嵌入式铅酸蓄电池组在线监测系统的设计
基于NiosII的蓄电池组在线监测系统的设计
ｅ ｒ自动产生 一些必 需 的仲裁逻 辑来协 调系统 中以上 各 个部 件 的工 作 （ ３块 ＭＵ 从 Ｘ板输 入的 ６ 模拟量 个 信号通 过总线 底板接 人 Ａ ａ ｎＳ ｉｈＦｂ ｃ的 ６个 ｖｌ ｗｔ ａｒ ｏ ｃ ｉ
Ａ Ｎ引脚 ， Ｓ ３ 护接 口通过底 板 转接 到前 面板 ， Ｉ Ｒ ２ ２维 通 过 Ａ ａ ｎＳ ｉ ｈＦ ｂｉ 来 控制 ＭＵ ｖｌ ｗｔ ａｒ ｏ ｃ ｃ Ｘ板上 ６个 ｌ ： ６
类Ｂ ＭＵ都采用 了这 种方 案 。 由于 隔离运放价格 高 ， 所 以也 没有采 用 。一项 很有发 展前景 的技术 已经 应 用 于蓄 电池组 检 测 中 ， 就 是 基 于 Ｎｏ Ｉ的 Ｓ Ｐ 这 ｉ Ｉ ｓ ＯＣ 技术 。Ｎｏ Ｉ ｉ Ｉ是在 Ａ ｅａ的 Ｆ Ｇ ｓ ｈｒ Ｐ Ａ器件 上实 现 的一 种 ３ 处理器 。Ｎｏ ＩＣ Ｕ是 一种 采 用 流水线 技 ２位 ｉｓＩ Ｐ
来 配置 生 成 片上 系统。根据 应用 需要 ， ＳＰ 从 ＯＣ Ｂ ｉ ｅ库 中选择 Ｉ 块 、 储器 、 围接 口和 处理 ｕｌ ｒ ｄ Ｐ模 存 外
器， 并且 配置 生成一 个高 集成 度 的 Ｓ Ｐ Ｏ Ｃ系统 ， 因而
选取 以 下 一 些 模 块 组 成 片 上 系 统 ： ｉ Ｉ３ ｂｔ Ｎｏ Ｉ ２ ｉ ｓ
Ａｂｓｒ ｃ ： ｔｅ ｙ ｃ ｌ ｉ ｏ ｔ ａ ｔ Ｂａｔｒ ｅｌ ｓａ ｃ ｍｍｏ ａ ｋ ｐ ｐ ｗｅ ｑ ｉ ｍｅ ｔ Ｔｈ ｔｔ ｆｔ ｅ ｂ ｔｅ ｙ ｃ ｌ ｓ ｌ ｓ ｎ ｂ ｃ ｕ ｏ ｒｅ ｕ ｐ ｎ ． ｅ ｓａｕｓｏ ｈ ａｔｒ ｅｌ ｅｆｍｕ ｔ ｂ ｎ ｔｒ ｄ ａ ｉ ｌ ｉ ｏ ｄ ｒ ｏ ｎ ｕ ｅ ｏ ｍａ ｒ ｎ ｆ ｅｅ ｔ ｃ ｌ ｏ ｒ ｕ ｏ ｔｃ ｅ ｉｅ．Ｔｈ ｓ ａ ｅ ｅ ｍｏ ｉ ｅ ｖ ｌｄ ｙ ｎ ｒ ｅ ｔ ｉ ｓ ｒ ｎ ｒ ｌ ｕ ｏ ｌ ｃｒ ａ ｐ ｗｅ ａ ｔｍａｉ ｄ ｖｃ ｏ ｉ ｉ ｐ ｐ ｒ ｉ ｔｏ ｃ ｈｅ ｄ ｓｇ ｎ ｍｐ ｅ ｎ ａｉ ｎ ｏ ｎ ｉ ｅ ｔｓｉ ｙ ｔｍ ｏ ａｔ ｒ ａ ｅ ｎ Ｎｉ ｓ Ｉ． ｙ ｔｍ ｎ ｒｄｕ ｅ ｔ ｅ ｉｎ ａ ｄ ｉ ｌ ｍｅ ｔｔｏ ｆ ａ ｏ ｌｎ ｅ ｔ ｎｇ ｓ ｓｅ ｆｒ ｂ ｔ ｙ ｂ ｓ ｄ ｏ ｏ Ｉ Ｓ ｓｅ ｅ
蓄电池在线监测系统的设计与实现
五、结语 蓄电池质量与性能的好坏影响着整一个电力系统能否 安全稳定的运行，所以在蓄电池的监测工作下不可以有半点 的粗心大意。本文叙述了蓄电池里面比较重要的几项属性 应该如何去进行监测，通过这几项属性的监测才可以确保蓄 电池在安全地运作当中。同时就蓄电池的工作特点进行探 讨，要掌握了特性 才 可 以 更 好 地 进 行 监 测 的 工 作 ，还 对 基 于 GRPS 的新型监测系统进行了阐述。严格地把握好蓄电池监 测的关口，对电力系统的稳定运作、提高蓄电池的工作效率、 延长蓄电池的寿命都有着积极的作用。
