摘要：利用一代AVR單片機（AT90S8515）實現(xiàn)蓄電池剩余電量在線測量。該方法通過實時測量蓄電池內(nèi)阻,推算出剩余電量。最后給出了實驗結(jié)果。

    關(guān)鍵詞：單片機 在線測量 蓄電池 剩余電量

蓄電池作為備用電源，已在計算機網(wǎng)絡(luò)、通主、電力等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。蓄電沁的荷電量與整個供電系統(tǒng)的可靠性密切相關(guān)，蓄電池剩余電量睦高，系統(tǒng)可靠性越高，否則反之。對于一些重要的用電領(lǐng)域，例如信息處理中心，如果能在既不消耗蓄電池的能量，又不影響用電設(shè)備正常工作的條件下，實現(xiàn)蓄電池剩余電量的在線監(jiān)測，將有重要的實際意義。近幾年隨著IT產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，電池的重要性越來越突出，對剩余電量精確預(yù)測的需求越來越迫切。

預(yù)測蓄電池剩余電量的常見方法有：密度法、開路電壓法、放電法、內(nèi)阻法。前三種方法測量精度較低且不適合密封蓄電池的在線測量，故較難實用。內(nèi)阻法對被測蓄電池的影響很小，且蓄電池完全充電（充滿）和完全放電（放完）時，其內(nèi)阻相差2－4倍左右，因此，用內(nèi)阻法預(yù)測蓄電池剩余電量有較高的精度，正逐步得到實際應(yīng)用。

1 內(nèi)阻法測量原理

1.1 蓄電池等效模型

蓄電池交流待效阻抗Z模型如圖1所示。

圖中：R1、R2為正、負(fù)電極的極化電阻；

C1、C2為正、負(fù)電極和極化電容；

L為引線電感；

Rn為電池歐姆電阻。

蓄電池歐姆電阻Rn表征了電池的荷電程度。便為了簡化測量通常從等效阻抗Z中僅分離純電阻R（R由RΩ、R1、R2構(gòu)成），R和RΩ之間呈線性關(guān)系, 故可用R間接地表征電池荷電程度。

1. 2 四線法內(nèi)阻測量

由于蓄電池內(nèi)阻很小，一般為uΩ－Ωm級，因此測量線的阻抗就變得不可忽略，為此采用四線法測量，即將驅(qū)動電流回路和感應(yīng)電壓電路分開。內(nèi)阻四線法測量原理圖如圖2所示，其中R2為取樣電阻。

測量蓄電池內(nèi)阻的方法是：在蓄電池的兩端施加一恒定的交流音頻電流源is，然后檢測電池兩端電壓Vo，以及is和V0兩者之間的夾角θ。三者之間關(guān)系如圖3所示。

由圖3可知：Z＝Vo/io

R=Zcosθ

R即為我們需要獲取的蓄池內(nèi)阻。

1.3 剩余電量的測量原理

    研究表明，電池的內(nèi)阻與荷電程度之間有較高的相關(guān)性（0.88左右），通過測量電池內(nèi)阻可較準(zhǔn)確地預(yù)測其剩余電量。蓄電池內(nèi)阻與剩余電量的關(guān)系曲線如圖4所示。

具本實施的方法是：將蓄電池充滿電（以12V蓄電池為例，充電至13.8V，浮充電流至10mA。）然后以0.1C放電率對電池放電，記錄放電過程中內(nèi)陰與電量的大小。當(dāng)蓄電池放