电池片员工总结篇1

1.“防冻”

“防冻”建筑工程机械大多采用水冷式发动机作为机械的源动力装置。散热器、水泵、节温器、水套等零部件即是发动机冷却系统的重要组成部件,又是发动机冷却系统冷却水循环的通道。在严寒的冬季,一旦冷却水未排放干净,这些部件就会因冷却水的冻结而胀裂损坏,影响建筑工程机械的正常使用,造成不必要的经济损失。为防止冻裂事故的发生,应注意以下几点:一是有条件时可给发动机加注防冻液;二是冬季尽量将机械存放在暖库内;三是冬秀室外存放,又不能加注防冻液时,必须及时彻底放净发动机内的冷却水。另外,作为发动机电源之一的蓄电池,在冬季应适当调高蓄电池电解液密度并将蓄电池拆下置于室内存放。

2.“防漏”

“防漏”建筑工程机械上的任何一个总成件和零部件都起着特定的作用,那怕是一个锁片、一个垫圈都是保证整机安全可靠工作不可缺省的零件。因此,在使用和维护建筑工程机械时,切不能因疏忽或自认为不起眼的“小件”漏装或不装。如:发动机气门锁片应成对安装,如漏装或缺失会导致气门失控而撞坏活塞等机件;发动机气门锁片应成对安装,如漏装或缺失会导致气门失控而撞坏活塞等机件;发动机连杆螺栓、飞轮螺栓和传动轴螺栓上安装的开口销、锁紧铁丝、保险锁片或弹簧垫等防松装置,一旦漏装,会导致严重故障的发生;活塞销锁环是用于防止活塞销在活塞内窜动,如漏装会发生异响或损坏缸套;发动机正时齿轮室齿轮的机油喷嘴漏装,会导致该处严重漏油,使发动机机油压力降低。

电池片员工总结篇2

向着更低功耗、更高性能的电池供电型系统发展的趋势毋庸置疑。对于电池电源而言，消费者希望便携式电子产品能够以“更低电量执行更多功能”，同时，众多工业产品也开始转而采用电池供电。

数字信号处理器(DSP)常用于要求高性能的应用领域，从而导致时钟运行速度不断提升。任何需要高速运行并集成成百上千万晶体管的处理器都需要尽可能地降低功耗。

过去10年来，架构创新与低功耗策略推动DSP处理能力不断加强，MIPS性能不断提升，同时，其他性能参数也在迅速得到改进。在这种情况下，由于具备这些更高性能的DSP，诸如手机与超便携式音频播放器等基于DSP的系统的电池使用寿命总体上有了稳定而显著的提升。

头戴式耳机与其他便携式消费类音频设备是要求最佳电源效率的重要范例。此外，工业与医疗产品也在不断向支持高级功能的高集成度便携式设备方向发展。这些设备的电源要求在很大程度上与超便携式消费类电子产品相似。

在DSP技术取得快速发展的同时，微控制器(MCU)系统面临着不断降低功耗的压力。相对于DSP，MCU在降低功耗方面拥有自己独特的优势，例如，其晶体管数量较少，时钟速度较低，而且通常工作电压也较低。

不同于用微安计算的DSP，电源优化的现代MCU的待机电流可以纳安计。尽管DSP的性能大大超过MCU，而且在电源方面也得到了显著优化，但芯片设计人员在省电方面可做的毕竟有限。

常规性认识

在延长电池使用寿命方面，系统设计工程师的常识是“一颗芯片肯定比两颗芯片好”。他们的想法简单而直接，认为芯片间的通信肯定比片上通信的功耗大，两颗芯片的晶体管数量明显大于集成了对等功能的单颗芯片。不过，常识未必总是正确的。

随着DSP开始集成如加速器、专用通信模块与网络外设等片上功能，其功能对于系统设计人员来说也正变得越发强大和实用。但是，如果芯片仅仅为了执行简单的常规处理或监管程序就保持开启的话，就会产生大量无谓的功耗。

决定电池使用寿命的是系统的平均流耗，而非既定时间的瞬时流耗。因此，要延长电池使用寿命，就必须降低平均流耗。器件处于运行状态时，典型的高端处理器支持时钟缩放及其他降低功耗的特性，但如果处于非工作状态，器件就很难拥有出色的节电性能了。众多高性能处理器在停止模式下的耗电量达到50～100μA以上。尽管乍看起来这种电流消耗还是可以接受的，但要知道，这是处理器停机时的持续耗电，而且不通过外部重启的话就不能执行任何任务。

