字形碼輸出時(shí)，相同的字形碼送到全部數(shù)碼管中，但究竟數(shù)皖西學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）第 14 頁碼管是顯示什么形狀，取決于對位選通 COM 端的單片機(jī)控制電路，所以只需開放需要顯示的數(shù)碼管選通控制，字形就顯示在該位，就不會點(diǎn)亮沒有得到選通信號的數(shù)碼管。在這個(gè)過程中，交替地顯示，數(shù)碼管每個(gè)是 1 到 2ms 的點(diǎn)亮?xí)r間，由于發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)和人的暫留視覺現(xiàn)象，盡管事實(shí)上數(shù)碼管不亮在同一時(shí)間，但只要有特別快的掃描速度，就能造成這樣的印象：出現(xiàn)一組顯示穩(wěn)定的數(shù)據(jù)，閃爍不會有。本次設(shè)計(jì)使用的是 7SEGMPX4CC 四個(gè)共陰二極管顯示器，其中 1234 是陰公共端。在這里將字型碼送給 7 段數(shù)碼管顯示的數(shù)字，4 位七段數(shù)碼管顯示電路如圖 所示。在圖中還有八個(gè) 1K皖西學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）第 15 頁的電阻，連接在 P0 口上，用作 P0 口的上拉電阻，保證 P0 口沒有數(shù)據(jù)輸出時(shí)候處于高電平狀態(tài)。圖中用到了單片機(jī) 腳的 I/O 端口功能，如果蓄電池在放電過程中出現(xiàn)：（1）由于某種原因使電源電壓低于規(guī)定的欠壓動(dòng)作數(shù)值（UV）且小毛刺干擾時(shí)間大于規(guī)定的 ；（2）由于某種原因基板溫度超出過熱動(dòng)作數(shù)值（OT） ；（3）由于ouvT某種原因流過蓄電池內(nèi)部的電流超出過流動(dòng)作數(shù)值（OC）的時(shí)間大于 ；（4）由于