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1、电动车蓄电池容量测量仪人们往往通过电动车能骑行多少里程来衡量蓄电池的容量大小，这种方法虽然比较直 观，但只能作一个粗略的估算，要精确测量蓄电池的容量，可以让蓄电池恒流放电，测量出 电池电压达到终止放电电压时的放电时间，用放电时间乘以放电电流就可以算出蓄电池的容 量。本文介绍的蓄电池容量测量仪就可以用来测量电动车蓄电池的容量，结果用 4 位数码管 显示，同时可以测量电池的电压。电路结构简单，很适合业余条件下制作。一 性能特点可测电池型式：蓄电池蓄电池电压：12V 放电电流： 3A 恒流 放电终止电压： 10.5V蓄电池容量测试范围： 0.00Ah99.99Ah 测量仪由待检测蓄电池供电AREFH
2、jeiRESETf (ADC5JSCLJPC6 FDOfRxr：-閃吃PD1(TXD)(ADC3)PC3fd2!Itc-(Ancy-r.PD3-IM1：炉.lG；FlFD-XCK-TD：(AnCCjCC嘰聽总违总违强艺GNDptit：;xi rose-)FB7；X2.7O2C2i唸水尸茁F:1：!j(: 1)由恰空旳百FIJ-iiAtNJ:咼I 嗖JQ&UI；.：出灾FBCJiQPIJ；!X 护，卜话 1* brfli.in i/t vT Tl：Hr?JI lra二 硬件电路现在市场上的电动车蓄电池每个单元为12V,由6个电池单格串联而成。电动车的蓄电池 组一般由3个单元或4个单元串联组成，电
3、压分别为36V和48V。测量蓄电池容量首先要考 虑的一个问题是选多大的电压来测,因为电池通过假负载放电时会产生很大的热量,选择电 压要综合考虑，如用48V直接测，放电电流取3A,则功耗为144W，必须用大的散热板，并 且要加风扇散热。这里选择对一个单元12V电池测容量，以放电电流为3A计算，功耗为36W, 这样制作就比较简单了。如果我们要对多个电池同时测量，可以采用并联的方法测量，这时 功耗不增加，只是测量的时间变长了。电路见图 1，由单片机电路、恒流放电电路、电压测量电路、显示电路和蜂鸣器报警电路等 部分组成。 ATmega8、R1、C1 等组成单片机电路，为了提高测量的计时精度，单片机使用
4、外 部晶体振荡器提供时钟信号，时钟频率取 8MHz。电路利用ATmega8内部的模数转换ADC0通道测量蓄电池电压，转换精度为10位。ADC的参 考电压选用外部的 5V 参考电压，ADC0最大允许输入电压为5V，因为12V蓄电池充电后最咼 电压可达16.2V，因此要用R8、R9组成的分压电路分压后才能测量。测量结果由ATmega8的PD 口输出7段字型码和小数点位到4位数码显示,ATmega8的PC1PC4 输出位驱动码，作动态扫描驱动输出。单片机的工作电源由被测蓄电池经78L05稳压后得到。 达林顿三极管VT、RP、R3R6等组成恒流放电电路。VT的工作状态受ATmega8的PB2脚的 控制
5、，当PB2输出高电平时VT导通，调节RP可改变VT的基极电位，从而调节VT的工作电 流。由于VT的发射极接有直流负反馈电阻R5,因此当蓄电池在一定范围内变化时VT的工 作电流能基本保持不变，从而起到恒流的作用，蓄电池的放电回路主要为R4、VT、R5和R6 组成，R4R6上的功耗较大，故采用了大功率电阻，VT上的功率也比较大，故也加了散热 片。S2是电压显示按钮，平时数码管显示的是蓄电池已放电的容量，按一下S2,则数码管 显示电池电压 1s。测量仪接上被测的蓄电池后，电路即开始对电池容量开始测量，实际上就是开始计时，显示 在数码管上的数值是放电电流和计时值的积。放电过程中发光二极管 VD1 发光