对这种处理器及其他较高端处理器来说，保持低功耗状态，同时又能激励或执行系统或进行监管任务，这时功耗为数十毫安。这就是说，如果系统依赖高端处理器来执行监管任务，电池的使用寿命不过几天而已。

但是，如果通过其他器件来实施系统和监管功能，而这种器件又可管理主处理器的电源，那么系统的平均电流消耗就可显著降低。

就某些应用而言，用MCU取代DSP执行系统监管任务是一种非常明智的设计决策。明确双处理器系统架构是否是正确的选择取决于众多因素。应用本身是最重要的因素，因为大多数设计方案还要考虑到空间与成本的局限性。

举例来说，供电监控、复位监管以及电源排序等都是系统需要的最基本的监管功能。当前众多SoC都具备多条电源轨，上电时必须进行适当排序才能正常运行。固定功能器件可执行所有上述功能，但却不能满足系统的其他要求，也不能在不需要时关闭主处理器。以小型的低功耗微控制器取代固定功能器件可增加管理主处理器电源的功能，同时还能实施排序、监控以及监管等功能。

低引脚数的低功耗微控制器正好能实现这种功能。举例来说，德州仪器(TI)推出的MSP430F20x1与MSP430F20x2两款器件均属14引脚的微控制器，并分别带有一个比较器和10位ADC。它们的待机流耗不足1μA，而且运行时的电流也不过几百微安。

图1显示了一个小型微控制器控制主处理器的电源排序、实施电源管理的实例。微控制器上的软件例程可根据正确顺序启动主处理器调节器，并通过内部ADC来确认电源轨达到适当电压的时间。不需要主处理器时，可通过调节器的关断特性来关闭主处理器，从而节约主处理器70μA到几毫安的电耗。

更好地了解DSP与MCU各自对优化电源的作用是制定何时将二者在设计方案中结合使用的关键因素。设计人员通过将两个超低功耗处理器用于完成主处理器周期与监控功能，让它们分别实现最大化的电源效率，同时又能获得独特的性能、集成与成本优势，这样就能使双低功耗处理器系统的电池使用寿命超过单个处理器系统。

DSP的电源

DSP芯片设计人员采用了众多低功耗技术方案，如降低工作电压、将芯片分为多个时钟域等大多数方案都是在后台执行的。系统设计人员不必过多控制这些特性就能获得相关优势。

不过，在DSP选择过程中，系统设计人员要对应用的执行方式发挥充分的作用。在选择最佳DSP时，应考虑以下四个重要特性。

・采用大容量片上存储器：在应用一般功耗基础上，每次执行片外存储器调用时都要消耗额外的电源。如果使用外部RAM，就必须为其持续供电，这是一个连续的耗电过程。

・选择能高度控制外设的DSP，因为这直接有利于进一步降低功耗：数种DSP能在外设处于非工作状态时自动将片上外设关断，或允许系统设计人员手动管理外设状态。不过这种特性在粒度性上有一定局限。

・选择可提供多种待机状态的DSP：选项越多，从长远来看节电性能就越好。

・选择可提供开发软件的DSP，以专用于优化电源并最小化功耗：所选工具应能轻松缩放芯片的电压与频率，管理电源状态，测量并分析功耗，从而评估各种可选的设计方案。MCU的电源

优化MCU以实现低功耗工作的最佳起点是采用超低功耗工艺来制造MCU，从而可将晶体管的漏电流锐减至极低的水平。高性能工艺技术会造成DSP的功耗加大，与此相对应，专为降低功耗而优化的半导体工艺则可能限制MCU的峰值处理性能。

时钟速度是最显而易见的局限性。例如，TI的MSP430F20xx是低引脚数的MCU系列产品，如图2所示，能够利用其独特的超低功耗振荡器(VLO)技术来实现低至500nA的待机模式电流、最高速度为16MHz的优异特性。VLO技术使MSP430F20xx能在超低功耗待机模式下完全自动控制时钟速度，同时无须外接组件就能实现自动唤醒功能，从而使烟雾检测器或家庭温控装置等系统能够在不更换电池的情况就能持续工作10年之久。

在其实现500nA待机功耗时，还能确保支持所有器件的故障保护安全特性，例如，既能实现超低功耗又能实现可靠性极高的系统的零功耗掉电复位(BOR)功能。在VLO推出之前，设计人员不得不采用外部晶振或振荡器电路来实现超低待机功耗。VLO无须使用外部组件就能减少系统组件数，降低成本，缩小板级空间，而这些都是便携式应用的关键需求。与此形成对比的是，以TMS320C5506DSP为例，其待机功耗为10μA，是上述技术待机功耗的20倍之多。

