杜艷軍 封百濤

（泰山學(xué)院 山東 泰安 271021）

0 引言

隨著電子技術(shù)飛速發(fā)展，便攜式電器不斷出現(xiàn)，相應(yīng)的供電設(shè)備—電源與電源技術(shù)也隨之迅速發(fā)展。 當(dāng)前市場(chǎng)上所出現(xiàn)的保暖服外形笨重、且溫度控制難以操作，生熱效果不佳等問題。 我們從保暖服中核心部件電源入手，利用移動(dòng)電源的成熟技術(shù)， 設(shè)計(jì)出真正意義上的輕便實(shí)用的保暖服裝，保暖服中的電源必須擁有體積小、重量輕、釋放能量高、效能大等優(yōu)點(diǎn)，使在冬季人們真正體會(huì)保暖服裝保暖的意義。

1 電源的選擇

目前，市面上移動(dòng)電池的種類大體分三類：鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池。

鎳鎘電池可以重復(fù)500 次以上充放電，經(jīng)濟(jì)耐用。 其內(nèi)阻很小，可快速充電，負(fù)載電流較大；但它有致命的缺點(diǎn)，存在嚴(yán)重的“記憶效應(yīng)”，電池的電量被完全放盡后才能充電，否則使得服務(wù)壽命大大縮短，此外，鎘是有毒的。

鎳氫電池是有氫離子和金屬鎳合成，電量?jī)?chǔ)備比鎳鎘電池多30%，比鎳鎘電池更輕，使用壽命也更長(zhǎng)，并且對(duì)環(huán)境無污染。 但價(jià)格比鎳鎘電池要貴好多，性能比鋰電池要差。

鋰離子電池單體電池的工作電壓高達(dá)3.7～3.8V， 是鎳鎘、鎳氫電池的3 倍，能量能達(dá)到150mAh/g 以上，是鎳鎘電池的3～4 倍，鎳氫電池的2-3 倍，可快速重復(fù)充放電充電達(dá)到500 次以上，甚至1000 次以上，充電效率高達(dá)100%，且自放電遠(yuǎn)比其它兩類電池要小，工作溫度范圍寬為-20℃～60℃，循環(huán)性能優(yōu)、輸出功率大，使用壽命長(zhǎng)，不含有毒物質(zhì)，被稱為綠色電池。

針對(duì)以上三類便攜式電池的性能比較，保暖服中將采用高容量、重量輕、電壓高、無記憶效應(yīng)、充電次數(shù)多、污染小的鋰離子電池作為發(fā)熱能源。

2 電源的連接

為了滿足保暖服工作時(shí)要求產(chǎn)生熱量高，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)等要求，必須提高電源的輸出功率和存儲(chǔ)能量。 單個(gè)鋰離子電池很難達(dá)到這些要求， 我們必須將多個(gè)鋰離子電池連接起來，提供更高的電壓和電流。

為了獲得較高的電壓，我們將多個(gè)鋰離子電池串聯(lián)起來使用，連接如圖1（a）所示，為了獲得更高的電流我們將多個(gè)鋰離子電池并聯(lián)起來使用，連接如圖1（b）所示。 實(shí)際操作教程中，我們采用串并聯(lián)方式來獲得輸出的高電壓、高電流，這樣就形成了電池的組合，簡(jiǎn)稱電池組。

圖1 電源連接方式

3 電源的檢測(cè)電路

保暖服中的電池組在使用的過程中，要顯示它當(dāng)前的電壓、電流、剩余電量等數(shù)值，以確保人們?cè)谕獬鰰r(shí)評(píng)估是否有足夠的電量為自己提供足夠長(zhǎng)時(shí)間的熱量；或提前為電池組充電做了準(zhǔn)備；同時(shí)在充電過程中，顯示充電狀況，便為人們能準(zhǔn)確及時(shí)的在充滿電后斷開電源，保護(hù)電池組。

