用微控制器简化电池充电状态的测量

标签:MCU
分享到:

  从再生能源(如光电池面板或风力发电机)接收能量的系统一般会将能量保存在可充电电池中,再提供给负载。通常情况下,两个过程是同时发生的。对电池剩余电量的周期性评估可以保证延长电池的性能和寿命,同时控制电池供给负载的电流。电池的剩余电量包括前次计算的充电量,加上新增电量,或者减去消耗的电量。根据Coulomb定律,可以用下式计算出累积充电量:

  其中QACC是电池最新的累积电量,i表示在时间间隔Δt期间累积的电流量。

  在不连续的情况下,该式变成

  其中n表示在时间间隔Δt内电流Ik的测量次数。虽然Δt值可以任意选择,但选等于一小时的值比较方便,因为电池制造商标定容量的单位是安培小时。

  为了简化微控制器的硬件,降低算术运算所需内存数量,可以将1小时划分为128个测量周期,并用寄存器移位方法完成公式中所需的分割。可以从32个电流采样取平均值作为每次充电测量值,采样值经微处理器内部ADC转换。一个ADC的输入通道用于转换充电电流,另一个ADC用于转换放电电流。因此,剩余电池充电量的公式就简化为 QREM=QPREV±QACC,其中QREM 是剩余电池充电量,QPREV是前次计算的充电量,加号表明是净充电,而减号则表明是净放电。


  如图1所示,电路包括一个8脚的飞思卡尔(Freescale)公司(www.freescale.com)低成本MC68HC908QT2微控制器IC3。电流采样电阻R1两端的电压会根据电池充电还是放电而转换极性。IC2A和IC2B分别接成相同增益的非反相和反相放大器,用于检测R1两端的电压。非反相放大器IC2A只响应充电电流产生的正向电压,而对放电电流产生的负输入电压则提供零输出。反相放大器IC2B则只响应负输入,而对正充电电流提供0V。两个运放的输出都是正的,范围从0 V至约5V,从而简化了与ADC多路输入的接口设计。IC2采用德州仪器(Texas Instruments)公司(www.ti.com)的TLC277,它的优点是占用印制电路板面积小,并有低的输入失调电压。

  确定了最低、最高期望的充、放电电流后,就可以计算出检测电阻R1的值和放大器增益G,公式如下:

  其中IMAX是最大放电电流,VIN(MAX)是最大ADC输入。在本例中,最大充、放电电流均约为1A。

  因此,对1A充电或放电电流和最大ADC输入为5V时,可以选择0.5Ω的R1,增益为10或100。一旦计算出了电池的充电能力,就可以通过单线接口SIP、I2C、CAN(控制器局域网络)或其它工业标准方法,将数据发送给主控处理器或其它目标(参考文献1)。为使电池寿命最长,可以用微处理器的输出来控制外部负载吸入的电流。

  制造商一般交付充满电的铅酸电池,这是为了防止出现硫酸铅沉淀问题,本设计假定一块电池开始时处于满充电状态。如要将此电路用于铅酸电池以外的其它化学性质电池,必须修改电池最大可充能量值,该值保存在一个专用的硬件寄存器内。


参考文献
1. Raynus, Abel, "Single wire connects microcontrollers," EDN, Oct 22, 1998, pg 102, www.edn.com/archives/1998/102298/22di.htm#single.

作者:Abel Raynus, Armatron International, Malden, MA

继续阅读
基于飞思卡尔芯片的汽车液压ABS系统及其仿真

  液压ABS系统主要应用于轿车、微型车与轻型车制动系统。与气动ABS系统不同,大部分液压ABS系统的控制器与调节器是一个集成的系统,尽管制造难度较大,但由于近年国内轿车市场的发展和对交通安全的要求的提高,液压ABS系统越来越受到厂家的关注,许多厂家纷纷开始进行液压ABS系统的开发。

Freescale车用32位MCU出货超过1亿颗

身为车用半导体组件主要供货商之一的飞思卡尔半导体(FreescaleSemiconductor)日前宣布,该公司已在动力微电子市场上达到一项里程碑,出货了超过1亿颗的32位PowerArchitecture微控制器(MCU),为今日使用在汽车引擎及传输控制上的电子模块提供智能型的处理。

工业•MCU进行时 飞思卡尔愿做工业先锋

飞思卡尔半导体微控制器业务拓展经理孙东为我们全面展示了飞思卡尔在马达控制市场的超强阵容产品线。借用现场一位听众的原话“飞思卡尔果然很强!如此丰富的产品线,无论如何,我们总能找到那款适合自己的马达控制方

汽车市场已推出高度集成的可扩展8位微控制器

飞思卡尔半导体已经扩展了其广受欢迎的8位S08SG微控制器(MCU)系列,为汽车车身和底盘应用提供更多的可扩展性能和存储选件。

MCU的大时代

微控制器(MCU)正在变得越来越复杂,越来越强大,因而越来越有用。但是这些进步都是都代价的。

精彩活动