基于DELPHI的镍氢电池管理系统软件设计

基于 DELPHI 的镍氢电池管理系统软件设计 摘要通过对镍氢电池性能的研究，给出了一个应用总线技术构建的、 基于编程平台的镍氢电池管理系统的设计方案，重点介绍了该系统的软件 技术和实现方法。

关键词；充放电；软件；模块；１前言镍氢电池是目前大容量电池的 主要品种，已在通讯、交通、电力等部门得到广泛的应用，同时它也是其 它智能仪表中最为常用的备用电池。

但在实际使用中，由于充放电控制不合理而损坏的电池占大多数。

实际上，若镍氢电池充放电适当，通常可以工作１０年时间。

为此，笔者研制了镍氢电池自动充放电控制系统。

该系统由恒流源充电器和恒流源放电器对电池进行充放电 流、电压、温度控制是该电池控制系统的重要部分。

为此，该系统在总体考虑电流、电压、温度控制系统的基础上，选用 微机控制系统对电压、电流、温度进行控制及模拟曲线处理，用得出的数 据库对数据进行研究，并对电池性能及ＳＯＣ进行预测。

应用软件可在Ｗｉｎｄｏｗｓ平台上用面向对象的ＤＥＬＰＨＩ６ 编程软件编写 ２ 这对整个系统控制软件的可靠性、易编制性大有益处。

因此电


ＤＥＬＰＨＩ软件介绍采用ＰＣ机作为上位机对采集的数据进行分 析处理，是实现这种小型系统实时数据采集和分析的有效方法。

Ｂｏｒｌａｎｄ公司的Ｄｅｌｐｈｉ是当今最优秀的Ｗｉｎｄｏｗ ｓ开发工具之一，它的可视化开发环境和面向对象的快速应用程序开发工 具ＲＡＤ，可使程序开发人员在Ｗｉｎｄｏｗｓ平台上快速开发出３２位 的应用程序。

由于它采用面向对象的编程语言，能嵌入汇编和实现多线程操作，且 开发数据库功能强大，因而是控制工程师极好的编程工具。

３ 系统硬件设计范文先生网收集整理本文所设计的电池控制系统的硬 件主要由工控机、ＰＣＬ７１１ＢＩ／Ｏ接口板、光电隔离及采集板、恒 流源充电器和恒流源放电器构成，其整体框图如图１所示，其各部分的硬 件原理在此不再详述。

４ 系统软件设计图２所示是该系统的软件模块图。

其中程序初始化包括关闭所有继电器选择开关充放电选择继电器，充 放电使能继电器、接收数据模块的图象处理初始化、数据库初始化、充放 电条件的选择包括充电电池容量选择、充放电切换选择以及是否按预定曲 线充放电等，同样，程序退出也需实现一系列清零操作。

４．１数据发送模块数据发送模块用于完成电流信号的产生、调制以 及通过对ＰＣＬ７１１－Ｂ卡的编程操作来实现数据的发送和电流信号 的形成。

由于充放电电流一般较大，考虑到安全问题，操作应严格按照操作规 程来处理，本软件模拟了各项操作工序，并配以图文指示。

为了灵活地充放电，系统分为手动和自动充放电两种方式，如对电池 有一定的了解，可以选择手动充电并通过一定的试验了解电池的性能，然 后向数据库中或者预存曲线库中添加想要的充放电形式，从而实现充放电 的智能控制。

若选择自动充电，可以选择不同情况下的充放电形式。

电池充放电与许多因素有关，如夏天和冬天的情况不同，不同温度下 充放电的要求也不一样，不同循环次数的电池充放电表现出来的ＳＯＣ值 也不一样，本系统在设计充放电预定库时都有基于此方面的考虑。

一般电池充放电有２种主要形式恒压充电和恒流充电，本系统选择的 是恒流充电恒流源自制，电路原理图可向作者索取，并通过软件和硬件相 结合的方式实现电流的智能充电。

电池充放电就充电来说主要表现为三个阶段电池恢复阶段、大电流充 电阶段、涓流补充充电阶段。

刚开始充电由于电池内阻较大，故需要用小电流充电以恢复电池，充 电电流不宜高于０．３Ｃ，大电流充电阶段控制到０．５Ｃ－２Ｃ之间， 待到电池电压上升到预定充电电压时预定额度时，可以改为小电流补充充 电方式，从而使其能量ＳＯＣ ９０％以上。

