[发明专利]一种基于单片机控制的蓄电池状态在线监测系统及方法

说明书

本发明属于蓄电池状态在线监测技术领域，公开了一种基于单片机控制的蓄电池状态在线监测系统及方法，所述基于单片机控制的蓄电池状态在线监测系统包括：电量检测模块、电压检测模块、温度检测模块、主控模块、网络通信模块、特性模拟模块、内阻估算模块、数据存储模块、显示模块。本发明通过特性模拟模块可以实现不同电池种类特性曲线的输出，节省了蓄电池的购买成本，进而降低了研发成本，控制更加灵活，实现简单；同时，通过内阻估算模块能够实时对蓄电池内部的单体锂电池的连接状况进行判断，方便维修，提升维护效率；能够对蓄电池的内阻进行估算，从而对单体电池的健康状态、充放电性能等进行评估。

技术领域

本发明属于蓄电池状态在线监测技术领域，尤其涉及一种基于单片机控制的蓄电池状态在线监测系统及方法。

背景技术

蓄电池(Storage Battery)是将化学能直接转化成电能的一种装置，是按可再充电设计的电池，通过可逆的化学反应实现再充电，通常是指铅酸蓄电池，它是电池中的一种，属于二次电池。它的工作原理：充电时利用外部的电能使内部活性物质再生，把电能储存为化学能，需要放电时再次把化学能转换为电能输出，比如生活中常用的手机电池等。它用填满海绵状铅的铅基板栅(又称格子体)作负极，填满二氧化铅的铅基板栅作正极，并用密度1.26--1.33g/ml的稀硫酸作电解质。电池在放电时，金属铅是负极，发生氧化反应，生成硫酸铅；二氧化铅是正极，发生还原反应，生成硫酸铅。电池在用直流电充电时，两极分别生成单质铅和二氧化铅。移去电源后，它又恢复到放电前的状态，组成化学电池。铅蓄电池能反复充电、放电，它的单体电压是2V，电池是由一个或多个单体构成的电池组，简称蓄电池，最常见的是6V，其它还有2V、4V、8V、24V蓄电池。如汽车上用的蓄电池(俗称电瓶)是6个铅蓄电池串联成12V的电池组。然而，现有蓄电池众多，高成本购买不同种类的电池进行试验和研究耗费时间、成本；同时，现有对蓄电池内阻判断误差率较大，也不能对单体电池的健康状态、充放电性能等进行评估。

综上所述，现有技术存在的问题是：现有蓄电池众多，高成本购买不同种类的电池进行试验和研究耗费时间、成本；同时，现有对蓄电池内阻判断误差率较大，也不能对单体电池的健康状态、充放电性能等进行评估。现有蓄电池无法实时监测温度数据，利用其它温度检测数据采集的温度数据不准确。同时现有的监测蓄电池状态的仪器无法实时传输采集到的数据，无线通信有延迟。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于单片机控制的蓄电池状态在线监测系统。

本发明是这样实现的，一种基于单片机控制的蓄电池状态在线监测方法，所述基于单片机控制的蓄电池状态在线监测方法包括：

第一步，利用电量计检测蓄电池的电量数据；利用电压表检测蓄电池的电压数据；利用基于中值滤波和均值滤波进行去噪的温度传感器检测蓄电池的温度数据；

第二步，利用基于蚁群优化的网卡连接互联网进行在线网络通信；利用模拟软件模拟蓄电池的特性；利用估算程序蓄电池瞬间释放的大电流和电压，对蓄电池的内阻进行估算；采用非均匀分布式竞争方式，选取无线网络通信剩余能量和距离共同作为评价标准，采用蚁群算法在簇首选举后进行路径搜索，搜索从每个簇首到汇聚节点代价最小的多跳路由；具体步骤如下：代表通信簇首节点竞争半径最大值，d_min代表无线网络节点到汇聚点的最小距离，全部无线网络节点依据下式计算竞选广播半径：

其中，c代表控制簇首节点竞争半径取值范围的参数，网络通信过程中各节点通过计算出的半径广播竞选消息M₁，M₁包含节点信息、节点至汇聚点p_c的距离d(s_i，p_c)和剩余能量E^r；无线网络各通信簇首E^r依据路由表计算至各个邻簇首s_j(j∈R_i)的初始信息素浓度：