導(dǎo)語：蓄電池均衡充電系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1系統(tǒng)架構(gòu)

基于ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)蓄電池均衡充電系統(tǒng)包括電源模塊、蓄電池、無線檢測模塊、旁路開關(guān)、均衡管理控制器等幾個(gè)部分，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框如圖1所示。系統(tǒng)中無線檢測模塊具有無線收發(fā)功能、DMA功能、A/D轉(zhuǎn)換功能等。無線檢測模塊實(shí)時(shí)監(jiān)測每個(gè)單體電池的電壓、電流、溫度、充電狀態(tài)等參數(shù)，當(dāng)單體電池電壓達(dá)到其設(shè)定值時(shí)，無線檢測模塊則控制旁路開關(guān)閉合，從而停止對該單體電池充電。同時(shí)無線檢測模塊把相關(guān)參數(shù)通過ZigBee無線傳輸?shù)骄夤芾砜刂破髦?，均衡管理控制器?jì)算處理相關(guān)參數(shù)，再通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)出指令給電源模塊，電源模塊根據(jù)指令來選擇當(dāng)前需要的充電控制策略。本系統(tǒng)通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)不同充電策略的及時(shí)切換，對蓄電池充電過程實(shí)行閉環(huán)控制，有效防止了過充現(xiàn)象，延長了蓄電池的循環(huán)使用壽命。ZigBee網(wǎng)絡(luò)具有3種拓?fù)湫问剑盒切瓮負(fù)?、樹形拓?fù)洹⒕W(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。星形連接結(jié)構(gòu)比較簡單，只能組建包含比較少的無線網(wǎng)絡(luò)。樹形結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以構(gòu)造更復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，適合于設(shè)備分布范圍比較廣的應(yīng)用。

2無線檢測模塊硬件設(shè)計(jì)

無線檢測模塊主要由采集電路和無線通信芯片CC2530兩部分組成。CC2530芯片連接有Uart接口、JTAG調(diào)試接口、32.768HZ實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路和32MHZ系統(tǒng)時(shí)鐘電路。采集保護(hù)模塊能檢測蓄電池的即時(shí)電壓、電流、溫度。當(dāng)檢測到蓄電池電壓達(dá)到設(shè)定值時(shí)，則繼電線路工作，使旁路開關(guān)K閉合，停止對該單體電池充電，有效地防止了蓄電池的過充。其中，在繼電器驅(qū)動(dòng)電路中加入二極管用于繼電器斷電瞬間將繼電器線圈產(chǎn)生的較大的反向電動(dòng)勢釋放，從而起到保護(hù)三極管的作用。如檢測到蓄電池的過壓、過流、溫度過高時(shí)，則報(bào)警電路工作，提醒運(yùn)行維護(hù)人員查找故障原因。

3蓄電池均衡充電系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

3.1Z-Stack軟件架構(gòu)

ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的軟件開發(fā)平臺(tái)采用IAREW集成開發(fā)環(huán)境。整個(gè)Z-Stack采用分層的軟件結(jié)構(gòu)，操作系統(tǒng)抽象層OSAL實(shí)現(xiàn)了一個(gè)易用的操作系統(tǒng)平臺(tái)，通過時(shí)間片輪轉(zhuǎn)函數(shù)實(shí)現(xiàn)任務(wù)調(diào)度，提供多任務(wù)處理機(jī)制。用戶可以調(diào)用OSAL提供的相關(guān)API進(jìn)行多任務(wù)編程，將自己的應(yīng)用程序作為一個(gè)獨(dú)立的任務(wù)來實(shí)現(xiàn)。如果同時(shí)有幾個(gè)事件發(fā)生，判斷優(yōu)先級，逐次處理事件。整個(gè)Z-Stack的主要工作流程大致分為：系統(tǒng)啟動(dòng)，驅(qū)動(dòng)初始化，OSAL初始化和啟動(dòng)，進(jìn)入事件輪詢階段。

3.2協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)

協(xié)調(diào)器在整個(gè)系統(tǒng)中的作用是，建立并監(jiān)視管理ZigBee網(wǎng)絡(luò)，自動(dòng)允許其它節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)的請求，收集無線檢測模塊和電源模塊傳來的相關(guān)數(shù)據(jù)，并通過串口232總線發(fā)給上位機(jī)，同時(shí)接收上位機(jī)發(fā)出的指令，并傳送給無線檢測模塊、電源模塊控制其采取相應(yīng)的處理措施。如果某一檢測節(jié)點(diǎn)在一段時(shí)間內(nèi)沒有上報(bào)信息，協(xié)調(diào)器則判斷當(dāng)前節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，報(bào)警裝置則啟動(dòng)，通知運(yùn)行維護(hù)人員進(jìn)行處理。

3.3無線檢測模塊軟件設(shè)計(jì)

無線檢測模塊上電初始化完成后，首先讀取電池當(dāng)前的電壓、電流、溫度等信息，然后發(fā)送廣播信息請求與協(xié)調(diào)器組網(wǎng)。無線檢測模塊成功組網(wǎng)后，發(fā)送電池信息，并做出相應(yīng)的動(dòng)作，若判斷電池信息有誤，則等待主機(jī)指示。

4結(jié)論

在蓄電池均衡充電系統(tǒng)中，采用ZigBee協(xié)議的無線通信芯片構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)化的電池檢測和控制系統(tǒng)，解決了有限網(wǎng)絡(luò)存在的布線、維護(hù)和擴(kuò)展性等問題。ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)蓄電池均衡充電系統(tǒng)以CC2530芯片為核心，可對鋰電池、鉛酸蓄電池、鎳鎘電池等蓄電池進(jìn)行均衡充電管理。經(jīng)試驗(yàn)證明，系統(tǒng)可以很好的完成電池?cái)?shù)據(jù)的采集、傳輸、處理等，實(shí)現(xiàn)對各單體電池的均衡充電管理，有效的延長了電池的使用壽命。

作者:馬文靜單位:江蘇工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院