四、新型的蓄电池监测系统 目 前 对 于 蓄 电 池 的 维 护，一 般 的 监 测 工 作 就 是 日 常 维 护，如保持蓄电池 的 清 洁 度、检 查 接 触 装 置 或 接 触 口 有 没 有 接触不良的问题、导线的连接是否可靠和定期进行蓄电池的 放电充电等等。除了这些日常的监测工作，还有相当一部分 的工作是需要用专门的监测工作来进行对蓄电池实时或者 离线，以便于及时地发现有问题的有故障的蓄电池。现在随 着电力事业的发展，需要在边远的地区建立变电站。这样无 疑增大了对蓄电 池 的 监 测 工 作，由 于 交 通 等 原 因，技 术 人 员 和监测人员很难实时或者日常对在边远地区变电站的蓄电 池进行详细长时间的监测和维护。所以单单依靠现有的蓄 电池在线监测系统是不能给所有电力系统的安全稳定运行 提供保障的。 下面介绍一种加入了高科技元素的新型蓄电池在线监 测系统，就是把蓄电池的监测建设在在线 GPRS 的基础上，利 用高科技网 络 的 信 息 传 播 速 度 快、支 持 庞 大 数 据 的 高 速 传 输、适时在线，按照 流 量 收 费 等 特 点 去 实 现 电 力 系 统 中 蓄 电 池工作状况的实时监控。一旦蓄电池出现了故障和意外，马 上就会以短信息或者 E － mail 的形式发到维修人员或者监控 人员的手机邮箱里面，这一种及时的反馈可以保证蓄电池监
UPS蓄电池在线监测系统的设计
UPS蓄电池在线监测系统的设计王宽;贺昱曜;郑普;陈金平【摘要】The battery is the main component in the Uninterrupted Power Supply (UPS) system. It is a great significance to monitor the battery on-line and know the state of health (SOH) of battery in time, which could improve the reliability of UPS systems. Thus, an on-line monitoring system based on ARM is designed. The system can monitor the battery voltage, current and transfer the values to PC by CAN bus real-time. In this paper, the 2nd order RC equivalent battery model has been employed, the least square algorithm has been adopted to identify the parameters of battery model, the relationship between open voltage and SOC has been appliedto estimate the SOC. The SOH could display by PC software intuitively, which could point out the failure battery timely, prolong the service life of the battery and guarantee the safe operation of UPS system.%蓄电池是UPS系统的重要组成部分，对蓄电池进行在线监测，及时掌握蓄电池的健康状态，对提高UPS系统的可靠性具有重要意义。
铅酸蓄电池在线监测系统
铅酸蓄电池在线监测系统关键字：铅酸蓄电池在线监测系统蓄电池内阻仪蓄电池放电仪蓄电池检测仪当前，蓄电池的检测和监测已逐渐成为一个热点问题，电力系统、电信系统、移动通讯系统及其他信息产业领域都对蓄电池的检测和监测提出了相应的要求，各大生产厂商都在积极开发相关产品。
从信息安全和供电安全角度来说，电池监测本身与电池具有同样的重要性。