使用智能外设也是降低功耗的高效的IC设计策略。以前，MCU外设都是由CPU所执行软件驱动的，尽管这确实能高效工作，但CPU始终需要处于工作状态。通过设计尽可能减少软件服务量的中断驱动型外设，可以让CPU在大多数时间内都处于待机或空闲模式。

此外，系统设计人员选择的MCU还应拥有ADC自动输入通道扫描功能、硬件转换开始触发器以及DMA数据传输机制等。这些特性还可将重复性数据采样实现自动化，并最小化CPU的运行时间。

MCU的时钟系统也可在省电方面发挥重大作用。图3显示了单个晶振的双时钟运行情况。对于MCU的电源效率而言，两个时钟比一个更好。

MCU的低功耗外设使用低频辅助时钟(ACLK)。低频、低功耗操作通常使用32kHz的外部振荡器，可支持实时时钟功能性。高速度的数控振荡器(DCO)可作为由CPU和高速外设使用的主系统时钟(MCLK)源。

除通过采用某些外设的低速时钟实现省电之外，TI的MSP430MCU还片上集成了超低功耗振荡器(VLO)，可作为ACLK的时钟源。在待机功耗操作模式下(LPM3)，ACLK仍保持运行且启用所有中断，这时MSP430器件的典型流耗还不足1μA。

此外，DCO能够在不到1μs的时间里进入工作状态并完全稳定下来，且无须中间步骤。这就实现了“即时启动”的高性能处理功能，而不像采用第二个晶振或双速启动那样需要较长的启动时间。这不仅能节省时间，同时还有助于降低功耗。

双处理器电源

如前所述，诸如加速器、专用通信以及网络外设等的集成功能会导致DSP在执行简单功能时无谓耗费电力。

对某些功能而言，MCU比DSP更适用，例如，保持实时时钟工作或者管理电池充电程序等。将上述任务交由MCU完成有助于更好地利用DSP的MIPS速率预算，这非常重要。

双处理器架构的优势非常明显。例如，假定某系统依赖高端处理器来执行监管任务，那么电池使用寿命可能只有几天的时间。具体地说，典型的NiMHAA电池的额定电量为2500mAh。如果平均电流仅为1mA，那么耗完AA电池的电量需要119天。如果将平均电流提高到10mA，则电池只能工作12天就没电了。

通过采用双处理器系统，可通过以下系统或监管功能实现电源优化：保持实时时钟；供电排序；电源监控与复位；键区或人机接口管理；电池管理；显示管理。

在描述MCU低功耗技术时，已经探讨了实时时钟功能。将上述原理作简单的扩展发挥，便可用MCU来为DSP提供时钟。

管理DSP的电源

众多现代DSP都拥有必须进行上电排序才能实现正常运行的多条电源轨。通常情况下，这些电源轨包括内核电源轨、DDR电源轨以及I/O电源轨等。尽管可用固定功能的器件来执行电源排序，但却不能扩展支持其他功能。

如图4所示，采用小型低功耗微控制器，如TI的MSP430MCU，取代固定功能器件就能实施排序、监控与监管等功能，从而实现主处理器(如TI的TMS320C550xDSP)的电源管理。

MSP430MCU上的软件例程可实现以正确的顺序启用C550xDSP稳压器电路。MSP430采用其内部ADC来确认电源轨达到适当电压的时间。如果不需要C550x，则可采用稳压器的关断特性将主处理器关闭。

事实上，MCU可通过直接与VXO通信来控制电压，或通过与PLL直接通信来控制频率，从而同时实现对DSP电压与频率的控制。这样做明显的好处在于，DSP完成了计算密集型任务后，MCU可让DSP进入有效的待机模式。

监控进程是双向的，换言之，MCU可探询DSP的繁忙程度。在此模式下，其可发挥智能控制器的作用。另一方面，DSP的内部监控功能也能发挥作用。由于既可对MCU进行读取也能写入，因此DSP可根据应用需要通知MCU时钟的加速或减速。

人机接口管理

我们可通过与MCU的交互来降低DSP的功耗，避免在内部用DSP来执行简单的任务。不过这种做法的更大好处在于，系统设计人员能将单处理器系统中由DSP执行的一些监管任务交给MCU来完成。

