银杉DETA蓄电池充放电的管理装置设计论文

发布时间：2025-11-15 09:23:27 点击：次

篇1：蓄电池充放电的办理设备规划论文

本体系的面向目标动力和照明所用的铅酸蓄电池。蓄电池作为大型动力机器的首要的动力源和照明源，因而每天都要对数百个大功率蓄电池进行充电，以贮存保持作业所需的电能，一起还要按照必定的时刻周期对这些蓄电池进行保护性放电作业，以确保其保持杰出的储能效果。因而充放电进程关于蓄电池来说是十分重要的，但在以往的蓄电池实践运用中，往往过分着重蓄电池的放电能力和运用寿数，常常疏忽了蓄电池充放电进程对其发生的严重影响。事实上，通过多年研讨表明，蓄电池的充电和放电进程是蓄电池运用效果和运用寿数最为重要的影响要素。所以充放电的好坏无论是对蓄电池的运用效果，仍是对蓄电池的运用寿数都是十分重要的。

因而本课题以大功率的铅酸蓄电池充放电为模型，规划了一套蓄电池的智能化充放电办理设备。以完结对2。35V 100A容量蓄电池进行充放电丈量和操控，即最终完结的充放电办理体系是以8051单片机为主控单元，配合电压电流的采样及丈量单元，通过PI闭环调理操控蓄电池恒流充放电，然后完结蓄电池的充放电办理。

针对蓄电池充/放电的进程中电压信号与电流信号的丈量与操控问题，在研讨规划进程中，通过对其充放电办法及丈量与操控技能的研讨，以大功率蓄电池充放电为模型，完结了对蓄电池进行充放电丈量与操控能力的智能型大功率蓄电池充放电办理设备的规划，其间首要完结了以下几方面的作业：

（1）通过对蓄电池充放电办法的研讨，提出了大功率蓄电池的智能型充放电丈量与操控设备的规划计划；

（2）通过合理规划电路，以普通光藕完结了对电流信号的隔离丈量，较好的处理了选用单一AD丈量两种改动规模相差较大的信号的丈量问题；

（3）通过选用模块单元规划的办法，进步了体系规划的通用性和可行性，有力的确保了该设备的实践运用。

通过课题的规划，较好的处理了蓄电池充放电丈量与操控的实践问题，体系的丈量精度与操控精度均较为抱负，取得了较好的运用效果，该课题的完结将极大的改善各大舰船中大功率蓄电池的充放电条件，进步蓄电池出产企业出产工艺与产品质量水平，将有力的推进蓄电池的进一步运用。

篇2：蓄电池充放电的办理设备规划论文

与规划

南宁迈世信息技能有限公司技能部李军海

摘要：UPS（Uninterruptible Power System）长途会集监控及蓄电池放电体系是通过硬件和软件技能，对UPS进行实时监控，了解UPS当时运转状况，以及对UPS蓄电池进行定时长途放电，确保蓄电池的运用寿数，一起选用会集办理的办法，对UPS设备运转信息进行会集化办理，抵达及时准确发现设备毛病及时处理的效果，使UPS设备可靠、安稳、高效的运作，对数据中心的安稳运转起到很重要的效果。关键词：UPS长途会集监控；蓄电池放电；会集化办理引言

跟着信息网络技能的不断开展，各类大、中型组织的网络信息化建设的设备资金投入日趋添加，其职能运转与核算机网络的结合日趋严密。UPS作为电力设备体系正常运转的根底，一直以来是设备办理及保护作业中的一个盲区，为了补偿在供电体系方面的日常办理及保护作业的缺陷，完结UPS网络长途会集监控智能化办理的意图，提出了UPS监控体系的研讨与规划，完结监控UPS的输入、输出电压，输入、输出频率，输出电流，电池电压，UPS主机温度等运转参数，以及对毛病的实时报警及记载查询，抵达对供电体系进行保护的意图，智能化办理将是当今UPS监控体系开展的一个趋势。

本文介绍一种UPS长途会集监控及蓄电池放电体系，它遵从提早预警、防患于未然的规划思维，可以协助运维人员有用查找UPS电源及蓄电池组的毛病隐患。体系全体规划计划

2.1 体系组网结构

图1 UPS长途会集监控及蓄电池放电体系结构图

体系构架由设备层、传输层、运用层三部分构成。在设备层专用核算机上设备收集信息的客户端软件，通过收集软件收集UPS信息传输到网络上，运用层的终端服务器上会集办理不同区域上的UPS信息，保护人员在运用层终端查看各个区域UPS运转状况以及进行长途批量放电操作。1.2 体系完结功用

（1）对UPS运转状况实时监测。（2）长途对UPS蓄电池进行放电（3）监控数据会集化办理

（4）供给丰富的事情办理呼应联动接口 1.3 体系特色（1）通用性

体系的规划适用于220V/10A 的UPS设备，契合国际工业监控与开放式规划规范。（2）可靠性

体系具有杰出的电磁兼容和电气隔离功用，不影响被监控设备的正常作业。体系具有专家确诊功用，关于通讯中止、收集数据反常等可以准确确诊出毛病点并及时报警。体系可接连作业365d×24h，选用工业级元器，进步可靠性。（3）安全性

体系有严厉的密码办理，确保体系运转安全。体系及设备呈现毛病不影响被监控的其他设备正常作业和功用的操控，具有杰出的安全隔离功用。（4）丰富的事情呼应接口

体系具有丰富的事情呼应接口，能与其他体系完结兼容，供给相关事情呼应。体系硬件规划 3.1 放电仪规划框图

AC电源输入12V电源AC电源输入/输出485接口固态继电器485模块板LED状况图2 放电仪规划框图

空气开关放电仪硬件由通讯模块、AC输入模块、AC输入/输出模块三个模块组成，AC输入模块首要是给485模块板供给电源，通过通讯模块给485模块板发送指令，操控AC输入/输出模块的通断，抵达切断市电的意图，完结长途给UPS蓄电池进行充放电。AC输入/输出模块默以为常闭通电，即使设备硬件损坏也不影响市电供电。3.2 放电仪设备图

图3 放电仪设备图体系软件规划

4.1 会集办理终端 4.1.1 软件流程图

开端体系初始化N告警是否处理？NY是否有机台告警？数据收集是否有机台反常？Y反常是否处理YNYNYN放电是否结束是否需求放电？NY机台运转正常

图4 会集办理终端软件流程图

会集办理终端首要会集收集显现不同区域机台信息，实时更新，当某个机台呈现告警或反常状况时，终端WEB页面将置顶显现，第一时刻告知保护人员毛病信息，及时处理毛病信息。终端收集UPS信息包括当时UPS状况、输入电参数、输出电参数、电池参数以及当时告警状况等，通过会集分类办理，保护人员可查看任何机台实时信息。一起，保护人员可通过会集终端给UPS蓄电池批量进行长途放电，抵达定时对蓄电池保护的意图，延长蓄电池的运用寿数。

4.1.2 WEB页面规划

会集办理终端WEB页面规划首要分全体状况、分厂区、事情日志查询、实时监控数据查询、长途放电、体系办理六个模块，页面规划遵从保护人员运用习惯，界面清晰明了，操作简易，便利办理。如图5 所示。

图5 会集办理终端WEB页面规划

4.2 数据收集端 4.2.1 软件流程框图

开端体系初始化数据收集N是否有事情触发履行事情呼应Y上传数据至会集办理终端图6 数据收集端软件流程图

数据收集端软件设备在每个机台的PC机上，担任收集每个区域点UPS的运转信息，把信息上传给会集办理终端。数据收集端除了对UPS运转状况、输入电参数、输出电参数、电池参数等数据的收集，一起还供给UPS毛病触发接口。当UPS发生告警或反常事情时，事情会第一时刻上传到终端，及时告知保护人员，一起，还支撑接入其他监控体系，触发事情一旦发生，可以呼应其他监控体系进行相应的动作。4.2.2 软件显现界面规划

