AVR单片机在蓄电池剩余电量测试仪中的应用

;;; 摘要：利用一代AVR单片机（AT90S8515）实现蓄电池剩余电量在线测量。该方法通过实时测量蓄电池内阻,推算出剩余电量。最后给出了实验结果。 ;;; 关键词：单片机 在线测量 蓄电池 剩余电量 蓄电池作为备用电源，已在计算机网络、通主、电力等领域得到了广泛的应用。蓄电沁的荷电量与整个供电系统的可靠性密切相关，蓄电池剩余电量睦高，系统可靠性越高，否则反之。对于一些重要的用电领域，例如信息处理中心，如果能在既不消耗蓄电池的能量，又不影响用电设备正常工作的条件下，实现蓄电池剩余电量的在线监测，将有重要的实际意义。近几年随着IT产业的迅速发展，电池的重要性越来越突出，对剩余电量精确预测的需求越来越迫切。 预测蓄电池剩余电量的常见方法有：密度法、开路电压法、放电法、内阻法。前三种方法测量精度较低且不适合密封蓄电池的在线测量，故较难实用。内阻法对被测蓄电池的影响很小，且蓄电池完全充电（充满）和完全放电（放完）时，其内阻相差2－4倍左右，因此，用内阻法预测蓄电池剩余电量有较高的精度，正逐步得到实际应用。 1 内阻法测量原理 1.1 蓄电池等效模型 蓄电池交流待效阻抗Z模型如图1所示。 图中：R1、R2为正、负电极的极化电阻； C1、C2为正、负电极和极化电容； L为引线电感； Rn为电池欧姆电阻。 蓄电池欧姆电阻Rn表征了电池的荷电程度。便为了简化测量通常从等效阻抗Z中仅分离纯电阻R（R由RΩ、R1、R2构成），R和RΩ之间呈线性关系, 故可用R间接地表征电池荷电程度。 1. 2 四线法内阻测量 由于蓄电池内阻很小，一般为uΩ－Ωm级，因此测量线的阻抗就变得不可忽略，为此采用四线法测量，即将驱动电流回路和感应电压电路分开。内阻四线法测量原理图如图2所示，其中R2为取样电阻。 测量蓄电池内阻的方法是：在蓄电池的两端施加一恒定的交流音频电流源is，然后检测电池两端电压Vo，以及is和V0两者之间的夹角θ。三者之间关系如图3所示。 由图3可知：Z＝Vo/io R=Zcosθ R即为我们需要获取的蓄池内阻。 1.3 剩余电量的测量原理

;;; 研究表明，电池的内阻与荷电程度之间有较高的相关性（0.88左右），通过测量电池内阻可较准确地预测其剩余电量。蓄电池内阻与剩余电量的关系曲线如图4所示。 具本实施的方法是：将蓄电池充满电（以12V蓄电池为例，充电至13.8V，浮充电流至10mA。）然后以0.1C放电率对电池放电，记录放电过程中内阴与电量的大小。当蓄电池放