MCU能轻松满足键区操作的相关要求，而且功耗比DSP低得多。例如，仅为500nA的待机电流就比DSP小得多。只有在将按键按下再放开后，我们才向DSP实施中断，通过确保这一点，MCU可避免按键卡住后造成的电流消耗，而这种按键卡住不动的情况在某些手持设备中并不少见。

此外，16MHzMCU还能支持用户显示的管理工作。为了进一步提高节能效率，MCU应拥有集成的片段型LCD驱动器，以处理四个多路复用的数据流。

此外，MCU还应具备相关集成功能，以能通过标准SPI、UART、12C或RF等与外设通信，而且还应在无须轮询的情况下即能自动从低功耗模式启动。

电池充电与充电管理通常是采用固定功能器件可执行的另一个监管功能，不过该任务也可由微控制器来完成。我们可用微控制器的ADC来测量电压；用定时器和软件来管理充电；并用脉宽调制输出来提供充电波形。微控制器厂商的应用报告通常会介绍其产品如何完成上述功能，而且还会提供代码样例。例如，用户可从TI网站上下载编号为SLAA287、题为“采用MSP430的锂离子电池充电器解决方案”的应用报告，其中介绍了MSP430产品的相关解决方案。

一旦系统分组完成后，还必需将MCU与DSP连接在一起，确保其彼此间正常通信。MCU与外设交互过程中所需的大部分数据都要与DSP共享。当然，这会对MCU的技术规范提出一定的要求。我们应当寻求至少具备16个GPIO端口的产品，以支持处理器间的通信。此外，还应要求所选产品支持片上SPI与12C接口，而电池充电功能需要10位ADC。

在大多数系统中，我们可构建简单的协议，让DSP向微控制器发出基本命令。在某些情况下，如果主处理器与微控制器是相同厂商提供的，那么可以通过应用报告及相关解决方案将二者很好地结合起来。

电池片员工总结篇3

从《哈利・波特》的“隐形斗篷”到《星际迷航》的罗慕伦隐身战舰，这些一般只存在于科幻小说或电影中。美国科研人员最近利用这些隐形原理，为微光子集成器件设计了一个特定装置，其有助开发出较硅基芯片更小、更快、更节能的光子芯片。

未来的计算机、数据中心和移动设备将用光子芯片代替电子芯片。每块光子芯片中将包含数十亿个光子器件，与以硅基芯片中晶体管大致相同的方式执行特定功能。但问题是，如果其中两个光子器件过于靠近对方时将无法工作，因为两者之间的漏光会导致类似无线电干扰的串扰。

美国犹他大学电气和计算机工程系发现，在两个光子器件间放置一个特殊的纳米硅基屏障，可“欺骗”两个光子器件相互无视，其原理类似于哈利・波特的“隐形斗篷”。当数十亿个这样的光子器件装入单个芯片中时，一个芯片就可以包含执行各项功能的更多器件。光子芯片使用光子而不是电子来传输数据，可望减少10倍至100倍的能耗，这对于耗电量巨大的数据中心来说是一个福音。

――搜狐网

超级电池：充电几秒钟续航可一周

有智能手机的人一般都会遇到这样的问题：在电池使用大约18个月左右，给手机充一次电能维持的时间开始变得越来越短。这说明电池储存电的能力下降了。

科学家们一直在研究如何利用纳米材料来提高电池的电容量，希望开发出更强大的超级电容器来更换我们现阶段使用的蓄电池。

美国佛罗里达中央大学的科学团队目前研发出一种能够存储更多能量的“超级电池”。传统的锂电池充电1500次之后性能就开始有不同程度的衰减，而这种超级电容器能够连续使用3万次性能都不会下降。

“只要用这种超级电容器换掉你手机里的电池，然后再给你的手机充上几秒钟电，接下来你一个星期内都不必再给手机充电了。”研究人员介绍。未来，电动汽车等设备也能够使用这种新型电容器。因为它的柔韧性极好，可以弯曲，因此还能与可穿戴设备结合。

――新华网

未来能源：粪便或成生产生物燃油的原料

日前，美国能源部西北太平洋国家实验室已经找到了一种将排泄物转化为生物原油的方法。生物原油是一种类似石油的物质，能够提纯并作为燃料使用。

这种方法实际上就像地球造就石油的过程，只不过不再需要经过数百万年时间。我们目前所依赖的主要燃料还是来自于石油原油，从各种各样的交通工具到家庭供暖，人类社会已经离不开石油。不过，西北太平洋国家实验室开发出了“水热液化”这一创新技术，为未来的能源供应提供了新的可能。