数据收集端软件首要分UPS状况、日志查询、运用设置三个模块。UPS状况首要实时显现输入电参数、电池状况、输出电参数等信息，一起对当时UPS蓄电池进行测验及放电操作，日志查询可查询到相关毛病记载，运用设置可设置当时UPS的相关信息，便利区别办理，以及供给开放的事情呼应接口。如图7所示。

图7 数据收集端界面图总结

本文针对UPS长途会集监控及蓄电池放电体系的研讨，提出硬件和软件规划计划，完结了对UPS设备进行会集化办理，使UPS设备可靠、安稳、高效的运转，然后确保数据中心体系的安稳运转，确保企业中心业务高效运营。

篇3：蓄电池充放电的办理设备规划论文

1 长途通讯总体计划规划

该体系中选用的RS 485是半双工接口,双向单信道的衔接办法。在整个体系中他用1根双绞线将分布在不同地理方位的充放电设备并接在一起,在各个设备中,单片机收集模块和指令操控模块作为下位机。其网络结构简图如图1所示。PC机的串口通过232-485转化器接入网络。别的添加半双工低功率收发器材MAX485来为单片机供给TTL电平与RS 485的接口电平之间的转化。差分平衡型收发器MAX485是RS 485的一种接口芯片,他集成了1个驱动器和1个接纳器。处于禁止状况的驱动器和多个接纳器挂在传输线上不会影响信号的正常传送,故多个驱动器和接纳器可以同享一组共用传输线。网络上可挂32个站,每个站点都有固定的地址。同一时刻只能有一个站点发送数据,而其他站点只能处于接纳状况,避免发生数据磕碰过错。

图2为输出简化示意图。

单片机,MAX485和充放电驱动电路作为一个站点接入RS 485总线。A,B是总线的接口,DI是发送端,RO是接纳端,衔接单片机的串口,单片机通过引脚进行收发操控。

2 通讯硬件规划

MAX485与单片机的电路衔接如图3所示。

第1脚(RO端)为接纳输出端,当接纳输出使能(第2脚(/RE))为低电平时,假如VA-VB>200 mV或许A,B断路,则第1脚输出为高;假如VA-VB<200 mV,则第1脚输出为低;第2脚接纳输出使能端低电平有用,第3脚(DE端)驱动输出使能端,第4脚(DI端)驱动输入端,第5脚为地,第6,7脚为总线接口端,第8脚为电源端。单片机将收集到的蓄电池状况信息经MAX 485转变成适宜传输的电流环信号。该信号具有传输间隔远,抗搅扰能力强的特色,以确保信号无衰减地传到232/485转化器端。232/485转化器首要完结电流环到微机RS 232接口的转化,如此即可完结PC机到单片机的通讯。其原理图如图4所示。用户通过PC机的界面操控网络上各站点的作业,各站点的设备也可将反应的信息发送给PC机进行蓄电池充放电设备的实时监测。

3 通讯软件规划

3.1 网络协议

RS 485是一种硬件衔接说明规范,并没有指定所运用的通讯协议。为了使指令和数据能在网络上正确传输,有必要在数据链路层上供给一种网络协议,当物理层的比特流呈现过错时能起到查验和校对的功用。参见(见图1)长途操控网络结构简图,单片机收集子体系将收集到的蓄电池状况上传到PC,指令操控子体系首要是承受PC机的各种指令并对充电体系进行操控。两子体系与PC机之间均选用主从协议,串口通讯,其通讯参数设置为:传输速度:9 600 b/s;校验位:无;数据位:8;停止位:1。

3.1.1 上位机向下位机发送操控指令

(1) 上位机发送

扩展在双绞线上的每个充电模块有必要有惟一的地址编号,以便确保PC机发送操控指令时能准确无误地找到所需的充电的模块。分布式模块的指令格局被分为发送与接纳两部分,格局如下:

每一帧代表的信息如下:

开端位:单片机与PC机之间通讯的开端标志;

地址位:下位机的地址号规划为01H～1FH(即1～31),上位机的地址为00H。

指令类型:0为停机指令,1为充电指令;

设定数值:操控指令为充电时,数值量为充电电流;

(2) 操控板回来:

Y (假如接纳成功则回来Y)。

3.1.2 下位机向上位机发送收集数据

(1) 下位机每隔10 s间断性的发送电压电流收集值给上位机;

(2) 收集板回来7个接连字符(中心不刺进空格),格局如下:

前3个字符为蓄电池端电压,接着3个为充电电流值。蓄电池端电压用3个字符表明,如:51.2 V～512 V。充放电电流3个字符表明:15.7 A～157 A (假如电流值<10 A,左面补0,如:8.9～089)。留意:一切的字符均为10进制数值对应的ASCⅡ码。考虑到单片机要及时将收集到的数据发送出去,故运用无握手的通讯机制,不等候承认帧就不停发送。别的,若接纳方在约好时刻内未收到数据,则发送复位帧,双方回到通讯程序的开端并清空缓冲区,然后重新同步。

3.2 单片机程序规划

在主程序中,先将单片机及其存储器初始化,进入死循环,等候中止程序。中止程序包括:A/D采会集断,他首要是将收集到的电压,电流瞬时信号值处理并保存;别的1个便是串口通讯中止程序,他的首要效果是:当接纳一个地址时,判别是否是本机地址,若是则判别操控指令,不然结束。继续履行PC机接纳的数据指令,别离表明停机、充电、放电等指令。通过字符串比较,判别出履行的指令。具体流程如图5所示。

3.3 PC机程序规划

PC机的人机交互界面由C++Builder言语开发完结的,他首要包括通讯模块,数据显现和处理模块。在归纳考虑开发效率和程序功用后,挑选了Win32API函数来编写通讯程序。此函数在C++Builder里面中均已被声明,直接引证即可。为了进步通讯程序的呼应速度,程序通过Thread类完结多线程通讯。在主线程中翻开串口并发送数据,别的再树立1个线程来监听串口,若接纳到数据后就调用数据剖析和处理线程,显现状况曲线而且将数据录入数据库。部分程序代码如下:

以3个站点的充放电实时监测为例,在PC机上可显现如图6所示的实时信息。

4 结语

依据RS 485的长途充放电设备操控体系可以完结1台PC机上最多可操控32个站点。因为RS 485选用的是平衡驱动和差分接纳的办法,因而能从底子上消除信号地线,有很强的抗共模搅扰信号的能力。他还具有一对线路驱动器和接纳器,可以作长间隔的信号传输,最长为1 200 m。且传输结构简略、本钱低、实用性强。可以广泛运用与作业环境恶劣,耗时劳民的充放电现场。

参阅文献

[1]范逸之,江文贤,陈立元.C++Builder与RS 232串口通讯操控[M].北京:清华大学出版社,2002.

[2]李朝青.PC机及单片机数据通讯技能[M].北京:北京航空航天大学出版社,2000.

[3]韩国庆.单片机与微机长间隔通讯体系中的规划及运用[J].微核算机信息,2001,17(4):30 32.