在高度现代化的当今社会，很难想象电力网停电、电信网瘫痪给社会政治、经济带来的损失。
为了避免这样的损失，在相应的设备上都使用电池作为备用电源，这样，即使电力网停电，也可以从容地采用其他应急手段，避免重大损失的发生。
电池如同其他电子元件一样，同样存在早期失效问题，而且电池还存在正确运行的问题，电池监测正是要从这两个角度来提高系统的可靠性，也就是说一方面监测可以保证电池处于正确的运行状态，另一方面监测可以发现即将失效的电池。
所以电池监测对重要系统的运行安全具有重要的意义。
电池监测并不是一个新的概念，它的历史几乎同铅酸电池的历史一样长，只是由于电子技术和信息技术的发展才给它注入了新的概念。
从使用者的角度说，仅仅对电池组电压和电池组电流进行监测的产品已经不能满足需要，具有单体电池电压监测乃至具有电池内阻监测的产品正在被越来越多地采用。
另一方面，新技术已经广泛采用，继电器触点式电池切换逐渐消失代之以先进的电子式切换，单片机技术使监测产品具有了强大的功能，数字信号处理技术使监测产品具有更高的精度和更低的成本。
这一领域的各种应用使新一代电池监测产品正从各个角度不断完善。
蓄电池用户最关心的问题是电池监测产品能否满足他们应用系统的安全要求。
而市场上销售的电池监测产品并非都能令用户满意。
从国内外的研究结果来看，单体电池电压监测除了能够发现电池短路和电池断路这样类型的电池失效外，对电池容量下降很难发现，电池容量下降是电池失效的最主要模式，目前只有电池内阻监测可以有效地发现这样的电池。
产品的性能和成本是用户最关心的两个问题。
浅谈蓄电池在线检测系统技术设计方案
浅谈蓄电池在线检测系统技术设计方案摘要：文章通过介绍滁宁城际蓄电池在线检测系统技术设计方案，阐述滁宁城际蓄电池在线检测系统设计方法与理念；对比分析与市域D型车设计的异同。
关键词：蓄电池在线监测；市域车蓄电池作为为车辆提供控制用电的重要系统，能否正常工作将直接影响到车辆的安全运行，在出现问题时能否及时发现并得到妥善处理，将直接关系到乘客的安全。
1.蓄电池在线检测系统介绍本文介绍的蓄电池在线检测系统已经应用于滁宁城际动车项目，不仅能实时监控蓄电池的状态，还能对蓄电池的故障状态进行早期预警，并可将数据上传到车辆管理平台，便于维修人员及时掌握蓄电池的使用维护情况。
2.系统方案设计在列车正常工作时，主控器对蓄电池组总电压、总电流、电池模组单元电压、温度进行测量，根据收集的数据进行分析并依据预设的报警阈值进行告警。
蓄电池组实时数据及告警信息通过以太网上传至车辆，电池组的历史数据可通过以太网传输给车辆。
同时用户可通过PC端软件对数据进行下载与分析，生成相应的监测报告。
2.1主控器主要功能为：1）电池总电压和总电流检测；2）通过以太网与车辆通讯；3）使用以太网接口进行设备维护，方便实现与维护上位机的数据交互。
2.2采集盒：组电压和温度检测接入采集盒，采集盒通过RS485将检测到的数据传输给到主控器。
终端器主要功能为：采集电池组电压和温度检测；1路RS485通讯。
2.3线缆布置：采集电缆通过OT端子与电池极柱体连接，再集中到电气柜的主控器。
端子与电池极柱体连接示意图如下所示2.4采集点布置：电压采样节点布置和温度采样节点的布置如图所示；其中红点：同时采集电压和温度的复合采集点；黄点：只采集电压的采集点。
2.5电流传感器：采用莱姆的霍尔电流传感器LT 308-S6，电流传感器与主控器相连，利用两个M4的螺钉安装在蓄电池电路主回路中。
2.6故障报警：主控器检测主要的报警类型有：①电池组电压过低；②电池组电压过高；③电池组区域过温；④电池组充电过流；⑤电池组放电过流；⑥单组电池电压超压；⑦单组电池电压低压。