电池片员工总结篇4

关键词：蓄电池；核对性放电；短时容量测试；PID

中图分类号：TN914?34；TP273文献标识码：A文章编号：1004?373X（2013）17?0093?03

0引言

蓄电池组广泛应用于电力、通信、金融、铁路等行业，作为可靠的后备电源，为各行业提供直流或交流不间断电源系统。在蓄电池维护过程中，需要对蓄电池的性能准确、及时的测量，提前判断电池的质量，找出落后电池，并加以处理和维护[1]。本文针对蓄电池充放电过程，设计一种智能监测系统，能够完成多种规格单体电池和蓄电池组的核对性放电实验、蓄电池容量测试、停电后在线监测蓄电池容量及充电电压检测和数据管理功能。本文着重介绍监测系统的主机模块的电路结构和软件设计。

1系统概述

监测系统主要由主机模块、采集分机模块和上位机数据管理模块等组成，系统结构图如图1所示。主机模块是监测系统的核心，负责蓄电池放电控制、本机数据显示、采集分机的管理和与上位机的通信，测量电池组电压、电流和容量等任务；采集分机模块负责单体电池电压和电流的测量，并通过网络将数据传递给主机；上位机对蓄电池数据进行分析、处理，实现综合管理。蓄电池放电过程中，主机模块通过总线控制采集分机模块测量各电池电压并读回电压值，以实现监测功能。与此同时，主机还将各电池电压、总电压、总电流等数据实时传给PC机，PC机的软件又可对放电数据进行实时监测。放电结束后，数据还将保存到主机内部E2PROM中，用户可以直接查看数据，也可通过U盘转存数据后到PC上分析数据。

2主机电路结构

主机模块以ARM芯片LPC2132[2]为核心，扩展电路构成，电路结构如图2所示，对蓄电池放电进行控制，测量蓄电池总电压和总电流。LPC2132是32位ARM7TDMI?STMCPU，具有很强的数据处理能力，配置了丰富的接口资源，内部多通道10位精度A/D接口，完全满足电池电压、电流数据的采集精度要求，不需要增加A/D芯片，简化了电路设计。监测仪采用新型PTC陶瓷电阻作为蓄电池放电负载，避免了红热现象，安全可靠无污染，LPC2132扩展I/O接口连接放电控制板，MOSFET与PTC电阻串联[3]，放电控制板控制MOSFET控制蓄电池流过PTC电阻上的放电电流。

主机模块通过LCD液晶显示器和按键构成人机交互电路。LCD12864液晶显示器能够显示4×8个汉字，通过总线与ARM芯片连接，检测仪的操作、参数设置、数据显示、通信设置等，都能够通过LCD显示电路和按键电路完成。

监测系统支持多种存储和通信方式，需要掉电保存的一些参数，存储在E2PROM芯片24C1024中，通过I2C总线与LPC2132连接通信；测试数据可以通过U盘电路保存在U盘中，也可以通过RS485总线传输给上位机。

蓄电池组的总电压和总电流测量，由LPC2132内部A/D模块完成，外接信号调理电路，信号调理电路采用仪表放大器INA128UA和低通滤波电路[4]，将蓄电池电压和电流信号信号幅度调理到A/D输入的合适范围，噪音干扰减小到最低，输入A/D模块，提高测量精度。

3主机软件设计

主机软件是监测系统软件设计的核心部分，负责蓄电池的放电控制、电压采集、存储、分机采集控制、通信管理和上位机数据传输等任务[5]。

程序开发采用了ARMDeveloperSuiteV1.2编译系统。程序编译后下载到ARM芯片LPC2132内的FLASHROM中。代码编写采用模块化设计，包括低层驱动、用户接口控件、用户应用三个类型的代码，菜单管理，层次分明，实现菜单设置、放电控制、测试控制、存储控制等功能，主机软件功能结构示意图如图3所示。

控制蓄电池放电并进行测试是监测仪的主要功能，需要完成本机放电、核对性放电和短时容量测试[6]。本机放电时，为了准确控制放电电流的大小，需要循环检测实际电流大小，再与设定值比较，根据误差通过PID计算来调节控制量[7]，从而使得实际放电电流不断逼近设定的放电电流，放电控制流程图如图4所示。