篇4：蓄电池充放电的办理设备规划论文

关键词：充放电检测；多使命调度；时刻片轮转；串口东西箱；句柄绘图

跟着石油价格的不断调高，人们承当了越来越多的燃料本钱压力。多数人开端重视以其他动力为能量的交通东西，以电池为能量来历的出行东西越来越多。而电池的安全、寿数等功用也日益引起人们的重视。现在可以被电动自行车选用的有以下三种：铅酸蓄电池、镍氢蓄电池和锂离子蓄电池。因为铅酸蓄电池本钱低，性价比高，现在的电动车上绝大多数装的是铅酸蓄电池。本文就针对单节铅酸蓄电池规划的充电特性监测体系。

1 体系概述

与电池充放电有关的参量包括：电池端电压、充电电流、电池温度等。因而，体系需求完结这三个参数的准确收集。体系框图如图1所示，体系由MCU、模仿采样电路、温度收集电路和上位机组成。MCU收集电池充放电时端电压、电流和温度信息，然后信息通过串行通讯接口发送到上位机，再由MATLAB接纳处理，并制造曲线。电流和电压每秒收集10次，温度每秒收集1次。MCU每秒向上位机传递一组数据，MATLAB盯梢更新数据，抵达动态显现电压、电流、温度的效果。

2 硬件规划

2.1 MCU挑选

本监测体系的MCU选用了STC12C5A60S2，芯片资源有：60K的flash，1280字节高速RAM，8通道10位A/D、2通道UART、2通道16位定时器、1通道内部看门狗定时器。晶振挑选为11.0592MHz。

2.2 温度收集芯片挑选

温度收集的电路芯片选用Dallas公司出产的DS18B20，它是DALLAS公司出产的线式数字温度传感器，选用3引脚T0-92型小体积封装；温度丈量规模为-55℃～+125~C，可编程为9位～12位A/D转化精度，测温分辨率可达0.0625℃，被测温度用符号扩展的16位数字办法串行输出。具有直接输出数字信号，不存在信号传输进程搅扰、扩展便利、不需求规划别的的信号调制电路等长处。

为了使温度的收集更准确，本体系运用两片DS18B20，A/D转化精度挑选为12位，贴在电池壁的不同方位。

2.3 电流和电压检测电路规划

电压查看运用电阻分压，经电压跟随电路到A/D转化接口。运放的效果是进步输入阻抗，减小检测电路对充电电路的影响，进步丈量精度。

电流检测有两种办法：高端检测和低端检测。低端检测完结起来比较简略，可是这种计划的坏处是负载会比实践地线举高一个直流电压，測量不准确；别的，电源和负载具有不同的参阅地，对EMI的操控不利。高端检测的难点在于输入端存在共模电压，丈量电路杂乱。本体系选用Maxim的MAX4173来丈量差模电压，其内部包括一个差分放大器。挑选两片MAX4173可以完结电流的双向采样，电流检测电路如图2所示。

3 MCU软件规划

MCU完结功用包括读两路A/D转化(电压、电流)；读两路DS18B20转化成果；串口通讯。电压、电流改动较为剧烈，采样周期要短，但周期短会形成数据量大，加剧传输和数据剖析担负，经权衡，取电压、电流的采样周期为0.1s。温度是一个时刻参数较长的物理量，可以放宽采样时刻，这儿取采样周期为1s。

3.1 MCU程序

为协调各个功用的完结，本文参阅了多使命调度算法和时刻片轮转算法。多使命调度算法，是按照实践要求将单片机要完结的功用划分成多个使命模块，并规则优先级别，由一个使命调度模块共同操控履行顺序。CPU的操控权按不同优先级分配给不同的使命模块，各个模块别离在自己的履行时刻内拜访CPU，构成微观上轮番履行，微观上并发运转的多使命效果，如图3所示。

本体系中的几个使命对时刻要求比较敏感，单纯运用多使命调度不能满意需求。结合时刻片轮转算法，在使命分配时考虑时刻限制，并将使命区别优先级。优先级高的使命先履行。为确保采样周期的安稳，A/D转化和发动温度转化的优先级较高，串口发送晚几十毫秒不会形成不良影响，所以优先级较低。程序简要流程如图4所示。

其间，使命调度模块包括各使命的时刻信息，如A/D转化0.1s一次，发动温度检测1s一次，读温度则40ms一次，串口发送0.1s一次。若使命中包括多个子功用快，学习有限状况机(FSM)算法，每次履行一个子功用，直到本使命履行完结。

其间A/D转化比较简略，不再赘述。首要留意一点，发动A/D后要等候转化完结再读成果，不然读出的是将上次转化成果。

void do_sent_data16(UINT data_sent)

{

while (ASIF6 & 0x02) /*等候转化完结 */

;

TXB6 = data_sent >> 8;

while (ASIF6 & 0x02)

;

TXB6 = data_sent;

}

3.2 DS18B20程序

DS18B20的操作分为3个进程：初始化、ROM指令和DS18B20功用指令。DS18B20的操作时序如图5所示。从时序图中可以得出，DS18B20对操作时序要求比较严厉，不然将导致操作失败。

依据时序图所示，每读一位数据需求60us延时，为了延时准确，选用的办法是查看汇编言语，核算需求参加的空指令(NOP)个数。

依据时序要求编写代码后，有如下统计，发动温度转化时刻约为2.5ms，读温度时刻约为10.25ms，这些时刻量都远小于一个时刻片(20ms)的长度，契合要求。为抵达12位精度，器材手册要求两次发动温度转化时刻间隔不得低于750ms。温度收集1s一次可以完结。读取温度使命流程图如图6所示。

图6中，SenseNo是指DS18B20的序号，SENSE_CNT为器材总数。读取不同DS18B20的办法是器材本身的ID，这个ID可以通进程序读出，但较为繁琐。为了减轻程序的担负，咱们事前通过其他办法读出每个器材的ID，读温度时直接运用，简化了使命。

3.3 通讯规约

体系每1s将采样的数据传递给上位机，为了确保传输可靠，拟定如下通讯规约：

共4组数据，电压(24Byte)、电流(24Byte)、温度1(6Byte)、温度2(6Byte)。波特率取19200bps时，最长的一组传输时刻约为12ms，小于一个时刻片长度，满意要求。使命中，每次发送一组数据，算法相似读温度使命。

4 MATLAB程序规划

为了便于作图和数据剖析，咱们选用MATLAB作为上位机开发东西。首要使命包括与MCU串口通讯；数据的规范变换；并在同一界面上画出4条曲线。

4.1 串口通讯及数据处理

从Matlab6.0 版别开端，Mathworks 公司在软件中添加了设备操控箱(instrument control toolbox)，供给了对RS-232/RS-485 通讯规范的串口通讯的正式支撑。运用该东西箱的serial类及instrcallback回调函数，能可靠地进行实时串行通讯。

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串口操作的顺序是(1)创建串口并设置特色；(2)翻开串口；(3)读写串口操作；(4)关闭并铲除串口设备目标。

读取数据后，依据规约提取电压、电流和两路温度数据。因为这些数据为原始的A/D转化数据，没有实践的物理含义，所以需求进行规范变换。即将数据代表的物理含义表明出来。比方，电压检测，A/D参阅电压为5V，那么关于10位ADC来说，转化成果N代表的电压值为：N*5/1024。规范变换完结后存入缓冲区。

4.2 句柄绘图

体系需求显现3个物理量，电压、电流和温度。因为物理单位、采样周期不同，需求制造3个坐标系别离显现。MATLAB中并没有供给这样的绘图函数，这儿用到了MATLAB的句柄绘图功用。

MATLAB在创建每一个图形目标时，都为该目标分配仅有的一个值，称其为图形目标句柄(Handle)。句柄是图形目标的仅有标识符，不同目标的句柄不行能重复和混淆。图形目标包括根屏幕、窗口、坐标轴、线等。所谓的句柄作图便是运用底层绘图函数，通过对目标特色的设置(Handle Graphics)与操作完结绘图。

5 运转实例剖析

运用该体系对一节铅酸蓄电池(12V)充电进行监控，电脑效果如图7所示：

图7中，横坐标为时刻轴，每秒更新一次；纵坐标有三个，别离是左侧坐標电流和电压，右侧坐标温度；电流曲线为红色，电压为黑色，温度1为蓝色实线，温度2为蓝色虚线，4条曲线别离对应各自的坐标。

一般状况下，因为蓄电池内阻，电化学反响速度等要素影响，充电时的端电压要比静置时高，放电时要比静置时低。蓄电池运用时刻越长内阻越高，对充放电电流也就越敏感。如图所示，充电电流的微小改动(0.1A左右)引起了端电压的剧烈动摇(9V左右)。蓄电池端电压对充电电流及其敏感，说明蓄电池内阻很大。别的，关于一节功用较好的的铅酸蓄电池，静置时电压在11V~13V之间，而该电池静置端电压不到6V。可以揣度该蓄电池现已严重损坏。