蓄电池性能在线监测技术研究与系统设计
蓄电池性能在线监测技术研究与系统设计引言在电力系统中，综合自动化装置、继电保护装置、照明系统等均由直流系统供电。
因此，直流系统的稳定、可靠对系统的安全运行有着及其重要的作用。
蓄电池组在直流电源中充当了后备电源的角色。
在正常工作状态下，充电机对蓄电池充电；当系统中的交流电源失电时，蓄电池立即带负荷运行。
为确保直流系统的可靠性和稳定性，必须实现对蓄电池性能的全面、准确地在线监测。
1 蓄电池在线监测技术基本原理通常，对直流系统蓄电池性能的在线监测是通过对单体电池端电压的测量及核对性放电来实现。
这种测试方法主要是在蓄电池浮充状态下完成，无法反映出蓄电池的真实性能状况，其主要原因是在浮充时，蓄电池性能即使比较差，所测得的端电压也可能是合格的，但其本身的剩余容量无法满足在交流系统停电时的性能需求，极易导致事故范围扩大[1]。
根据IEEE1188-1996技术标准，蓄电池容量与电池内阻有着很大的相关性。
一般情况下，电池容量和内阻成反比，要想对容量进行准确的评估，就需要对蓄电池内阻进行精确的测试。
一套较完善的蓄电池在线监测系统应具备蓄电池组单体电池电压、内阻、充放电电流以及温度的测量功能[1] [2]。
同时，在线监测系统还应能够将蓄电池组的测试信息通过网络传送到监控中心，实现远程监控和信息管理。
1.1 单体电池电压测量对于容量较大的直流操作电源系统，蓄电池多使用108节，单体额定电压为2V的电池串联获取。
其中，单体电池的两端共模电压比较高，往往会超出模拟开关共模电压输入范围，为了消除这一影响，可以通过轮流切换电磁继电器来测量单体电池电压。
考虑到电磁继电器寿命以及动作时间上的弊端，在线监测系统使用BURR-BROWN公司的可承受高共模电压的差分放大器INA148。
图1为测量单体电池电压的原理图。
INA48+15V -15V236-200VmaxINA48+15V -15V236INA48-15V236+200Vmax+15V多路模拟开关U/f 变换器AD652光耦隔离TLP621-1光耦隔离TLP521-4MCC68332单片机Tpu地址选择图1 测量单体电池电压的原理图1.2单体电池温度测量内阻的存在使得电池充放电时会出现温度的变化。
电动车电池检测系统嵌入式论文
嵌入式系统论文题目：电动车智能电池快速检测系统目录1引言 (1)2系统模块设计 (1)2.1STM32 基本外围电路设计 (1)2.2电量指示电路 (3)2.3电源电路设计 (4)2.4报警电路 (4)2.5电池检测电路 (5)2.6LCD显示模块电路设计 (5)2.7复位电路和时钟电路 (6)3程序设计 (7)21引言铅酸蓄电池用填满海绵状铅的铅板作负极，填满二氧化铅的铅板作正极，并用1.28％的稀硫酸作电解质。
在充电时，电能转化为化学能，放电时化学能又转化为电能。
电池在放电时，金属铅是负极，发生氧化反应，被氧化为硫酸铅；二氧化铅是正极，发生还原反应，被还原为硫酸铅。
电池在用直流电充电时，两极分别生成铅和二氧化铅。
移去电源后，它又恢复到放电前的状态，组成化学电池。
铅蓄电池是能反复充电、放电的电池，叫做二次电池。
它的电压是2V，通常把三个铅蓄电池串联起来使用，电压是6V。
汽车上用的是6个[2]铅蓄电池串联成12V的电池组。
铅蓄电池在使用一段时间后要补充蒸馏水，使电解质保持含有22～28％的稀硫酸。
电动车采用铅酸蓄电池是从生产难度、成本、可靠性等多方面考虑的结果。
