基于51单片机的电池优化装置实测分析
摘要：将51单片机优越的功能性运用于解决电动汽车低温下续航不足以满足出行需求的问题极有必要。目前电瓶加热方式多为工作时自发热回馈电瓶，但效果甚微，其主要原因低温下电池本身温度低，导致电瓶无法完全工作，导致产热自降，陷入恶性循环。为本文以拉萨市为例，针对其昼夜温差较大、太阳能丰富等特点，在此通过实际实验，对于电池自设计电池优化装置的实际效益进行定量计算对比并做出总结。
关键词：电池优化装置实测研究51单片机拉萨市电车续航
目前对于电瓶车续航问题的解决方式的大多分两种，一为选取优质保温材料对电池进行全方位固温，如特斯拉研究的“刀片电池”通过电芯—模组—电池包的三级装配模式即配备了保温，又减少整体质量来提高续航。另一方面则是通过频繁的更换电池来实现电车续航稳定。但是以上两种方式都会造成严重的电池污染，破坏生态环境，增大群众经济负担。文章所涉通过以太阳能为输入的电池优化装置已经构建完毕，下面我们将针对其作用方式、作用位置、电动汽车工作基本参数、价格等方面来进一步确定其布设位置与实际效益。
2功能实测
该装置从根本上是利用太阳能来对抗温度，属于太阳能的广泛利用。如图1结构展示，通过运用太阳能板来吸收太阳能，后通过光伏控制器使其可用并存储于蓄电池中供电给加热部分，然后51单片机接收到温度监测装置的反馈后进行整体动态控制。故从结构上来分，测试主要为供能部分、加热部分和统一工作能力三部分来做测试。
2.1光电转化能力实测分析
太阳能利用能力相关于太阳能板的吸收能力和储存能力。其工作基本原理为太阳光照射于太阳能板，后太阳能板发电存入蓄电池中。由于太阳能电池直接发出的电并不稳定，需要额外的仪器将发出的直流低压电转化为可用的交流高压电，即逆变器。一般纯电动汽车会安装逆变器，出于性能匹配，可能无法让太阳能电池与锂离子电池共用一个逆变器。但可以考虑将两者合并组成太阳能-锂电双路逆变器。将直流低压通过逆变器转化成交流高压过程中会有能量损耗，因此，需将该部分能量损耗考虑在内，对于高质量波，逆变器能量转化效率在90%～95%。为了保证测试的普遍性，我们选择在空旷且阳光自然地室外进行测试。其中太阳能板相关参数为：SolarModule：5W；OptimumPowerCurrent0.2A；OptimumPowerVoltage12v；ShortcircuitCurrent0.3A；OpenCircuitVoltage21v；AM1.5、25℃、1000W/m2；接收面积0.048867m2、体积0.00073m3、重量约750g；蓄电池各项参数为：12V、6000mA，持续工作电流≤3A、瞬间启动电流≤6A，适用工作电流3A以内；
太阳能板工作额定功计算公式：W=PT；测试所用太阳能板功率为1000w/m2，据图2的2021年我国重要城市年平均日照量统计可知，拉萨市年平均日照量居首位，高达8.62h/天，则太阳能板一天可产电W=1000w/m2×0.048867m2×8.62h/天×1天×0.95=400171.863mA，完全可以满足蓄电池存储要求。
但是在实际测试中，拉萨温度差异较高，往往可以达到10℃以上，不能恒定保持在最合适的工作温度。如表1，以拉萨市为例，东经91°06′，北纬29°36，通过控制变量法测试温度对太阳能板工作的影响。
由表1可见，工作最适温度为25℃左右。经超过25℃后太阳能板的峰值功率和开路电压都会随温度的升高而降低。温度每降低1℃，太阳能板峰值电压约降低0.35%，电压会降低200-350mv；单体太阳能板的峰值温度每升高1℃，单位太阳能板的峰值功率会损失约0.35%～0.45%，电压会降210-212mv。且高温会影响太阳能板保护材料的耐久性，影响其使用寿命。
2.2加热能力实测分析
我们将供能部分直接连接上小型加热片，通过测试达到不同温度所需的时间与耗电来评析所捕捉到的太阳能是否能满足需要。为确保实测准确度与实际可行性，我们选择具有防潮、耐腐蚀、绝缘强度高和使用寿命长的一对硅橡胶加热片，参数为：加热面积S=0.0025平方米、直流电源U=5V可启动，额定功率P=1.4W；小面积使加热片易于安放在各个测试位置，有助测试不同环境条件下的加热能力。我们对其增加数显温控器，在环境温度10.5度（将其测试起始温度控制为等同环境温度）、无风条件下测试其自热能力、加热时间以及耗电量。
测试结果如下表2、图3。
如表2所记录，加热片从环境温度开始加热，其达到巅峰的60℃仅5分11秒6分，其中50℃之前加热较为平稳，50℃～60℃期间加热时长显著增加，我们认为其原因主要来自于加热片与供能部分本身限制，蓄电池电压峰值和加热片温度变得更高时的参数不匹配，无法满足功率