6 结束语

通过该体系，咱们可以十分直观地监控蓄电池端电压和充放电电流的联系，以及温度的改动，有助于研讨蓄电池充放电特性，愈加科学、高效地办理蓄电池，为电动汽车电源办理供给依据。

参阅文献

[1] 张秋菊王凤贺多使命调度算法在单片机操控体系中的运用《光电对立与无源搅扰》 2002年03期

[2] 陈劲松陈新明魏忠时刻片轮转算法在单片机程序规划中的运用《电子技能运用》

[3] 薛天宇.一种实时多使命体系软件规划办法[J].电子技能运用，2001年04期

[4] 周航慈.单片机运用程序规划技能(修订版).北京航空航天大学出版社，2002年11月.ISBN：781077238

[5] 袁涛，李月香，杨胜利.单片机C高级言语程序规划及其运用.北京航空航天大学出版社.2001.10.ISBN：7810771175

[6] 施晓红，周佳.精通GUI图形界面编程北京大学出版社，2003 ISBN 7301061021

[7] 彭燕.蓄电池智能检测.微核算机信息.2007.23(1)

[8] 郭屹松.依据DS2438的智能电池监测体系规划.北京石油化工学院学报2008，16(3)

作者简介

张雷(1978-)，中级工程师，研讨方向：电气工程。

收稿日期：2011-08-09

篇5：蓄电池充放电的办理设备规划论文

2、电池自放电

（1）发生自放电的原因: 从热力学上看，发生自放电的底子原因是因为电极活性物质在电解液中不安稳引起的。因大多数的负极活性物质是活泼的金属，它在水溶液中的复原电位比氧负极要负，因而会构成金属的自溶解和氢分出的共扼反响，使负极活性物质不断被消耗。正极活性物质同样也会与电解液或电极中的杂质发生效果被复原而发生自放电。

其他原因:1.正负极之间的微短路或正极活性物质溶解搬运到负极上有必要选用杰出的隔阂来处理。2.电池密封不严，进入水分、空气等物质形成自放电。（2）战胜自放电的办法:选用高纯的原资料、在负极资料中参加氢过电位高的金属(Hg，Cd，Pb)、在电极或溶液中参加缓蚀剂来按捺氢的分出。锌—二氧化锰电池

一、锌负极的自放电: 锌电极发生自放电的原因：

1.氢离子的阴极复原所引起的锌的自放电（主因）2.氧的阴极复原所引起的锌电极的自放电3.电解液中的杂质所引起的锌电极的自放电影响锌电极自放电的要素

1.锌的纯度及外表均匀性的影响。2.溶液pH 值的影响。3.电液中NH4Cl、ZnCl2浓度的影响。4.温度的影响。

二、下降锌负极自放电的办法：

1.加添加剂，在金属锌中参加添加剂、在电解液中参加缓蚀剂。2.确保原资料的质量抵达要求。3.对电解液进行净化。4.贮存电池的温度低于25℃。5.电池要严厉密均。

Cd/Ni00H电池

因为负极镉在电解液中的平衡电极电势比氢的正，不易构成自发腐蚀电池，而且氢在镉上的分出过电位很大，所以镉镍电池自放电小。氢镍电池

一、影响镍氢电池自放电的要素:(1)成分自分解(构成正极的氢氧化镍的热、动力学不安稳性),正极成分分解发生的氧或许抵达负极,形成正负极活性物质的丢失,相应的容量也会下降。(2)储氢合金负极上发生的氢抵达正极,与正极反响形成活性物质丢失,相应的容量下降。(3)因为正极上杂质氮化物的存在,引起亚硝酸盐和氨之间的氧化复原穿梭反响的进行,使得正极退化,容量下降。(4)负极外表因为氧化形成的负极退化,然后负极容量丢失(5)镍氢电池内压的构成和电解液走漏。

二、下降氢镍电池自放电的办法：

1、改动电极组分和合金成分的效果;

2、选用正极添加资料，添加Co、Mn类化合物等。

3、对隔阂进行改性，运用具有OH-交换功用的聚合物薄膜改善电池的自放电和循环寿数功用。

4、寄存环境应干净整洁,以防尘埃中含有导体物质而使电自放电加快。

5、电池应带电贮存，其贮存温度以20±5℃为宜。铅酸蓄电池的自放电

一、负极发生的自放电

因为负极活性物质铅为活泼的金属粉末电极，在硫酸溶液中，电极电位比氢负，可以发生置换氢气的反响。影响铅自溶速度有以下几方面：（1）铅自溶速度随硫酸浓度及电解液温度的添加而增长。（2）负极外表杂质的影响，负极外表有各种金属杂质存在，当杂质的氢超电势值低时，就能与负极活性物质构成腐蚀微电池，然后加快了铅的自溶速度。例如锑、铁、银等金属存在时。（3）正极PbO2反响分出的氧气很简略在负极被复原吸收，然后促使负极铅自溶。（4）隔板、电解液中含有的金属杂质与负极活性物质发生的微电池促使负极铅自溶。

二、正极发生的自放电

（1）正极板栅中金属锑、金属铅及金属银等的氧化。（2）极板孔隙深处和极板外外表硫酸浓度之差所发生的浓差电池引起自放电，这种自放电跟着充电后的搁置时刻而逐步减小。3）负极发生氢气的影响4）隔板电解液中杂质影响，若在隔板或电解液中存在易被氧化的杂质，会引起正极活性物质的复原而发生自放电。（5）正极活性物质中铁离子的影响。锂离子电池自放电

自放电的原因： 1.形成可逆容量丢失的原因：可逆容量丢失的原因是发生了可逆放电反响，原理跟电池正常放电反响共同。不同点是正常放电电子途径为外电路、反响速度很快；自放电的电子途径是电解液、反响速度很慢。

2.形成不行逆容量丢失的原因：A:正极与电解液发生的不行逆反响（相对首要发生于锰酸锂、镍酸锂这两种易发生结构缺陷的资料）。B:负极资料与电解液发生的不行逆反响（化成时构成的SEI膜便是为了保护负极不受电解液的腐蚀。）C:电解液本身所带杂质引起的不行逆反响，消耗了电解液中的锂离子，进而丢失了电池容量。D:制成时杂质形成的微短路所引起的不行逆反响。空气中的粉尘或许制成时极片、隔阂沾上的金属粉末都会形成内部微短路。

怎么完结电池的密封？

完结电池密封有必要处理三个问题:

1、负极在电解液中安稳，不会主动溶解而分出氢气;负极物质过量，使正极在充电完全而发生氧气时，负极上仍有未充电的活性物质存在，确保负极上不会因为过充电而析生氢气；正极上发生的氧气易于在负极上复原即负极活性物质可以吸收正极上生成的氧气。

2、有必定的气室，便于氧气搬迁。

3、选用适宜的隔阂，便于氧气通过，促进氧气快速向负极分散。Cd/Ni00H电池的密封办法：

1、负极的容量大于正极容量，当正极发生过充电时，负极上还有过量的Cd(OH)2仍可进行复原，因而不会发生析氢进程。而正极充电和过充时发生的O2可以与负极复原成的Cd发生反响而消除，构成镉氧循环。

2、操控电解液用量。

3、选用多孔薄型镍电极和福电极，极间距减小，有利于氧气向负极分散以及氧气的吸收。

4、选用微孔隔阂。5.在氧化镍电极中参加反极物质Cd(OH)2。一旦电池过放电时，正极中的Cd(OH)2(反极物质)可进行阴极复原，因而防止了正极上析氢。若负极也过放发生氧气则又可被正极中反极物质生成的镉所吸收，构成镉氧循环。