铅酸蓄电池其基本特点是使用期间不用加酸加水维护，电池为密封结构，不会漏酸，也不会排酸雾，电池盖子上设有单向排气阀(也叫安全阀)，它作用是当电池内部气体量超过一定值(通常用气压值表示)，即当电池内部气压升高到一定值时，排气阀自动打开，排出气体，然后自动关阀，防止空气进入电池内部。
阀控铅酸蓄电池与汽车等用的普通铅酸蓄电池相比有二个主要特点：一是密封；二是干态。
密封是指基本无酸雾排出。
一般情况下阀控铅酸蓄电池在运行（充放电）过程中是“零排放”，只有在充电后期蓄电池内的气体压力超过安全阀的开放压力时才为有少量的氢和氧混合气体排放，此时有过滤材料滤去了带出的少量酸雾。
干态是指阀控铅酸蓄电池没有自由流动的电解液，可以任何方向放置，不怕颠簸、碰撞，即使外壳破裂也不会有酸漏出。
网络化蓄电池运行参数在线监测系统的设计
摘
要： 阀控 铅酸蓄 电池被广 泛用作通 信等 系统 的后备 电源 ， 其健康状 态关 系到市 电中断情况下 整个系统 的稳定运行 。研
究并设 计 了 １ 个 包括多个 现场监测 点和 区域监测服 务 中心 的网络化 蓄电池运 行参数 在线 实时监 测 系统 。现 场监测 点基 于 嵌入式 微控制 器 ， 完成每节 蓄电池 的运行参数 的高精 度测量 与分析 ， 并将每节 蓄 电池 的运行参 数 通过传 输 网络实 时传送 至 区域 服务 中心 。 区域服 务 中心 负责每节 蓄 电池 的运行参 数的数据存 储 、 查询 、 健康分 析和 告警 等功 能 ， 实 现远 程监测 管理 。 实验 结果表 明 ， 系统各个参 数 的测 量误差 均在 ０ ． ９ ％ 以内 ， 功能满 足现场 要求 ， 操作方 便 。
Ｚ ｈ ａ ｎ ｇ Ｊ ｉ ａ ｘ ｉ ｎ ｇ Ｃ ｈ ｅ ｎ Ｘｉ ａ ｏ ｈ ｕ ｉ Ｙ ａ ｎ ｇ Ｙａ ｎ ｃ ｕ ｎ
（ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ａ ｕ ｔ ｏ ｍ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， Ｎ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｐ ｏ ｓ ｔ ｓ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｌ ｅ ｃ ｏ ｍ ｍ ｕ ｎ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ， Ｎ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ ２ １ ０ ０ ２ ３ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｖ ａ ｌ ｖ ｅ ｒ ｅ ｇ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｌ ｅ ａ ｄ — ａ ｃ ｉ ｄ ｂ ａ ｔ ｔ ｅ ｉ ｒ ｅ ｓ（ Ｖ Ｒ Ｌ Ａ）ａ ｒ ｅ ｗ ｉ ｄ ｅ ｌ ｙ ｕ ｓ ｅ ｄ ａ ｓ ｂ ａ ｃ ｋ ｕ ｐ ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ ｓ ｕ ｐ ｐ ｌ ｙ ｉ ｎ ｔ ｅ ｌ ｅ ｃ ｏ ｍｍ ｕ ｎ ｉ ｃ ａ －
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拟开关ＡＤＧ４０９ＢＲ选通相应测试电路，进行模／数 转换，得到ＣＰＵ、ＣＰＬＤ所能识别的数字信号，并 进行逻辑运算，输出各种控制信号供其他电路使