核对性放电，就是蓄电池放电要满足一定条件，只有当这些条件都满足时才可以控制放电，有一个条件不满足都会停止放电[8]。这些条件大致可分为以下几个：

（1）完成放电时间没到；

（2）蓄电池每节电池电压不低于最低电池电压；

（3）蓄电池总电压不低于设定的最低总电压；

（4）蓄电池放电容量没达到设定的允许放电容量值；

（5）用户不强制终止放电。

蓄电池容量测试的方法有很多，最直接的方法是：对蓄电池进行放电，按照额定电流放电，测量出蓄电池按额定电流放电到终止电压的时间，测出蓄电池容量[9]。但这种方法存在着缺点，一是测到容量后，蓄电池电已经放完；二是测试时间较长。为克服这些缺点，监测仪采用短时放电容量测试的方法用来测试容量[10]，方法是：对蓄电池进行大电流放电10～20min，监测其放电电压下降趋势。由于电池容量和电压有一定的关系，所以通过分析电压下降趋势，估算出容量下降的趋势，进而估算出电池容量，此种方法需要进行大量数据实验，建立数学模型，才能保证测试的准确性。

4测量界面与数据

监测系统数据主要是核对性放电和短时容量测试采集的电压、电流数值。核对性放电需要设置电池组类型、电池类型、电池数量、放电电流、总终止电压、单节终止电压、放电容量、放电时间等参数。其中，电池组类型有24V，48V，110V，220V四种选择。电池类型有2V，4V，6V，12V等选择不同电流。

进入到放电界面后，监测仪等待1min后才会开始放电，主要是为了在放电前先测量各电池电压，以便让测试人员了解这组电池的状况。然后，选择核对性放电，进入放电设置界面，如图5所示，设置电池组类型为48V，电池类型为2V/1000A·H，电池数量24节，放电电流100A，放电终止电压43V，单节终止电压1.83V，放电容量100A·H，放电时间1h。

设置完毕后，进入放电界面，电池组总电压和电流测试结果示意图如图6所示，其中，电池容量是已放出的电池组的容量，已放电容量为40A·H，电压是电池组总电压，为45.2V，电流是实际放电电流，为5.5A，最低电池电压是指在放电过程中电压最低的单节电池，16#电池的放电电压为1.9V。

进入相关的页面可以查看分机单体电池的放电情况，如图7所示，显示1#～8#电池的放电电压。

5结语

本文主要介绍了蓄电池性能监测仪主机的电路结构和软件设计，能够很好地完成核对性放电和短时容量测试等蓄电池性能测试，具有测试精度高，操作简单灵活，可靠性好等特点，能够很好的满足蓄电池性能测试和维护的需要。

参考文献

[1]何忠韬，朱常琳.铁道车辆电气装置[M].北京：中国铁道出版社，2012.

[2]周立功.深入浅出ARM7?LPC213X/214X[M].北京：北京航空航天大学出版社，2005.

[3]宋东升，闫利伟，刘冀.基于PTC陶瓷电阻的大容量蓄电池组恒流放电[J].蓄电池，2009（3）：137?139.

[4]刘登峰.蓄电池内阻测试仪的设计[J].电源技术，2011，35（3）：305?307.

[5]储开斌，陈树越，何宝祥.蓄电池容量性能测试仪的设计[J].电测与仪表，2011，48（6）：7l?74.

[6]李钧.小型风电系统蓄电池组充放电控制器的设计及仿真研究[J].中山大学研究生学刊：自然科学、医学版，2009，30（3）：90?99.

[7]李立伟，刘斌，段雄英.智能型蓄电池恒流放电装置的研制[J].仪表技术与传感器，2006（12）：60?62.

[8]曹江海.蓄电池的维护与检测[J].通信电源技术，2012，29（1）：75?77.

[9]王吉校，钱希森.阀控铅酸蓄电池容量测试技术研究[J].蓄电池，2007（2）：57?63.

电池片员工总结篇5

Abstract：Consideringtheeffectivenessandsafetyofbatterypowerusedinportableequipmentofcoalmine，theDS2438chipwasusedtorealizethepowerintelligentmonitoringofwirelessgasdetector.BasedontheintroductionofhardwarestructureofwirelessgasdetectorandcombinedwiththeDS2438chip，thepowercontrolcircuitwasdesigned.Thecalculationprincipleofsupplyvoltage，currentandtheremainingcapacitywasstudied.Consideringthereal-timeofsystemsoftware，themonitoringprocessofthebatterypowerwasdetaileddesigned，andsomekeyprocedureswereshowed.Experimentsshowthatthedesignofthepowermonitoringcaneffectivelyrealizeintelligentpowermonitoringofwirelessgasdetecdor，andwillprovideaneffectivewayforpowermonitoringofundergroundportableequipment.

