引言

電子科技迅猛發(fā)展，電子產品層出不窮，電池作為主要動力來源，其供電能力與安全可靠性日益受到關注。作為電池研發(fā)和生產階段不可或缺的環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的性能測控人工依賴性高，檢測效率低，網絡、智能與自動化亦不能滿足現實的需求。

本文所提出的已經實現并應用的解決方案能夠多路同步全程實時監(jiān)控電池的測試狀態(tài)，先完成測試前PC端的監(jiān)測配置，通過RS485接口和CAN總線實時返回繼電器在線連接狀態(tài)，再根據需求控制與測試項目類型相應繼電器的開啟。監(jiān)測開始后，電池電壓、電流及溫度等信息實時傳輸到控制室的PC上，可以通過靈活在線編輯的數據曲線反映測試量的變化趨勢，同時也可由記錄的歷史數據查看關鍵點的情況。

系統(tǒng)功能需求分析

根據現實需求，系統(tǒng)總體需要實現的功能有：

（1）信號采集與控制線路完好性測試：電池測試項目有充電、標稱短路、實測短路、過放放電、強制放電和放電保護等，測試前，能將反映實際硬件連接并與測試項目對應控制電路完好性的繼電器信號以及測量儀表當前值通過RS485和CAN反饋到PC監(jiān)控界面上。

（2）測試安全便捷性與自動化：監(jiān)控界面應有急停按鈕，在發(fā)生意外時通過控制急停繼電器能有效切斷測試線路，同時保存當前測試狀態(tài)以便排除故障后恢復測試。測試前配置電池電壓、電流與溫度的限值，同時控制測試時間，在遇到突發(fā)情況或達到預設目標時自動終止測試。

（3）測試數據記錄與處理：由需求確定采樣時間間隔，數據以曲線形式實時顯示，坐標時間與數據量程可自動動態(tài)調整以滿足觀察趨勢需要。數據實時存儲選擇效率高的二進制文件形式，歷史數據導出回放有兩可選項：Excel表格與曲線形式。曲線可靈活編輯，如平移、局部放大縮小和多條曲線單顯與多顯等。另外光標可跟蹤曲線移動并動態(tài)顯示數值。

系統(tǒng)硬件設計

如圖1所示，由系統(tǒng)功能需求分析知，該電池安全監(jiān)測系統(tǒng)可分為三部分，分別是數據采集層、數據傳輸層與位于用戶終端PC上的數據處理層。用戶通過單片機控制繼電器電路來啟動預設的測試項目，測量儀表實時顯示電池數據，并通過RS485接口由單片機采集，然后采集單片機提取整合有效的電池實時數據經由CAN總線傳輸到PC上。電池監(jiān)測軟件實時曲線顯示并存儲接收到的電池數據，并與相關達標歷史數據等進行綜合比較，分析電池的可靠安全性。依靠層間通信協議，電池監(jiān)測系統(tǒng)的層模塊化設計提高了系統(tǒng)的可維護性與可擴展性。

本設計選用德國InfineonTechnologies公司推出的擁有增強C166SV2架構的XC2267M單片機，集成了電壓調節(jié)器和多種振蕩器，具有超低耗電的待機與操作模式。測量儀表選擇上海托克智能儀表有限公司的智能數顯表，帶有RS485串行通信接口，上下限報警繼電器輸出（250V/3A），測量頻率可達10Hz，可選量程隨測量數值動態(tài)自動切換。

1繼電器電路控制

根據系統(tǒng)功能能夠需求分析，可知對單片機繼電器控制板的要求是測試前電池監(jiān)控電路完好性檢驗和測試結束或意外發(fā)生時及時有效切斷電路。

圖2為繼電器芯片控制電路圖，反映實際硬件連接并與測試項目對應控制電路完好性的繼電器信號通過4#ST與5#ST經由單片機IO口與CAN總線傳輸到監(jiān)控界面上。然而由PC監(jiān)控端通過CAN總線發(fā)出的控制命令轉化為單片機輸出引腳的高低電平，再經由繼電器芯片引腳4#Rly與5#Rly通過引腳4#Load與5#Load控制繼電器開合。