用，如图７所示，Ａ／Ｄ电路基准电压为１．２５
Ｖ。’
一２７—
万方数据
Ｐ０ ０，ＡＤＯ Ｐ０ ｌ，ＡＤｌ
翌竺灌竺
Ｐ０ ２／ＡＤ２
嵌入式铅酸蓄电池组在线监测系统的设计
吴铁庄 军事交通学院 任武 天津３００１６１
摘要：介绍了铅酸蓄电池的基本工作原理，分析了国内外铅酸蓄电池组监测技术的研究现状，设计了一 种铅酸蓄电池组在线监测装置，实现对蓄电池组性能参数和状态的实时监测，为电池安全运行及日常维护工作 提供主要的数据依据，对保证蓄电池机械的技术效能具有重要的意义。 关键词：嵌入式铅酸蓄电池组；在线监测系统；设计 中图分类号：Ｕ４６４．９＋３ 文献标识码：Ａ
ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ ｌｅａｄ—ａｃｉｄ ｂａｔｔｅｒｉｅｓ
ａｔ
ｈｏｍｅ ａｎｄ ａｂｒｏａｄ．Ａｎ Ｏｉｌ－ｌｉｎｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｌｅａｄ・ａｃｉｄ ｂａｔｔｅｒｉｅｓ
ｄｅｓｉｇｎｅｄ
ｆｏｒ
ｒｅａｌ ｔｉｍｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｏｆ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｐａｒａｍｃｔｅｒｓ ａｎｄ ｓｔａｔｕｓ，ｗｈｉｃｈ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｍａｉｎ ｄａｔａ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｂａｔｔｅｒｙ ｗｅｌｌ
Ａ：反相输入端的基准电压Ｕ陀＝Ｅ—Ｕｚ，上限比较 器Ａ。同相输入端的基准电压Ｕ。。＝巩尺ｐ／（Ｒ。＋Ｒ。） ＋ｕＲ２＝ＫＵｚ十ｕＲ２。可见：当“ｉ＜ＵＩｉ２时，Ｕｏｌ＝
保持放大电路ＡＤ５８２由两级集成运算放大器Ａ１和
Ａ２（Ａ２的反相输入端与输出端相连）、ＮＭＯＳ场 效应晶体管模拟开关ｓ及其与门控制电路ＤＧ组 成。实际应用时，ＡＤ５８２的引脚３和引脚４之间外 接１００ ｋＱ电位器用于失调调零，引脚６外接保 持电容Ｃ（０．００１～０．０ｌ斗Ｆ），其大小与采样频
图１嵌入式系统构架
时钟控制ＴＬ４３１变换，得到一个矩形方波，通过 滤波整形放大电路得到标准的交流信号源，如图
３、图４所示。
如图２所示，嵌入式蓄电池组监测系统采
用模块化设计，主要由主控模块、信号采集模块、
匦圈印 匝查囝巨型巫囝匝重囝 匝妄区南卤
ｔ
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Ｅ查习
图２硬件系统结构图
图３电阻采集电路
１０Ｖ 尺ｆ １％
ａｓ
ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｓａｆｅｔｙ ａｎｄ ｄａｉｌｙ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ，ａｓ
ａｎｃｅ
ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ
ｉｍｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｅｎｓｕｒｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｐｅｒｆｏｒｍ—
ｏｆ