6、运用密封安全阀

7、正确运用和保护电池，严厉操控电池的充放电准则和对作业温度的操控。

铅酸蓄电池密封办法：

铅酸蓄电池选用负极活性物质过量规划，正极在充电后期发生的氧气分散到负极，与负极海绵状铅发生反响变成水，使负极处于去极化状况或充电不足状况，达不到析氢过电位，所以负极不会因为充电而分出氢气，电池失水量很小，故运用期间不需加酸加水保护。氧循环如下：正极：PbSO4+H2O——PbO2+O2-----分散负极:

PbSO4----------Pb

H2O---------H2SO4+PbO 负极起着双重效果，即在充电末期或过充电时，一方面极板中的海绵状铅与正极发生的O2反响而被氧化成PbO，另一方面是极板中的硫酸铅又要承受外电路传输来的电子进行复原反响，由硫酸铅反响成海绵状铅。金属氢化物镍电池密封办法：

电池规划和镉镍电池根本相同，负极容量比正极容量大，过充电时，正极发生的氧气在贮氢合金负极上复原，过放电时，在镍电极分出的氢气则可被氢化物电极吸收，电池可完结密封规划。

过充电时：正极：4OH------2H2O+O2+4e氧循环负极：2H2O+O2+4e-----4OH-过放电时：正极：2H2O+2e----2OH-+H2氢循环负极：2OH-+H2----2H2O+2e

怎么进步活性物质的运用率？

影响活性物质的运用率首要有以下几点：⑴活性物质的活性，活性巨细与其晶型结构、制造办法、含杂多少以及外表的状况有密切的联系，活性高的其运用率也高。有时活性物质吸附一些有害杂质也会使活性下降，形成电池容量下降。⑵电极和电池的结构，电极的结构包括电极的成型办法、极片的孔径、孔率、厚度，极片的实在外表积的巨细等。在活性物质相同的条件下，极片越薄，其活性物质的运用率越高；电极的孔径大一些孔率高一些，有利于电解液的分散，可是孔径过大、孔率过高，电子导电的电阻增大，因而孔径和孔率要恰当，运用率才会较高；极片的实在外表积越大，活性物质的运用率也越高。⑶电解液的数量、浓度和纯度。电解液的浓度要确保其有较高的导电率；电解液的纯度越高，活性物质的运用率也越高。别的，影响活性物质运用率的外在要素则是放电准则，I放越大，运用率越小；T放越高，运用率越大；V终越高，运用率越小。

电极反响

碱性锌—二氧化锰电池

正极：2MnO2+2H2O+2e-----2MnOOH+2OH-负极：Zn+2OH--2e----Zn(OH)2==ZnO+H2O 总反响：Zn+2MnO2+2H2O---2MnOOH+Zn(OH)2 铅酸蓄电池

正极：PbO2+3H++HSO4-+2e----PbSO4+2H2O 负极：Pb---Pb2++2e Pb2++HSO4-----PbSO4+H+ 总反响：Pb+PbO2+2H2SO4-----2PbSO4+2H2O Cd/Ni00H电池

负极：Cd+2OH-----Cd(OH)2+2e

正极：2NiOOH+2H2O+2e----2Ni(OH)2+2OH-

总反响：Cd+2NiOOH+2H2O----2Ni(OH)2+Cd(OH)2 高压镍氢电池

负极：1/2H2+OH------H2O+e

正极：NiOOH+H2O+e----Ni(OH)2+OH-总反响：NiOOH+1/2H2-----Ni(OH)2 低压镍氢电池（金属氢化物镍电池）负极：MH+OH------M+H2O+e

正极：NiOOH+H2O+e------Ni(OH)2+OH-总反响：NiOOH+MH-----Ni(OH)2+M 锌---氧化银电池

Zn+2AgO+H2O-----Zn(OH)2+Ag2O Zn+Ag2O+H2O----Zn(OH)2+2Ag 锂离子电池

正极：LiCoO2----Li1-xCoO2+xLi++xe 负极：6C+xLi++xe-----LixC6

总反响：6C+LiCoO2-----LixC6+Li1-xCoO 碱性锌锰电池特色 1.放电功用好:容量高，可大电流连放，放电曲线平稳。2.低温功用好:可以在-40℃的温度下作业。功用：

1、碱锰电池的开路电压约为1.55v，作业电压约为1.25v。

2、电池内阻小，在快速放电时能供给足够的容量，而且在低温(一20℃)下，其放电容量适当于干电池室温下的数量。

3、放电曲线适当平坦，放电到停止电压(0.9v)时，放电量显着高于其他锌锰电池。铅酸蓄电池的优缺陷

长处:1.质料易得，价格相对低廉;2.高倍率放电功用杰出;3.温度功用杰出，可在-40~+60℃的环境下作业4.适宜于浮充电运用，运用寿数长，无回忆效应;5.废旧电池简略收回，有利于保护环境。缺陷:1.比能量低，一般为30一40Wh/kg;2.运用寿数不及Cd/Ni电池3制造进程简略污染环境，有必要装备三废处理设备。Cd/Ni00H电池的优缺陷

长处:运用寿数长，蓄电池自放电小，运用温度规模广，耐过充过放，放电电压平稳，机械功用好。缺陷:活性物质运用率低，本钱较高，负极镉有毒，电池长期浅充放循环时有回忆效应。高压氢镍电池

长处:较高的比能量，循环寿数长，耐过充、过放，能力强，以及可.以通过氢压来指示电池荷电状况。

缺陷:本钱高，密封难，自放电大，安全性低.低压氢镍电池(金属氢化物镍电池)

1、耐过充过放能力强

2、容量和比能量进步1.5一2倍;电池寿数适当.3、自放电较大，环境污染小，无回忆效应。锌一氧化银电池

长处:(1具有很高的比能量(2)很高的放电速率(3)平稳的放电电压(4)较小的自放电速率.缺陷:(1)本钱很高(2)寿数较短(3)高低温功用较差锂电池

长处:①比能量高，放电电压高(3.0v}②作业电压平稳③运用温度规模宽(-40℃一+50℃)④体积小、重量轻⑤湿贮存寿数长⑥资源丰富，性价比高

缺陷:①安全性·某些锂非水溶液电池，如Li/SO2等电池，在重负荷放电，特别是当外部短路时会发生爆炸。②本钱高。锂电池在制造进程中要避免与水触摸。所用有机溶剂和无机盐均需完全除去水份，这就进步了本钱，别的，有些正极活性物质的本钱也较高。③比功率低。有些锂电池(如有机电解液的锂电池)因为有机电解液的比电导较小，放电电流密度提不高，故其比功率较低。锂离子电池

长处：

1、作业电压高。一般单体锂离子电池的电压为3.6V，为镉镍和镍氢电池的3倍。

2、体积小、重量轻、比能量高。利于便携式电子设备小型轻量化。

3、安全快速充电。选用1C充电速率，可在2h内充足电，且安全功用大大进步。

4、寿数长。

5、作业温度规模宽。可在-20℃~60℃之间作业，高温放电功用优于其它各类电池。此外，锂离子电池还具有自放电小、无回忆效应、无污染等长处。缺陷:

1、内电阻高。电解液为有机溶液，其电导率比镉镍、镍氢电池电解液小得多，内电阻约大10倍。

2、作业电压改动较大。

篇6：蓄电池充放电的办理设备规划论文

在工业领域中,蓄电池作为备用电源一直起着重要的效果。蓄电池在日常运用和保护中,为了检测电池容量状况以及活化电池,有必要定时进行放电试验。跟着国家“节能减排”政策的深入人心,能馈式蓄电池放电设备成为近年来的研讨热点。

1 现状剖析

蓄电池放电一般选用10~12 h恒流放电办法[1],通过监测蓄电池组电压来检测蓄电池的容量和状况。现在国内外蓄电池放电设备首要有以下几种:

1)电阻放电设备。电阻放电设备由电阻器组组成,通过开关调理放电电流巨细。为防止蓄电池过放电,有必要定时人工检测蓄电池电压。电阻放电设备技能简略,作业可靠,作为传统的蓄电池放电设备得到广泛运用。其缺陷是无法完结恒流放电,体积庞大,并形成动力糟蹋。

2)能馈式单相全桥有源逆变放电设备。单相全桥逆变器直流侧与蓄电池组相连,逆变器将蓄电池直流电流逆变为与电网同频同相的沟通并入电网,完结蓄电池能量反应回电网。缺陷首要为放电电流纹波大,对三相电网谐波污染较大,因容量限制无法满意大容量蓄电池组放电需求。

3)模仿操控的能馈式三相逆变放电设备[2]。三相并网逆变器直流侧与蓄电池组相连,逆变器通过模仿操控完结逆变、锁相并网等功用,将蓄电池放电能量反应回电网。其首要缺陷为设备规划与调试杂乱,智能化程度低,放电进程仍需人工记载蓄电池组电压参数等。

跟着电力、金融、通讯、交通及新动力等职业的开展,大容量蓄电池电池组运用越来越广。针对这种状况,本文规划了一种数字操控的大容量智能型能馈式蓄电池放电设备。通过合理装备功率回路参数,选用适宜的操控战略,进行人性化的人机接口规划,完结了放电设备可靠安稳的高精度恒流放电运转,蓄电池电压及容量便利直观的在线监测。

2 体系结构

图1所示为本蓄电池放电设备的体系结构。蓄电池放电的直流电流通过三相逆变桥转化为三相沟通电流回送入电网。以TI公司的DSP2812为中心的操控环节完结采样数据核算、PWM信号发生、锁相以及同人机接口的数据交换等作业。只需在人机接口输入放电电流值、放电时刻和放电截止电压与蓄电池低压保护电压值等参数,蓄电池放电进程即可主动操控,放电进程中体系三相电压、逆变器三相电流、蓄电池电压、蓄电池放电电流、放电时刻和放电容量安时数等数据可主动记载并通过LCD液晶实时显现。蓄电池电压数据每5 min主动记载一次,放电结束后可通过RS232数据接口与PC衔接,以报表和曲线的办法显现,便利直观,完结放电进程无人值守。

2.1 主功率回路

本设备主电路如图2所示。主电路以三相逆变桥为骨干,逆变桥输出经滤波电感后接三相升压变压器并入电网。蓄电池放电电流为250 A,升压变压器变比为1:4,若蓄电池组电压为230 V,三相电网线电压为380 V,则逆变桥每相输出电流峰值为

挑选IGBT器材以及三相滤波电感时兼顾经济考虑与散热及结构规划便利,主功率回路选用EUPEC的FF400R06KE3 IGBT模块搭建并联的双三相逆变桥,散热选用强制风冷办法。两个三相逆变桥直流侧共用,输出各接一个三相滤波电感后并联经变压器并入电网,构成主功率回路。

2.2 主电路参数规划

主电路参数规划首要包括直流侧电容参数规划和沟通滤波电感参数规划。

直流侧电容参数规划可依据经历公式(2)求得。

其间:为设备功率,答应的最大电压纹波Vripp为10 V,直流电压为220 V。

在通过仿真以及重复试验后,实践规划选取10只450 V/4700μF电解电容并联。

沟通滤波电感参数规划可依据经历公式(3)求得。

直流侧电压Udc=220 V,载波频率fc=9.6 k Hz,纹波电流ΔImax=10 A,代入式(3)得L≥0.29 m H。

通过仿真与试验验证,实践规划选取沟通三相滤波电感为0.4 m H。

3 操控技能

图3为放电设备体系操控框图。体系操控首要分为两个部分:数字锁相环(PLL)和放电电流操控。

3.1 锁相操控[3]

能量回馈式放电设备需求报能量回送给电网,因而有必要使设备输出的电流与电网保持同频同相,本设备选用的数字锁相技能依据瞬时无功理论和体系正序电压盯梢技能,其操控框图如图4所示。

当电网电压幅值,即电压合成矢量同相。因而,可通过操控usq,使usq=0来完结两者之间的同相。

3.2 放电电流操控[4]

设备调试进程中,放电电流较大(大于200 A)时,因为采样量相对低电流时偏移较大以及电磁搅扰等原因,逆变器简略震动失稳,这种状况下传统固定参数的PID操控现已无法满意体系要求,通过重复探索与测验,咱们引入了分段式PID思维,确保了放电设备大电流放电时的安稳性。

分段式PID操控的思维如下:以200 A为放电电流门限值,当放电电流低于门限值时,仍保留本来的PID参数;当放电电流高于门限值时,减小份额环节参数,撤销微分操控环节,削弱大电流下份额环节的不利影响,消除微分环节对噪声的放大效果,进步体系稳态功用[5]。

对大容量放电设备而言,为避免发动瞬时di/dt值过大的隐患,软发动环节必不行少,本设备通过软件算法完结软发动:体系开端放电时,给定参阅电流一个较小的初值(比方5 A),然后设定参阅电流给定值每秒递加1 A,逐步添加至设定放电电流值后,再进入放电电流PID操控环节,完结软发动发动进程放电电流平稳上升至额定值。

4 试验成果

大容量智能型能量能馈式蓄电池放电设备已在数个大型电厂投入运用。以某电厂投运现场为例,现场为一组2 500 Ah蓄电池组放电,蓄电池组电压为232 V,现场三相电网线电压为405 V,选用10 h恒流放电办法,放电电流为250 A。现场运转状况如图5、图6所示。软发动进程约4 min,每秒钟电流添加1 A,发动进程平稳无超调,稳态放电时放电电流纹波小于±%3,效果令人满意。

放电进程中本设备每5 min主动记载一次蓄电池组电压数据,以完结对放电进程中蓄电池组电压改动的监控。放电设备通过RS232与PC机完结串口数据通讯。如图7所示,PC端放电监控软件可便利显现“操作日期”、“累积放电时刻”、“放电电流”、“放电安时数”等数据,并以报表办法显现放电进程中记载的蓄电池组电压数据。通过每5 min记载的蓄电池组电压数据,PC端软件可直观地以曲线办法反映出蓄电池电压的改动进程,如图8所示,便于操作人员的监控与剖析作业。

5 总结

蓄电池放电设备是蓄电池运用中不行短少的一种设备。鉴于节能减排概念的深入人心和大容量蓄电池组的广泛运用,研制出了一种大容量智能型能馈式蓄电池放电设备。该放电设备放电进程主动操控,并主动记载相关放电数据,完结了无人值守,具有宽广的运用前景。

参阅文献

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[2]姚为正,潘三博,李正力,等.正弦波逆变蓄电池回馈放电设备的规划[J].电力电子技能,2002,36(2):10-12.YAO Wei-zheng,PAN San-bo,LI Zheng-li,et al.Design of Battery Discharge Device Feeding Energy Back with Sine Wave Inverter[J].Power Electronics,2002,36(2):10-12.

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[4]Liu Hyo L,Choi Nam S,Cho Gyu H.DSP Based Space Vector PWM for Three-level Inverter with DC-link Voltage Balancing[A].in:IEEE-IECON[C].1991.