我們選擇MAXIM 公司生產(chǎn)DS2762 芯片做為核心部件，實(shí)現(xiàn)對(duì)鋰電池進(jìn)行監(jiān)測(cè)的檢測(cè)電路，掌握保暖服中電池組的當(dāng)前狀態(tài)。

整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)如圖2 所示， 系統(tǒng)采用片內(nèi)電阻感應(yīng)方式，由DS2762 鋰電池監(jiān)測(cè)芯片、51 單片機(jī)、液晶顯示模塊組成。 DS2762 監(jiān)測(cè)電池組當(dāng)前狀態(tài)，包括電池組的電壓、電流、充放電狀態(tài)、溫度及剩余電量等參數(shù)，并把這些數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。 在充電的過程中，會(huì)出現(xiàn)過壓、欠壓、過流及短路現(xiàn)象，通過采用場(chǎng)效應(yīng)管FET1、FET2 構(gòu)成了DS2762 的充放電保護(hù)回路，實(shí)現(xiàn)對(duì)上述現(xiàn)象的保護(hù)。 當(dāng)用戶需要對(duì)電池組的相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行讀取和處理時(shí)， 可以通過8051 單片機(jī)讀取電池當(dāng)前狀態(tài)信息并送往液晶顯示模塊進(jìn)行顯示，以便用戶作出相應(yīng)的處理。 同時(shí)本系統(tǒng)也具有掉電保護(hù)功能。

圖2 電池組監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

DS2762 對(duì)電池組各參數(shù)的監(jiān)測(cè)

這些參數(shù)包括：電池組的工作方式、電壓、溫度及剩余電量。 以下是對(duì)各量的監(jiān)測(cè)過程。

1）電池組充、放電工作方式的監(jiān)測(cè)

DS2762 中電流寄存器的值來判斷電池組的工作方式。 單片機(jī)每88ms 監(jiān)測(cè)一次電壓,它將檢測(cè)的IS1和IS2兩端的壓差（Vis=Vis1-Vis2）轉(zhuǎn)換成電流存入電流寄存器。 若差值為正值，說明電池組正在充電；若差值為負(fù)值，說明電池組正在放電。

2）電池組電壓、溫度的測(cè)量

DS2762 芯片內(nèi)部集成了A/D 轉(zhuǎn)換器和數(shù)字溫度傳感器，通過它們可獲得電池的電壓、溫度等參數(shù)，當(dāng)51 單片機(jī)向DS2762 芯片發(fā)出采集電壓及溫度的控制命令， 就能利用傳感器完成取樣，并將電壓、溫度的測(cè)量值存入相對(duì)應(yīng)的寄存器中，再由單片機(jī)讀取寄存器的內(nèi)容，并在顯示屏中顯示。

3）剩余電量的監(jiān)測(cè)

在人們穿保暖服外出時(shí)，首先關(guān)心的是保暖服中的電池組的電量情況。 DS2762 芯片能夠?qū)崟r(shí)自動(dòng)的去測(cè)量電池組電流并將它存儲(chǔ)在累加寄存器中，而電池組的剩余電量是利用電流累加寄存器中的值來求得， 所以無須對(duì)其進(jìn)行控制，充電時(shí)，該值增加；放電時(shí)，該值減少。 單片機(jī)根據(jù)此值即獲取剩余電量。

4 結(jié)論

保暖電路服采用以上電池組及檢測(cè)電路體積小巧，攜帶方便，輸出的熱量足，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，充電方便，并能實(shí)時(shí)掌握電源的工作方式、電壓、電流、溫度、及剩余電量等參數(shù)使用戶更加方便直觀進(jìn)行相應(yīng)操作， 提高保暖電路服的可操作性。

［1］孫涵芳.MC51、96 系統(tǒng)單片機(jī)原理及其應(yīng)用[M].北京：北京航空學(xué)院出版社，1996.

［2］周志敏.充電器電路設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].北京：人民郵電出版社，2005.