鉛酸蓄電池行業與電力、交通、信息等產業發展息息相關，在汽車、叉車等運輸工具和大型不間斷供電電源系統中處于控制地位，是社會生產經營活動和人類生活中不可或缺的。我國蓄電池行業規模相當龐大，應用也非常廣泛，鑒于鉛酸蓄電池的使用不當帶來的問題(如硫化、容量減小、使用壽命縮短等)，實現蓄電池的智能化管理顯得非常必要，而國內目前應用于該領域的嵌入式系統產品很少。本設計利用8位微控制器MB95F136來實現對鉛酸蓄電池的智能管理，包括電池的充放電監測控制、電池容量檢測及顯示與報警等，從而有效地實現對鉛酸蓄電池系統的智能化管理，提高了蓄電池的使用壽命，降低了維護成本。
1 系統概述
本設計充分利用MB95F136的特點實現對蓄電池電壓、電流及溫度的實時在線監測。智能控制系統的充放電過程，可以顯示蓄電池的電量，對不正確的、或對電池壽命有較大損害的使用狀況予以控制和報警提示，可以在電池需要充電時提醒用戶及時充電或者切換備用電源，防止過充過放等。為實現對鉛酸蓄電池的智能化管理，系統通過實時對蓄電池的動態參數進行自動修正來獲得準確的計算依據，從而計算出準確的電量和蓄電池的狀態信息，并取得蓄電池的充電參數。
本文設計的蓄電池管理系統主要有以下幾個功能：
①實時監測蓄電池的溫度，通過溫度及其他參數來計算蓄電池的充放電參數，避免因使用不當或蓄電池溫度過高等因素縮短蓄電池的壽命。
②實時監測蓄電池的端電壓和電流，若發現電池容量小于警戒閾值，即提醒充電或自動切換備用電池。
③能通過對參數的分析計算出蓄電池的剩余容量，并通過數碼管實時顯示出來。
④系統能夠自動修正蓄電池的內部參數來適應因使用給蓄電池帶來的一些變化，還能通過控制充放電電路獲得更好的充電效果。
本系統結構如圖1所示。
2 系統硬件設計
2．1 系統控制核心
本系統在設計上采用F2MC一8FX系列單片機MB95F136作為系統的控制核心。MB95F136在系統中不僅要實時監測蓄電池的電流、電壓、溫度等參數以及系統運行狀態，還必須根據所采集到的數據進行處理，并對充電控制模塊輸出控制信號以實現對蓄電池系統的智能管理；同時，還負責實現按鍵控制和系統狀態輸出顯示。Fujitsu公司的MB95F136采用的是O．35μm低漏電工藝技術，掩膜產品可以在1．8 V和1μA的低耗電工作模式(時鐘模式)下運行，流水線總線架構可提供雙倍執行速度，最小指令周期為62．5 ns。它在具備快速處理和低耗電特性的同時，配有豐富的定時器；集成1個8通道的8／10位可選A／D轉換器，可以方便地應用于系統中對電壓、電流的采集。雙操作閃存也是F2MC一8FX系列8位微控制器的特點之一，當一個程序在一個存儲區中運行時，可以在另一個存儲區中完成重寫，從而減少外部存儲器零件的數量來縮小電路板的表面積。另外，LVD(低電壓檢測)以及CSV(時鐘監視器)功能可以提高系統的穩定性和可靠性。
2．2 電源電路設計
本系統中，為了增強系統應用的靈活性，系統電源取自于被管理的蓄電池。為此，必須采用DC-DC模塊進行隔離。由于選用的DC―DC模塊要求輸入電壓≥24 V，因此系統管理的蓄電池必須是2節以上標稱為12 V的電池組，否則就需要另外設計電源電路；為了增強系統的可靠性，系統可以設置一個3 V的電池盒用于備用電池，一旦取自蓄電池的電源出現故障，系統仍能照常運行。系統電源電路原理圖如圖2所示。
2．3 電流電壓采集電路
監測的對象主要是電池組的電壓和電流。電壓由分壓精密電阻取得，經過相應的放大后送至單片機的A／D口。蓄電池的充放電流經過O．01Ω采樣電阻采樣、放大，然后送至單片機的A／D端口POl。對蓄電池進行檢測的關鍵在于對電壓采樣的精確程度，因而采樣電路設計得是否適當對整個系統至關重要。由于MB95F136內嵌的A／D轉換器可以工作于5 V基準電壓下，故采用圖3所示的電流電壓采集電路。該電路的最大好處是，不但可以保證采樣值能隨蓄電池端電壓的變化相應地實時變化，而且能夠使數據更加準確、可靠。該電路為典型的線性電路，根據運算放大器的特性，可計算出經過采樣電路后的輸出電壓為O．01 Q×I×23。