篇7：蓄电池充放电无线监控体系规划

现在国内广泛运用于煤矿电机车的蓄电池组本体因为充电进程中各电池模块的过充、欠充、充电不均衡等现象[1],使蓄电池的实践运用寿数比理论周期短得多,因而,开发智能的蓄电池充放电监控体系具有重要含义。近年来,国内进行了一些有利的研讨,但这些蓄电池监控体系体积庞大,长途数据传输需求通过RS232、RS485串口或网口[2,3,4]。RS232与RS485串口通讯传输间隔短,传输速率低,数据吞吐量小,难以完结井下远间隔、快速、大数据通讯,而网络通讯又难以满意矿井环境对蓄电池监控体系在布线、隔爆、防水、体积等方面的要求。依据此,本文提出了一种依据CC1101无线通讯模块的蓄电池充放电无线监控体系规划计划,该计划选用无线通讯办法对阀控式免保护蓄电池充放电进程中的电气参数进行长途实时监控,运用CC1101无线通讯模块的跨频功用和阈值特性处理远间隔通讯中的数据安稳性及大数据包的快速续发等问题。

1体系硬件规划

蓄电池充放电无线监控体系由单体模块、收集监督模块、终端监督模块3部分组成,如图1所示。长途电机车驾驶室和充电房配有终端监督模块,蓄电池组配有电气参数收集监督模块和单体模块。体系无线通讯包括2种状况: 1蓄电池组在充电房进行充电时与终端监督模块进行数据的实时交互; 2电机车在轨迹行驶时,当时蓄电池的功用参数与电机车驾驶室进行数据的实时交互,终端监督模块依据收集监督模块传来的数据信息进行显现、记载和报警等操作。

每个单体电池安装以STM32F101芯片为中心的参数收集单元,担任收集电池的电压、温度参数并通过级联的串口线传输数据。许多收集单元之间有数据通讯,然后构成单体模块。单体模块传来的串口信号经光耦隔离上传给收集监督模块。

收集监督模块是整个蓄电池充放电无线监控体系的中心,由均选用STM32F101芯片的收集模块和监督模块组成。与单体模块通讯的收集模块担任对收集的参数进行剖析、处理; 与收集模块进行串口通讯的监督模块首要担任将收集模块处理后的数据一路送往触摸屏进行实时显现,一路经CC1101无线通讯模块发往终端监督模块。

终端监督模块依据长途发送来的蓄电池组电气功用参数,判别蓄电池作业状况,然后宣布相应指令给收集监督模块。一起,还要将这些参数发送到触摸屏进行显现和参数记载。

2体系软件规划

2. 1通讯协议层

以蓄电池组在充电房进行充电时为例,空间上或许进入同一终端监督模块无线辨认规模的蓄电池组应共同固定编址,不行重址,各蓄电池组只作业于与其编址对应的信道。

体系无线通讯流程如图2所示。收集监督模块在未与终端监督模块通讯的自在状况下,周期性发送自在数据包( 总电压、总电流、容量、存电量、均温、内阻、循环次数和满电态、充放态标志等) ,并在作业信道内搜索进入辨认规模的终端监督模块发来的绑定码指令包,搜索到绑定指令后,进入依据该收集监督模块所属蓄电池组的地址为特征的绑定状况。然后,周期性发送绑定数据包并等候终端监督模块的续绑回复,失掉回复必定时限后,恢复自在状况。考虑到要在自在数据包内容的根底上添加蓄电池组一切单体蓄电池的电压、温度等参数,体系中对绑定数据包发布周期做出恰当延长处理。

终端监督模块在未与收集监督模块绑定的自在状况下,周期性跨频扫描、接纳收集监督模块的自在数据包,并以此刷新蓄电池组电气功用参数表格,更新触摸屏上对应蓄电池组的数据记载。新进辨认规模的蓄电池组添加新表格行,脱离辨认规模的蓄电池组删除该表格行。若此刻现已过辨认的蓄电池组只需1组或操作人员强制绑定某一组蓄电池,就无需考虑运转内存资源的消耗而与蓄电池组进行绑定以获取具体的信息。此刻,终端监督模块往该组蓄电池发送绑定码指令包,双方进入绑定状况。终端监督模块不再跨频,而是周期性地接纳收集监督模块长途发来的绑定数据包并依据实践状况( 是否有强制解绑指令或是否在规则时限内收到绑定数据包) 发送续绑指令。

2. 2通讯驱动层

2. 2. 1无线传输办法设置

将CC1101无线通讯模块装备成长度为32 byte的固定数据包作业办法[5],运用400 MHz基频,频段跨度为200 k Hz,无线传输速率为100 kbit / s。CC1101重要的寄存器装备见表1,其余寄存器运用默许装备即可。

数据包处理时,收发双方敞开数据白化和CRC校验。接纳端敞开CRC校验,当CRC校验不正确时不主动刷新接纳FIFO,2个状况字节 ( RSSI和LQI值及CRC_OK标志) 附加在接纳端的有用载荷上,接纳数据包无地址校验。

调制解调器装备: 运用GFSK办法,敞开曼彻斯特编解码,检测30 bit或32 bit同步字,关闭前向纠错,运用4 byte前导、2 bit指数信道间隔。

主无线操控状况机设置: 完结数据包接纳后进入闲暇状况,完结数据包发送后进入接纳状况。从闲暇状况转到发送或接纳状况时主动校准。

2. 2. 2大数据包传输完结

理论上固定数据包办法下1个数据包最多可发送255 byte数据[6],但因为CC1101的发送、接纳FIFO只需64 byte的缓冲区,所以关于大于64 byte的数据包传输需求进行分包发送。

将收集监督模块STM32F101芯片的PA3引脚与CC1101无线通讯模块的GDO2引脚相连, IOCFG2的值设置为0x06后,GDO2引脚呈现收 / 发同步字时置位、在数据包的末尾或接纳FIFO溢出时撤销置位的特性,运用这一特性,将PA3引脚对应的外部中止3设置为下降沿触发,一旦1个完整的数据包发送至数据包的末尾则当即发生1个下降沿。依据此,大数据包的续发功用便得以完结。

在终端监督模块和收集监督模块未绑定的状况下,收集模块每隔15 ms将包括当时总电流、总电压等参数的32 byte数据包串行地发往监督模块,由监督模块以自在数据包的办法经CC1101无线通讯模块发往终端监督模块。首要发送函数为Spi CSend Packet( que,32) ,其间que是一个动态分配的行列。定时器TIM 2的中止处理函数调用queue_ push( Tx Buf,32 ) ,queue _ push ( Tx Buf,32 ) 函数在堆区别配1个36 byte( 函数体内追加4 byte用来标志行列头和尾的方位) 的存储区域。然后将Tx Buf( 寄存即将发送数据的缓存区) 中的数据依次压入行列。终端监督模块则每隔100 ms改动1次作业频率,在归于每个作业频率的100 ms时域内,运用CC1101的阈值特性来触发外部中止 ( 接纳端CC1101无线通讯模块的FIFOTHR寄存器设置为0x07,则在接纳FIFO中有超过32 byte数据时会发生上升沿跳变) ,以接纳状况的办法等候作业在相同频率的收集监督模块发来的自在数据包。外部中止服务程序处理好接纳的自在数据包后,更新触摸屏历史记载查询表中的数据,并将新数据记载到触摸屏的Nandflash中。若发现是刚进入辨认规模内的蓄电池组,则在触摸屏上添加该蓄电池组相应记载。随后终端监督模块依据状况决定是否与该蓄电池组的收集监督模块树立绑定联系。假如无绑定的必要,则在100 ms定时器中止来临时主动切入下一个频率,继续重复以上对自在数据包的处理操作。一旦发现在辨认规模内只需1组蓄电池组或触摸屏传来操作人员的绑定指令,终端监督模块立刻切入绑定状况而且向收集监督模块发送绑定指令。此刻,触摸屏界面切换为终端监督模块绑定状况监控界面。随后终端监督模块不再跨频扫描,而是一直在该频率等候收集监督模块周期性发来的绑定数据包。因为许多单体电池的温度、电压参数收集和传送时刻较长,收集监督模块在接纳到终端监督模块的绑定指令后,进入绑定状况,将本来15 ms的自在数据包发布周期切换为6 s,可确保足够的时刻来进行参数的收集、处理和发送。此刻,传送的绑定数据包有用载荷达432 byte。首要调用queue _ push ( Tx Buf,432 ) 进行入队列操作,然后调用Spi CSend Packet( que,32 ) 先发送32 byte的数据包, 剩下的字节通过数据包末尾发生的跳变触发外部中止来进行续发。在外部中止处理函数中,再次调用Spi CSend Packet ( que,32 ) ,Spi CSend Packet ( que,32 ) 函数内部调用出行列函数queue_pop( p,( char * ) Tx Buffer,size) ,该函数每次在履行出行列操作后都会内部再履行if( p - > tail = = p - > head)free( p) ( 判别行列是否已空,已空则释放内存空间) ,然后可完结数据包何时发送结束的主动辨认,而且使内存资源的运用愈加优化。

