[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

摘要

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。

主权项

1.一种基于单片机控制的蓄电池状态在线监测方法，其特征在于，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：式中，代表更新s_j的功耗，代代表更新簇首s_k的功耗，q代表迭代次数，将无线网络邻簇首能量定义为局部启发值，p_ij表示其成为下一跳路由的概率：式中，u_ik代表簇首s_k的初始信息素浓度，σ是用于控制局部启发值范围的参数，簇首节点间通信传输开始时，通信簇首s_i选取概率最大的节点s_j作为下一跳节点，对s_j相应路由的信息素进行增强：u′_ij＝u_ij+Δu_ij；式中，u′_ij代表增强后的信息素浓度，ω代表调节无线网络通信数据传输次数和实时性权值的参数，α代表调节蚂蚁信息和初始信息素两者之间的比例系数，Δu_ij代表信息素浓度变化量，T_max代表网络通信最大传输延时，T_max代表数据包转发延时，T_ij代表网络通信平均传输延时，T_ij代表数据包平均转发延时，通信过程中发包率越高，路径会快速加强，通信路径负担也会快速加重，引入信息挥发机制，使蚂蚁信息素挥发因子和通信发包率正相关：其中，ρ代表参考信息素挥发因子，β代表比例因子，F_max和F_min分别代表无线网络最大和最小发包率，f_t代表t时段通信路径发包率，无线网络通信数据传输成功后更新信息素；第三步，利用存储器存储检测蓄电池的电量、电压、温度数据；利用显示器显示基于单片机控制的蓄电池状态在线监测系统界面及检测的蓄电池的电量、电压、温度数据信息。