蓄電池組在線監(jiān)測(cè)維護(hù)系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)的一路可調(diào)電流放電控制是利用斬波技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的。本系統(tǒng)使用了TI 公司的脈寬調(diào)制器TL494 來實(shí)現(xiàn)對(duì)MO S 開關(guān)的控制， 它的工作頻率為1 k H z ～300kHz，輸出電壓達(dá)40V，輸出電流達(dá)200mA，輸出控制可選單端或推挽式。12 位D/A 轉(zhuǎn)換器MAX508 輸出模擬電壓控制PWM 控制器TL494 的第3 腳，則從TL494第9 和10 腳便會(huì)輸出脈沖寬度受控的方波，以此方波為控制信號(hào)去控制MOS 管開關(guān)，結(jié)合電容和大功率電感便可實(shí)現(xiàn)連續(xù)可調(diào)的電流。其控制部分電路如圖4 所示。

　　圖4 PWM 控制電路。

　　本系統(tǒng)的特別之處是： 系統(tǒng)在CPU 的兩個(gè)串口基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)RS232 接口，一個(gè)用于連接PC 機(jī)，另一個(gè)用于級(jí)聯(lián)另一個(gè)本系統(tǒng)，這樣用戶就可通過PC 機(jī)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，并可將系統(tǒng)內(nèi)存中記錄的數(shù)據(jù)讀取到PC 機(jī)，實(shí)時(shí)查看各項(xiàng)參數(shù)，對(duì)電池組性能進(jìn)行監(jiān)控。

　　通過另一個(gè)RS232 口將兩個(gè)本系統(tǒng)級(jí)聯(lián)可以使放電電流最大達(dá)到800A，以滿足更大容量電池組的要求。

　　該系統(tǒng)適用于標(biāo)稱24V/ 48V 規(guī)格的蓄電池組， 主要性能指標(biāo)如表1 所示。

　　表1 系統(tǒng)主要性能指標(biāo)

　　3.2 軟件設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)的正常工作是硬件與軟件共同完成的。本系統(tǒng)下位機(jī)軟件采用C 語(yǔ)言編寫，采用模塊化的程序設(shè)計(jì)方法，主要包括初始化模塊、主程序模塊、電壓/ 電流采集模塊、放電控制模塊、通訊模塊、顯示模塊、數(shù)據(jù)記錄模塊、電池內(nèi)阻測(cè)量模塊。下位機(jī)主程序流程圖如圖5 所示。

　　圖5 下位機(jī)主程序流程圖

4 系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì)

　　由于系統(tǒng)的使用現(xiàn)場(chǎng)具有大功率高頻開關(guān)電源，電磁干擾比較嚴(yán)重。干擾的存在會(huì)影響整個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性， 甚至?xí)?dǎo)致放電電流失控， 對(duì)蓄電池組及系統(tǒng)本身造成損壞，發(fā)生預(yù)想不到的事故。所以系統(tǒng)從軟件和硬件設(shè)計(jì)上都注重解決干擾問題。

　　系統(tǒng)硬件抗干擾措施主要有：⑴重要的控制信號(hào)線采用光電隔離技術(shù); ⑵采用看門狗微處理器監(jiān)控芯片MAX813;⑶模擬地與數(shù)字地分開，并通過電容與系統(tǒng)外殼相連;⑷兩個(gè)串口也采用光電隔離;⑸印制板在布局以及布線過程中區(qū)分了高頻與低頻部分，地線足夠?qū)?⑹各個(gè)電路模塊之間的信號(hào)線盡量短，并使用相互絞合的屏蔽線， 且屏蔽層良好接地。

　　系統(tǒng)軟件抗干擾措施主要有： ⑴采樣值取平均值，抑制突發(fā)干擾; ⑵設(shè)置軟件看門狗， 避免程序陷入死循環(huán)， 防止程序“跑飛”; ⑶采用軟件冗余技術(shù)。

5 結(jié)束語(yǔ)

　　不同環(huán)境下的實(shí)際運(yùn)行表明， 采用8 位單片機(jī)DS80C320 為核心的蓄電池在線監(jiān)測(cè)維護(hù)系統(tǒng)，具有較高的測(cè)量精度， 根據(jù)電壓和內(nèi)阻綜合判斷蓄電池的性能，能準(zhǔn)確地反映蓄電池的運(yùn)行狀態(tài)， 及時(shí)報(bào)告故障信息，友好的界面使得用戶能方便地察看系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)參數(shù)， 通過設(shè)置權(quán)限可以在線修改系統(tǒng)參數(shù)和進(jìn)行控制，取得了較好的應(yīng)用效果。