ｂａｔｔｅｒｙ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｍｂｅｄｄｅｄ ｌｅａｄ・ａｃｉｄ ｂａｔｔｅｒｉｅｓ；ｏｎ—ｌｉｎｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ；ｄｅｓｉｇｎ
蓄电池管理系统，对蓄电池进行分析、管理和控 制，以利于蓄电池的维护，延长蓄电池的使用
的电池串联使用，加剧了亏损蓄电池使用寿命的
减少，同时也影响其他蓄电池的使用寿命。因此，
寿命。
１．２国内研究现状 国内的蓄电池在线监测技术尚处在摸索发展 阶段。目前，国内的蓄电池在线监测技术主要用 于监测蓄电池的电压、内阻。国内已开发出在线 电池检测仪，如上海顺盟生产的ＳＭＩＴＢ９１５、杭州 华塑加网络科技的ＨＢＡ一１００１、西安柯蓝公司的 ＣＲ—ＡＣ２４／０５等产品。这些产品可对整组电池进行 放电检测，检测精度较高，但在进行电池容量测 试时，必须将电池组与电源分离，这消弱了电池 组的后备完好性。
数据存储器保存，将采样值实时显示在液晶
屏上。
电池性能诊断程序对采样数据做进一步的分
析处理，判断蓄电池当前所处状态。根据蓄电池 组所处状态（浮充、放电或充电），调用相应的失 效模式来判断当前的电池状况，对超限的数据发
Ｖ。
内阻测量：使用高精密运放构成差分电路，
并采用模拟开关ＣＤ４０５２和程控运放ＰＧＡｌ０３，实 时控制放大器的放大增益，经过多级带通电路滤 波，使输出信号达到标准要求。 电流测量：采用外接一双极性－．Ｉ－１２ Ｖ电源的 开环霍尔电流传感器，经过整形衰减滤波，进入 道。因此选用最高采样频率为１００ ｋＨｚ、转换精度 为１２位的△／Ｄ转换器作为采样器件。 ３）信号比较 信号比较电路如网６ａ所示，它由两个电压比 较器和一个与非门构成。电源Ｅ和稳压管Ｋ以及
率和精度有关，引脚１２输入控制信号ｕ。。图５
中，ＡＤ５８２的采样、保持输出信号“。送人模／ 数（Ａ／Ｄ）转换器ＡＤ５７１的模拟量输入端， ＡＤ５７１的状态输出端与ＡＤ５８２的控制信号输入 端相连接。Ａ／Ｄ转换器启动后，状态输出端为 低电平，控制ＡＤ５８２内的开关ｓ断开，ＡＤ５８２ 处于保持状态，当Ａ／Ｄ转换器对模拟输入量的 转换过程结束时，状态输出端立即变为高电平， 使ＡＤ５８２内的开关ｓ闭合，ＡＤ５８２处于信号采 样状态。 ２）模／数（ＡＭＤ）转换 ＡＭＤ转换器将模拟量（一般为随时间连续变
对嵌入式蓄电池组监测系统进行研究，设计了一
种嵌入式在线监测装置，实现对蓄电池组性能参 数和状态的实时监测，为蓄电池的安全运行及日 常维护工作提供主要的数据依据，对保证蓄电池 机械的技术效能具有重要的意义旧Ｊ。
１
国内外蓄电池组监测技术的研究现状
近年来，国内外多家机构对蓄电池组在线监
测系统进行了研究，目前市场上也有许多产品销 售。但是，由于价格因素，国内蓄电池机械中尚 没有配备类似的产品。 １．１国外研究现状
“１”，Ｕ０２＝“０”，则Ｕｏ＝…１’；当ＵＲ２＜Ⅱｉ＜‰时，
Ｕ。１＝“１”，％＝“１”，则Ｕｏ＝“０”；当“ｉ＞ＵＲｌ时，
Ｕｏ。＝“０”，Ｕ以＝“ｌ”，则Ｕ。＝“１”。比较电路传输
特性如图６ｂ所示。窗口的位置由Ｕ。。、Ｕ配决定， 窗口的宽度△Ⅳ＝ＵＲｌ—ＵＲ２＝ＫＵｚ，取决于Ｒ１和ＲＰ 的分压系数Ｋ。
３．３
设备组成，软件平台由嵌入式操电压。设计有电池电量检测电路，
当电池电量过低时，比较器Ｕ１０将输出电量过低 的信号发送至ＣＰＵ，通过ＣＰＵ控制电量检测电路 发出电量过低报警。 ２．２信号采集电路 该电路产生系统测量电池内阻时所需注入的
交流源信号，使用７４ＨＣ４０６０脉冲计数器通过系统