6、指示。蓄电池 放电后电压会逐渐下降，当电压低于10.5V时，PB2输出低电平，VT1截止，蓄电池停止放 电，此时数码管显示的电池容量不再改变，该数值即为所测电池的容量。与此同时， PB1 输 出周期为 1s 的脉冲信号，使蜂鸣器 HA 发出间隔的报警，告知蓄电池容量已测试完毕。 接上蓄电池开始测量的瞬间，如果单片机没有能正常上电复位，只要按一下 S1 即可开始测 试。测量结果显示到小数点后面2位。三 软件设计程序有主函数、AD转换函数、T/CO中断函数、数值处理函数、显示函数和延时函数等部 分组成。主程序的流程图见图2。T/C0中断函数主要用来作过程的控制、ADC转换函数的调用、有关显示数值的
7、计算、数码管 的动态扫描进行控制等，流程图见图3。由于放电电流为3A,因此每放电l/300h （即12s） 电池容量减小0.01Ah,在T/C0中断函数中每过12s就对电池容量累加一次，待电池达到其 放电终止电压时累加值即为被测电池的容量。AD转换函数用来对ADC0输入的电池电压进行 AD转换，使用外部5V电源作为参考电源电压，可通过在主程序中对ADMUX寄存器的赋值完 成此设置，并通过ADCSRA寄存器对转换速率、转换模式进行设置。AD转换的结果的高8位 和低 8 位分别存放在寄存器 ADCH 和 ADCL 中。完整的源程序可到本刊网站下载。故电器未召？15的簿笊滋图賀-5論12&聶Ah=M
8、蔺:瞬Lr4?HfTHEEl ：0C壮心 赫权細紜締轍爲ICFSCli : iMil：wtnHUU : bL.-i:!GM.rd.*U E沁MJT图丄熔锂位的配圖四 元器件选择和安装调试元器件的型号规格和数量见附表。安装前要把目标程序写入ATmega8,有关熔丝位的配置见 图 4。制作时注意连接电池和仪器的测试线要选择粗一点的导线。本装置安装完成要对电池的放电电流进行调试。调试在电池放电回路中A点串一只5A的直 流电流表（如使用万用表的5A电流挡），在电流放电状态下调节RP使电流为3A即可。放 电电流由VT的恒流工作电流和单片机电路的工作电流两部分组成，而单片机电路的工作电 流所占比例很小，其
9、电流也基本固定，因此蓄电池从接上到放电终止的过程中放电电流能基 本保持不变。安装好的测量仪见题图。五 测量仪的使用测量仪接上蓄电池后，红色发光管点亮，开始时数码管显示00.00，随后每过12s百分位自 动加1。测量过程中按一下按钮S2即可显示蓄电池电压值1s。测量结束后蜂鸣器发出间隙 报警声，同时红色发光二极管熄灭，这时数码管的显示值即为所测蓄电池的容量。测量过程 中不要按复位键S1,不然蓄电池容量会重新计数。电动车蓄电池的使用和保养铅酸蓄电池是现在电动车主要采用的电池，蓄电池不是用坏的而是充坏的，决非危言耸听， 蓄电池充电性能好坏对蓄电池的使用寿命和使用性能起着举足轻重的作用，必须重视。1
10、、蓄电池的放电深度对蓄电池循环使用寿命影响很大，这是因为放电深度越深，电极膨胀 收缩量越大，正极的活性物质脱落越多，从而失去放电特性，性能下降，直至寿命终止。所以蓄 电池使用时应尽量避免深度放电，做到浅放勤充，一般情况应做到：蓄电池以放电深度为 50%-70% 时充一次电最佳。2 、蓄电池放电到终止电压后，继续放电（过放电）会严重损害蓄电池，这是因为此时极易 形成不可逆硫酸盐化，从而使充电恢复能力变差，甚至无法修复。 所以蓄电池使用时应防止过放 电，“欠压保护”是有效的措施。 “欠压保护”措施是由电动车控制器控制的， 但因电动车仪表 和指示灯等耗电电器不受控制器控制， 所以电动车锁一旦合上就开
11、始用电， 虽然电流小，但若长 时间放电，蓄电池就会出现过放电。因此，不得长时间开锁，不用时应立即关掉。3 、充电电流应小于或等于蓄电池可以接受的充电电流，否则，过充电产生的过剩电流会使 电解水液过快地消耗掉，并产生严重的析气现象，时间长了将使充电变得十分困难，所以充电时 因尽可能防止过充电。正规厂家生产的充电器可确保不对电池过充电。4 、铅酸蓄电池尤其怕亏电放电，亏电电池放置 3-7 天，将有可能永久损坏，因此，蓄电池 使用过后请尽快充电。对于长期不使用的电池，应每隔 15 天左右对电池充电一次，以补偿电池 存放时的自放电电量损失。5 、蓄电池在高温季节运行，主要存在过充电的问题。因此，夏天应