关键词：瓦斯监测；无线瓦斯巡检仪；电源监控；DS2438；单片机

Keywords：gasmonitoring；wirelessgasdetector；powermonitoring；DS2438；singlechip

中图分类号：TD76文献标识码：A文章编号：1006-4311（2013）35-0071-02

0引言

随着矿山物联网技术的发展，未来应用于煤矿井下的各种便携式设备将会越来越多[1]。煤矿井下便携式设备使用环境要求苛刻，需保证电池电源的有效性和安全性，当前井下应用的矿灯、便携式瓦斯检测仪等设备均未具备电源状态的提示功能，亟需改进。笔者在前期的研究中一直致力于井下无线瓦斯监测设备的研制，如无线瓦斯报警矿灯[2]、无线瓦斯巡检仪[3]等，该类设备因增加了无线功能，使得能量消耗增大，这就需要实时提示用户当前的电池能量状况，为实现上述要求，本文采用电池监测芯片DS2438，结合STC89C52RD单片机，针对无线瓦斯巡检仪，设计了一种智能电池电量监测系统，实现了对电池温度、剩余电量等参数的实时监测。

1无线瓦斯巡检仪介绍[3]

无线瓦斯巡检仪是笔者前期研究的矿井移动瓦斯监测设备，通过无线射频技术将瓦斯检测数据无线接入到安全监控系统中。其硬件结构由红外瓦斯传感器、控制单元、LCD显示器、声光报警电路、功能键盘电路、时钟电路、无线通信模块和电源模块等部分组成，如图1。无线瓦斯巡检仪能实时检测显示作业点瓦斯浓度、超限自动报警、浓度数据存储等功能。电池状态的实时监测是该瓦检仪应用的必要辅助功能，主要采用DS2438智能电池监测芯片来实现。

2电源监控电路及工作原理

2.1DS2438芯片及电路结构DS2438芯片具有监测电池电压、电流、剩余电量和电池温度等功能[4]。具有独特的1-Wire接口，仅需一个端口引脚即可进行通信；能为电池组提供唯一的64位序列号；具备片上电池温度检测，省去了热敏电阻；能采用片上A/D转换器监视电池电压，以作为终止充电和终止放电的判据；集成电流累积器用于记录进入和流出电池的电流总量；具有40字节的非易失EEPROM存储器，可用于存储重要的电池参数；工作温度范围-40°C至+85°C。该芯片和微处理器组成的电路结构如图2所示。

GND为接地；VCC电压接5.0V；NC悬空；DQ为数据输入输出端，接MCU微处理器的P2.X端口；VSENS+为电池测量电流输入（+），VSENS-为电池测量电流输入（-），两者之间接外部检测电阻R1；VAD为整理电压A/D采样输入端，接待测电压。

DS2438通过一条总线通信（DQ-P2.X），存储器和控制函数在程序存储器函数协议建立起后生效。程序存储器函数命令包括读ROM、匹配ROM、搜索ROM和跳过ROM四种。这些命令可以操作每个设备上的64位光刻ROM部分，并且如果一条总线上有多个设备存在，可以锁定一个特定的设备。微处理器控制函数命令去指示DS2438执行温度测量或电池电压A/D转换。这些测量的结果将被存放在DS2438的存储器映射中，通过发送存储器函数命令能读取电压寄存器和电流测量值。

2.2电池电压测量DS2438内置了一个10位电压A/D转换器，用于电池的端电压测量。当DS2438收到转换电压命令时，A/D转换器将对VAD引脚电压进行数字转换，结果存放在2字节电压寄存器中，转换时间为4ms。电压测量范围0～10V，分辨率为10mV。无线瓦斯巡检仪电池为非串联的单节锂电池，稳定电压3.7V，因而无需采用电阻分压电路，可直接对充电过程中电池的电压参数进行测量。本电路中待测电池电压也是DS2438的供电电压，当电池电压低于2.4V时，电压模数转换的准确性下降，执行转换的能力受到DS2438的操作电压范围的限制，因此采用B0305LS升压器件设计了一个3V-5V的升压电路，为芯片提供5V电源。

2.3电池电流及剩余电量测量DS2438模数转换器以通过测量外部检测电阻R1两端的电压来有效检测流入、流出电池的电流。模数转换器将在后台以每秒36.41次的频率自动采样，无需命令启动，测量结果以二进制补码格式保存在电流寄存器中。转换结果的符号位，表明充电还是放电，存储在电流寄存器的最高有效位中。在测量电路中，VSENS+端与R1电阻相关；对于VSENS-，在该管脚和R1的接地端之间接一个由阻值为100K？赘的电阻R2和0.1？滋F的钽电容C1组成的RC低通滤波电路，这个滤波器能消除大部分的尖峰毛刺的影响，从而使电流累加器准确的反映流入和流出电池的总电荷[5]。电池的电流由下面公式计算得出。