文章编号：１００１—０７８５（２０１２）１ｌ—００２５—０５
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｌｅａｄ—ａｃｉｄ ｂａｔｔｅｒｙ，ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ
ｏｆ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｉｓ
位微处理器Ｗ７８Ｅ５１６Ｂ，采用１
１．０５９２
尔斯振荡电路。测试得到的信号的运算由ＭＣＵ完 成，测试得到的结果ＬＣＤ显示，设有外部扩
展——２５６Ｋ非易失性ＳＲＡＭ芯片ＨＫｌ２３５，实现
大容量数据结果的保存。ＭＣＵ采用＋５ Ｖ电源 工作。
２．６
ＣＰＬＤ电路
采用Ｌａｔｔｉｃｅ公司的可编程超高速高密度ｉｓｐＭ—
的研究，起到了借鉴作用。美国Ａｌｂｅｒ公司开发了 全自动电池容量测试仪（ＢＣＴ．２０００）、蓄电池内阻 测试仪、全功能蓄电池监控系统；瑞士Ｌｅｍ公司
开发了电池管理模块；韩国有人研究了光伏系统 中蓄电池状态的监测。另外，有人研究了ＶＭＳ
（ＶＲＬＡ
Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ
Ｓｙｓｔｅｍ）阀控密封铅酸
Ｒ—ｔｅｓｔ Ｉ—ｔｅｓｔ
图７
Ａ／Ｄ转换电路
２．５
ＭＣＵ控制电路 ＭＣＵ采用带ＩＳＰ功能的Ｆｌａｓｈ ＥＰＲＯＭ低功耗８ ＭＨｚ晶振皮
电池； ２）具有系统参数存储设定等功能； ３）编制友好的人机操作界面，实现实时电池 维护信息的实时显示； ４）及时对异常蓄电池发出报警，存储蓄电池 的性能状态数据。 整个程序主要分为主程序、数据采集处理程 序、电池性能诊断程序和通讯程序。 主程序为系统控制程序，是软件的总体调度
始化和主要参数设置及系统校准等。 数据采集处理程序实现数据实时采集和进行 Ａ／Ｄ转换，保证蓄电池电压、电流和温度等参数 能够及时得到响应处理，对需要存储的参数送至
３铅酸蓄电池组在线监测系统的软件设计
系统软件采用模块化设计，主流程如图８所 示。根据系统的功能要求，结合硬件电路结构， 软件设计主要实现以下功能： １）对有关参数进行在线巡回监测，根据相应 的失效模式判断标准，对处于浮充状态和充、放 电过程中的蓄电池进行诊断，及时发现亏损蓄
一２５—
万方数据
２嵌入式铅酸蓄电池组在线监测系统的硬 件设计
嵌入式系统由硬件平台和软件平台两部分组
成。其中硬件平台由嵌入式微处理器和外围硬件
内阻检测模块、容量检测模块、通信模块、显示
模块等组成。硬件电路分为电源电路、信号采集 电路、信号处理电路、Ａ，／Ｄ转换电路、ＭＣＵ控制
电路、ＣＰＬＤ电路等。 ２．１电源电路 采用２个安森美的ＮＣＰ３０６３专用ＤＣ－ＤＣ控制 器将７．５ Ｖ电压通过升、降压电路得到系统Ｔ作所 需的±５ Ｖ电压，再通过ＬＤＯ和Ｄｃ—ＤＣ模块产生
ｌＯＶ
图４电流采集电路
一２６一 万方数据
《起重运输机械》
２０１２（１１）
该电路将测试得到的信号进行整形，滤除干
扰杂波，由电压测量、内阻测量、充放电电流测
量３部分组成。 电压测量：使用高精密运放构成差分电路， 并采用双４选１模拟开关ＣＩＭ０５２，由软件实现电
压测量量程的自动切换，量程范围０～２５５．８
图５采样、放大电路
Ａ／Ｄ采集电路。霍尔电流传感器输出电压范围为
０～５ Ｖ。
２．３信号处理 将信号传感器采集的电压、电流、电阻等信 号传送至信号处理电路，经放大、比较、模数转 换等处理，送人微处理器进行分析运算。 １）信号采集与放大 信号采集电路如图５所示。单片集成采样、