12、尽量降低蓄电池温度， 保证良好的散热，防止在烈日暴晒后即充电， 并应远离热源。在低温情况下，充电主要存在充电 接受能力差、充电不足造成电池亏电的问题。 低温时应采取保温防冻措施，特别是充电时应放在 温暖的环境中，有利于保证充足电，防止不可逆硫酸盐化的产生，延长蓄电池的使用寿命。6、一般情况下，放电深度较大的蓄电池使用寿命在 1 年左右，放电深度在 50%-70% 的蓄电 池寿命在1年半左右。个别厂家生产的蓄电池可以达到 2 年以上。蓄电池的正确维护使用为使蓄电池保持良好的工作状态，延长其使用寿命，在使用时要正确维护和保养，防止不必要的故障发 生，一般说来，要做到以下几点。及时添加蒸馏水正常情况
13、下，电解液液面应高于极板lO-15mm，由于蓄电池内水分蒸发，液面会逐渐下降，此时需要及 时补充蒸馏水，不可裸露极板。测量电解液高度时，常用玻璃管或清洁的竹片、木片探测，绝对禁止用金 属丝或金属棒。一般冬季每10-15天，夏季每5-7 天检查一次。需要强调的是：在保证蓄电池外壳无裂纹 的前提下，只能加注蒸馏水，不可加注电解液，更不可加硫酸，因为液面下降主要是因为水分蒸发所致， 如果加注电解液就会使电解液的密度增大，加速极板腐蚀及硫化。电解液液面也不可过高，否则外溢，导 致电池表面脏污及腐蚀周围的机件。定期检查电解液密度电解液密度对蓄电池的性能影响很大，如果密度过小，在使用时，极板还未放完电，电
14、解液就已接近于 水，不利于电池最大限度地发挥作用。在严寒的季节里，当电解液的密度过低时，活性物质孔隙内的电解 液就容易结冰，电解液结冰以后体积变大，活性物质会从板栅上脱落下来，同时还易使外壳冻裂；如果密 度过大，虽然对提高容量有一定的好处，但会加剧对极板的腐蚀，影响蓄电池的寿命。因此在使用时要定 期检查并及时调整密度，通过检查密度一方面可判断蓄电池放电程度，另一方面还可以检查蓄电池外壳是 否有轻微泄漏或裂纹。当电池在0C以下使用时，可将电解液的密度适当调高一些，以防电解液结冰而使 蓄电池外壳冻裂；炎热季节时，电解液的密度可适当调低，有利于保护电池，减少电极腐蚀现象的发生， 延长使用寿命。定期充
15、电电池在使用时，虽然有车上的发电机给其恒压充电，但常有充电不足现象，特别是经常跑短途的车辆， 发电机给电池充电的时间短，电流小，而起动消耗大量的电池能量，再加上电池常有小电流的自放电，会 使电池处于缺电状态，因此应根据电池的存电情况定期将电池拆下来进行补充充电，一般每月一次。安装要牢靠因蓄电池安装不牢靠，车辆行驶时会受到较大的振动而造成极板活性物质脱落，电解液外溢，甚至使外 壳破裂的现象时有发生。因此必须把电池安装牢靠，电池箱或托架损坏后要及时修复，一般可在电池外壳 上加装耐酸减震垫。接线柱上要涂黄油或凡士林 在接线柱和线夹上涂一层黄油或凡士林可使其免受溢出的电解液腐蚀和氧化。电池接线柱和线夹如发生腐 蚀或氧化，其接头上的电阻会增大，电流便不易通过，电路难以构成回路，用电设备得不到所需电流，设 备将无法正常工作。及时消除表面脏污蓄电池表面电解液过多，会使正负极间发生短路，导致电池自放电，还易使外壳封胶被腐蚀、开裂；蓄 电池接线柱和线夹表面的脏污过多，会导致导电不良，蓄电池功率不能充分发挥，使发动机起动困难。因 此，当发现蓄电池表面有脏污时，要及时清除，一般用热水反复冲洗几次即可。干荷电池启用前要进行初充电通常新的干荷电池不必经过初充电，只需加注电解液静止几个小时即可使用。但如果蓄电池是经过长时 间的存放，因空气等原因会导致极板不同程度的氧