I=电流寄存器值/（4096×R1）（1）

DS2438用集成电流累加器（ICA）跟踪电池的剩余容量，ICA是一个按比例的8位易失二进制计数器，保存流进和流出电池的电流总和的净累积。上述电流寄存器中的值用于增加或减少ICA寄存器的值。剩余的电池容量用下面方程计算得出。剩余容量=ICA/（2048×R1）（2）

由于电流模数转换器精度是正负2最低有效位，在测量很小的电流时有可能不精确，当累计足够长的时间后，这些误差累计可导致ICA错误。DS2438采用阈值寄存器指定一个电流阀值，在此之上测量值将在ICA上累积，低于阈值将不被累积，从而滤除这些潜在的误差。

2.4电池温度测量电池温度是仪器充放电及工作时的一个重要指标，当电池出现故障时，往往会偏离正常工作温度范围，因此有必要对无线瓦斯巡检仪的电池工作温度进行实时监测，提高仪器的安全性能。设计中，将DS2438芯片紧贴于被测电池上，DS2438通过片内集成温度传感器对电池的温度进行测量，测量结果存入温度寄存器中，并通过单总线传输给微处理器。温度数据采用13位二进制补码格式，分辨率为0.03125°C，测温范围为-55℃～125℃。

3电源监控软件设计

3.1电源监控功能程序的实现方式电源监控功能是无线瓦斯巡检仪系统软件中的一个部分，为满足监测的实时性要求，在实现中采用系统微处理器（单片机）定时中断的方式访问DS2438，进行电池各项参数的采集。首先在主程序中设置单片机的计数器为定时方式，开启计数器，定时长度可根据需要调整，当前设置为5min。主程序启动后，等待定时中断的到来。定时中断发生之后进入中断服务程序，调用DS2438控制操作程序，进行数据采集，并将采集来的数据进行处理和显示，最后重新初始化定时中断，返回。

3.2电池电压和温度测量子程序电池电压和温度值的获取，只需由单片机对DS243发出采集电压、温度的控制命令，然后等待DS2438完成数据采集，并将电压和温度的测量值存入到相应的寄存器，最后由单片机读取电压寄存器和温度寄存器的内容即可。在读取寄存器值时，判断DQ引脚电平，为低电平时，表示DS2438正在进行电压、温度转换，需等待延时10ms，当DQ引脚电平为高时，读取数据。

3.3电池剩余电量测量子程序依据前述介绍，电池的剩余电量由电流积分累加（ICA）寄存器的值求得。ICA的值由DS2438定时自动测量更改完成，无需对其进行控制，只需单片机读出ICA寄存器的值，然后将所得值代入公式（2）计算后，便可得到电池的剩余电量[6]。该部分测量子程序流程见图3。

在读取寄存器的值时，为防止读取错误，采用预先判断DS2438是否正在修改寄存器值的方式，该方式通过对状态/标志寄存器中的非易失性存储器忙碌标志NVB位进行判断实现。当NVB为“1”时，表示从中间结果暂存器复制到EEPROM正在进行；当NVB为“0”时，表示非易失性存储器不忙。复制到EEPROM可能要花费2ms到10ms，一般在程序中引入一个延时子程序来实现。

4结论

经过实验测试，基于DS2438芯片实现的电源智能监测电路能实现无线瓦斯巡检仪电源的温度、电压、剩余电量和剩余工作时间监测。这部分功能的实现有助于提升无线瓦斯巡检仪的电池安全性，同时辅助瓦检员在瓦检工作中能实时掌握瓦检仪的剩余工作时间。该电源智能监控设计将能为其他井下便携式设备的电源监控设计提供有益参考。

参考文献：

[1]孙彦景，钱建生，李世银等.煤矿物联网络系统理论与关键技术[J].煤炭科学技术，2011，39（2）：69-72.

[2]吴强，沈斌，刘新蕾.基于微功率无线通信的瓦斯报警矿灯研究[J].煤矿机械，2008，29（12）：139-140.

[3]沈斌，秦宪礼.基于红外吸收原理的无线瓦斯巡检仪[J].黑龙江科技学院学报，2011，21（2）：108-111.

[4]郭海帆，宣宗强，王海.基于DS2438芯片的智能电池监测系统[J].今日电子，2003（9）：15-17.