终端监督模块运用CC1101的阈值特性来触发外部中止进行数据包接纳,收到来自蓄电池组的绑定数据包后,进行相应处理。然后依据实践状况判别是否发送续绑指令,若此刻终端监督模块通过判别决定不再发送续绑指令,切入自在状况( 开端跨频扫描) 。收集监督模块在续绑时限抵达后转为自在状况,发送自在数据包。依此循环往复。

3体系测验

在淮南矿业( 集团) 有限责任公司潘集第一煤矿对蓄电池充放电无线监控体系进行测验。电机车在井下800 m轨迹行驶时,该体系可在6 s内对45节单体蓄电池进行1轮检测处理; 在一起有30组蓄电池组进行充电的充电房内,该体系可对各组蓄电池组进行参数主动检测和手动查询,未呈现因电磁搅扰而发生反常,在现场运转安稳。

用户通过触摸屏可在终端及时查看长途收集的数据。终端监督模块作业于绑定状况的监控界面如图3所示,历史记载查询界面如图4所示。

4结论

( 1) 蓄电池充放电无线监控体系运用CC1101无线通讯模块的跨频功用完结多个蓄电池组的同步监控,收集监督模块在不同的频率上与终端监督模块通讯,削减了无线信号的相互搅扰,体系通讯安稳性较高。

( 2) 蓄电池充放电无线监控体系的软件协议层以自在状况和绑定状况2种作业办法的智能切换来合理分配处理器作业进程中的CPU和内存资源,运用CC1101无线通讯模块的阈值特性很好地处理了大数据包的快速续发问题。

篇8：蓄电池充放电的办理设备规划论文

1 操控芯片

单片微型核算机又称嵌入式微操控器, 是20世纪70年代中期开展起来的一种大规模集成电路器材。它在一块芯片内集成了核算机的各种功用部件, 构成一种单片式的微型核算机, 简称单片机。单片机具有体积小、功用强、运用面广等长处, 现在正以前所未见的速度取代着传统电子线路构成的经典体系, 蚕食着传统数字电路与模仿电路固有的领地。

电池容量一般可以通过它在某种电子产品上的运用时刻来大略估量其巨细, 简易的测验办法是将电池进行恒流放电, 在放电的一起检测电池的端电压, 当电压下降到必定值时停止放电, 记载放电时刻, 放电电流与放电时刻的积便是电池的容量。因为其放电时刻太长, 一般需求10到24个小时, 靠人工监测计时既繁琐又不方便利, 且易呈现差错。本课题选用一种依据单片机STC89C51制造的电池容量测验电路, 可对镍镉和镍氢等充电电池的客量进行主动测验, 并以数字办法显现其测验成果, 丈量规模为001—9.99Ah.

2 模数转化器与单片机接口电路

单片机的接口电路包括MCS-51单片机和ADC0809接口, ADC0809和51单片机的衔接如图1所示。

其规划电路首要触及两个问题。第一个是A/D转化的开端, 另一个是数据转化的A/D转化传输完结后。如图2所示, B, C挑选信号的模仿通道, 当地址锁存使P2.7操控信号的IO口。此外, 关于写选通讯号通道地址挑选。

从图中可以看到, ALE和发动信号衔接在一起, 所以写信号切换。发动A/D转化只需求一个写指令。注:写信号和A/D转化无关, 在这儿, 可以是任何值。

两个传输数据的转化得到的A/D转化后的数据应被发送到单片机进行处理。关键的问题是怎么确认数据的A/D转化完结搬运, 因为只需承认完结后, 可以发送。这可以通过以下三种办法。

第一个是运用定时传输办法为A/D转化, 转化时刻作为一个技能目标是已知的和固定的。例如, ADC0809转化时刻为128μs, 适当于MCS-51系列单片机64个机器周期为6MHz。可依据延时子程序规划, A/D转化当即开端调用子程序, 延时, 转化有必要完结数据传输,

办法二是查询办法状况信号的A/D转化芯片来完结从显现的转化, 如ADC0809EOC终端。它可以运用查询办法, 测验的EOC的状况, 只能转化完结, 然后发送数据。

第三种办法是中止办法显现状况信号转化结束 (EOC) 作为中止请求信号, 通过中止的办法传输数据。不论传输后的数据处理和剖析, 只需一旦转化完结, 可以进行数据传输, 通过指令。先把出口地址和信号有用, 即光电信号, 将数据转化成数据总线, 用于单片机承受。不论未来的路, 只需一旦承认转化结束, 可以进行数据传输, 通过指令。一起, 在进行有用的出口地址指令, 使有用信号, 使0809个输出使能信号OE有用, 然后翻开三态门的输出, 是转化到缓冲区中的数据通过数据总线

在本规划中选用的是ADC0809模数转化器及四位共阳极数码管显现。如图3所示, ADC0809的选通道的码是通过74LS148优先编码器供给由8位拔动开关确认。

3 硬件电路的调试

硬件调试首要针对89C51、共阳数码管和指示灯的调试。在电路板焊接完以后;必定要确保电路中不存在开路以及短路的地方, 这一进程是整个调试作业的第一步, 一起也是十分重要的一步。在这一进程调试中首要用到的东西便是万用表, 万用表首要用来检测电路中是不是存在开路或许短路状况的。通过仔细检察确保硬件电路一切都正常, 没有开路或短路状况此刻方可上电调试, 进行上电调试的理由是为了对电路的安全性进行剖析, 一起需求对原理查验是否正确。

4 软件程序的调试

4.1 对每个子程序进行调试

1) 对子程序进行汇编, 查看有无语法过错。在程序进程调试进程中顺利通过, 就下载到仿真软件中调试。直观地发现过错。

2) 跟着电子技能的开展, 镍镉和镍氢等充电电池的运用愈来愈多, 购买和运用充电电池时, 电池容量 (Ah) 成为人们重视的目标.检测电池剩下电量的办法首要有:电解液密度法、开路电压法、高率放电法及内阻法等。这些办法普遍存在着各自的缺陷及检测精度不高级问题。电池剩下电量一般状况下无法用一个清晰的方程式表明, 给检测带来不方便。本课题选用一种依据单片机制造的电池容量测验电路, 可对镍镉和镍氢等充电电池的客量进行主动测验, 并以数字办法显现其测验成果, 丈量规模为0.01—9.99Ah.剖析了电路硬件与软件规划完结, 具有必定的实用价值。

4.2 总的程序调试

先把子程序都连到一起变成总的程序, 以总的程序进行, 在编译进程中呈现一些过错, 就像调用的子程序不在主程序之前且没有声明就呈现过错, 所以将子程序都放在主程序之前就可以免除声明且不犯错。还有便是留意{}的匹配, 和;的缺失等细微问题。

4.3 归纳联机调试

软硬件一切安排妥当, 在归纳联机调试进程中规划者遇到了如下的一些问题:

依据模块化思维, 先调试显现程序这一模块, 可以正确的显现数据。可是仍发现了许多的不足之处。所以, 在显现子程序中有许多的小变化, 让显现愈加地完善。在接仿真机的进程中要留意引脚之间的对应, 避免烧坏仿真机。其他芯片也是一样, 在调试进程中自己便是因为一时的大意烧坏了一片74LS148, 幸好闻到异味后及时的断电。