而当基于ＤＥＬＰ ＨＩ设计软件时，要综合考虑以上要素，然后在预定曲线图和数据库 Ｓｔａｔｅｏｆｃｈａｒｇｅ 达到满额


中给出理想的充放电方案。

利用ＤＥＬＰＨＩ软件实现Ｄ／Ａ卡的定时发送时，可通过系统的中 断来实现。

４．２数据采集模块镍氢电池充放电系统一般需要采集４种数据充放 电电压、充放电电流、电池温度、充放电器温度。

为了保证采样的准确性，可采用三次采样取平均值的算法来实现采样。

利用ＤＬＬ提供的功能函数，再配以ＤＥＬＰＨＩ软件，就能很容易 地通过ＰＣＬ９１１－Ｂ采集卡实现对设定通道内数据的采集。

下面是其简单的例程 {打开设备}ＥｒｒＣｄｅ＝ＤＲＶ _Ｄｅｖｉｃ ｅＯｐｅｎｄｗＤｅｖｉｃｅＮｕｍ ,Ｄｅ-ｖｉｃｅＨａｎｄｌｅ ;{设置 采集通道，采集开始}ＡｉＶｏｌＩｎ１．ｃｈａｎ＝ｐｔＡＩＣｏｎｆｉ ｇ１．ＤａｓＣｈａｎ;ＡｉＶｏｌＩｎ１．ｇａｉｎ＝ｐｔＡＩＣｏｎｆ ｉｇ１．ＤａｓＧａｉｎ;ＡｉＶｏｌＩｎ１．ＴｒｉｇＭｏｄｅ ＣｔｒＭｏｄｅ１;ＡｉＶｏｌＩｎ１． ｖｏｌｔａｇｅ ＝Ａｉ
＝＠Ｖｏｌｔａ
ｇｅ１;．．．．．．．．．．．．．．．．ＥｒｒＣｄｅ１＝ＤＲＶ _Ａ ＩＶｏｌｔａｇｅＩｎＤｅｖｉｃｅＨａｎｄｌｅ _ ＡｉＶｏｌＩｎ １;．．．．．．．．．．．．．．．．ＥｒｒＣｄｅ＝ＥｒｒＣｄｅ１＊ ＥｒｒＣｄｅ２＊ＥｒｒＣｄｅ３＊Ｅｒ -ｒＣｄｅ７＊ＥｒｒＣｄｅ８ ＊ＥｒｒＣｄｅ９;{获取采集卡的数据}Ｅｄｉｔ１．Ｔｅｘｔ＝Ｆｌｏａ ｔＴｏＳｔｒＦＶｏｌｔａｇｅ１／５, ｆｆＦｉｘｅｄ ６ ,４;{采集结
束，保存、退出}ｌｐＤｉｏＷｒｉｔｅＰｏｒｔ．ｐｏｒｔ＝ｌｐＤｉｏ ＰｏｒｔＭｏｄｅ．ｐｏｒｔ;ｌｐＤｉｏＷｒｉｔｅＰｏｒｔ．ｍａｓｋ


＝２５５;ｌｐＤｉｏＷｒｉｔｅＰｏｒｔ．ｓｔａｔｅ＝０ ;ＥｒｒＣｄ ｅ＝ＤＲＶ_ＤｉｏＷｒｉｔｅＰｏｒｔＢｙｔｅＤｅｖｉｃｅＨａｎｄ ｌｅ,ｌｐＤｉｏＷｒｉｔｅＰｏｒｔ ;４．３数据处理模块通过数据处理 模块可以完成信号的存贮、显示、分析以及信号的调节、系统报警及紧急 停止等功能。

信号的保存分为图象和数据库的保存，这些都可以利用ＤＥＬＰＨＩ 的ＳａｖｅＤｉａｌｏｇ对话框以及Ｐｉｃ-ｔｕｒｅ． ＳａｖｅＴｏＦｉ ｌｅ事件来实现。

数据的显示可以利用ＤＥＬＰＨＩ的Ｔｃａｎｖ ａｓ对象，也可以用简单的绘图语句在图象框等控件中实时地复现出 数据波形，还可以通过Ｔｅｅｃｈａｒｔ统计图表对采集数据进行波形复 现和简单的分析。

若要对其采集数据线性度以及信号的频率、幅度、变化率做进一步的 分析，可以调用ＭＡＴＬＡＢ进行高级处理。

有关数据库的操作可以围绕Ｔａｂｌｅ或者Ｑｕｅｒｙ控件来完成， 并通过ＯＤＢＣ数据源以及ＤＥＬＰＨＩ的ＢＤＥ数据管理器来进行连 接。

但Ｑｕｅｒｙ控件需调用ＳＱＬ语言来从事设计。

信号的分析主要包括通过采集的电流、电压、以及温度、循环次数来 研究电池的能量－ＳＯＣＳｔａｔｅｏｆｃｈａｒｇｅ , 电池荷电状态可 反映电池的剩余容量。

其数值上定义为电池剩余容量占电池容量的比值。

ＳＯＣ建模的正确与否关系到电池的工作效率、电池的寿命、电池所 能释放的能量和继续充放电的时间，所以ＳＯＣ建模是电池管理系统的重 要一环。

因篇幅有限，这里不作介绍。

本系统还可利用经典的ＰＩＤ调节方式，并通过ＤＥＬＰＨＩ软件来 保证输出的线性度和稳定性。

由于充放电需要恒流源，并且充放电时间都较长，故可采用常见的Ｐ ＩＤ调节可消除偏差方法来满足系统要求。

５ 结束语利用ＤＥＬＰＨＩ软件进行基于ＩＳＡ总线的检测系统开发， 可以与各类数据采集卡、数模转换卡进行无缝集成。

实际使用证明该系统稳定可靠， 功能强大， 可实现电池的自动化监控， 并能够得出有价值的信息。

目前，该系统已成功应用于某新型汽车研发平台。

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