湯淺蓄電池NP38-12 12V38AH*

選擇蓄電池的容量可按下述公式計算：

式中，Q──蓄電池容量（安培小時）；

I平均──忙時全局平均放電電流；

Kn──容量轉變系數(shù)，即n小時放電率下，蓄電池容量與10小時放電率的蓄電池容量之比。

t──實際電解液的低溫度。蓄電池室有采暖設備時，可按15℃考慮；無采暖設備時，則按所在地區(qū)低室內溫度計算，但不應低于0℃。

25──蓄電池額定容量時的電解液溫度；

0.006──容量溫度系數(shù)（即電解液以25℃為標準時，每上升或下降1℃時所增加或減少的容量比值）。

為了便于計算，可將上述公式簡化為：

Q＝K·I平均

式中，K──電池容量計算系數(shù)。

湯淺蓄電池NP38-12 12V38AH*

2 通信基站蓄電池的安裝

2.1 蓄電池安裝的地點選擇

電池工作和存放的地點應該清潔、通風、干燥，嚴禁有火花、火焰等引燃物，并配備有滅火器，電池安裝地點應遠離熱源和易產生火花的地方，避免陽光直射，周圍無有機溶劑和腐蝕性氣體。同時，也應避免空調或通風系統(tǒng)的通風口直接影響電池單體溫度，造成電池電壓不均勻。

3．1 設計原理

　　本文采用了數(shù)字式信號發(fā)生器產生標準正弦波和電流負反饋法產生精確交流恒流源法, 交流恒流源實現(xiàn)原理如圖2所示。

電路組成框圖如圖2所示：這是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，電流負反饋電路。標準正弦波產生一個頻率穩(wěn)定、對稱、失真度低的1KHz正弦波信號。驅動電路把正弦波放大，去推動功放電路，得到正弦交流電流輸出。恒流控制電路從功放輸出中得到的信號，通過與給定的信號相比較，來調節(jié)驅動電路的信號，從而使輸出電流保持穩(wěn)定。

　智能節(jié)點為智能型的監(jiān)控模塊，實現(xiàn)對電池組內(總電壓48V，單塊電壓12V或2V)的單塊電池端電壓、體溫、環(huán)境溫度進行測量。若超出工作范圍則進行告警，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)存儲，定期上報監(jiān)控數(shù)據(jù)。超限告警信號及時上報，并可接受上位機的輪詢。下面僅就智能節(jié)點給出詳細的設計方案。

硬件組成

　　智能監(jiān)控節(jié)點以89C52為控制器，外圍模塊包括CAN接口模塊、溫度測量模塊、電壓測量模塊、告警模塊、節(jié)點地址選擇和可選的存儲器模塊等，如圖2所示。為充分利用89C52的接口資源，除CAN接口模塊外其余模塊均采用串行接口器件，這樣就減小了電路體積，降低了電路的硬件成本。



圖2智能監(jiān)控節(jié)點結構圖

CAN接口模塊

　　CAN總線協(xié)議及其特性見參考文獻。目前，具有CAN協(xié)議功能的芯片很多，本設計選用常見的PHLIPLE公司的SJA1000獨立CAN控制器芯片和82C250 CAN接口驅動芯片。為增強節(jié)點的抗干擾能力，SJA1000的TX0和RX0通過高速光耦6N137與82C250相連，電路如圖3所示。



圖3 CAN接口模塊原理圖

電壓測量模塊

　　當蓄電池是由4節(jié)12V電池串接而成時，其在線端電壓遠高于ADC的允許輸入電壓，所以對電壓的采集電路要進行特別設計：將串連電池組的各節(jié)電池端電壓經(jīng)模擬開關分別引入分壓電路進行分壓處理，再經(jīng)電壓跟隨器進行阻抗變換后送入ADC的差分輸入端，轉換后的電壓數(shù)字量輸出到單片機的PI口。

　　ADC選用National Semiconductor的ADC0838。 該器件是一種輸入端可編程、單端8通道/差分4通道、8位串行ADC，其數(shù)據(jù)輸入輸出口可以分時共用。

　　模擬開關選用MAXIM的MAX4613。它是一種四路單刀單擲TTL/CMOS兼容的模擬開關，可單端供電(9~40V)也可雙端供電(±4.5~±20V)，與電池組的連接 采用“浮地”方式：每個MAX4613控制兩節(jié)電池的選通，電源和地分別取兩節(jié)電池串連后的正極和負極。由于MAX4613的S1、S4和S2、S3的控制極性相反，所以不能采用譯碼電路，而由單片機的四個I
/O口線經(jīng)光耦隔離后單獨驅動，以保證同時只有一路電池電壓接入后級的分壓電路。另外，其控制端采用CMOS電平(VL接V+)。

　　分壓電路采用三個相同的電阻，分壓后的電壓約為4V左右。由于使用同一個分壓網(wǎng)絡，避免了由于分壓網(wǎng)絡的差異引起各路間的誤差。同時模擬轉換器采用差分輸入從而減少了共模干擾和避免了“浮地”引起的電壓不兼容的問題。如果對2V電池采樣，可以用6個CD4052模擬開關控制各節(jié)電池的選通，每個CD4052控制4節(jié)電池，由兩個I/O口線經(jīng)光耦隔離后驅動兩個地址選擇端，另三個I/O口線經(jīng)74LS138譯碼后分別控制六個CD4052的使能端(INH)。

溫度測量模塊

　　溫度測量模塊采用美國DALLAS公司推出的DS18S20系列單總線數(shù)字溫度計，只需要一根導線就可將單片機和DS18S20連接起來，如圖4所示。每個I/O口線可以同時掛接多個DS18S20。

軟件的實現(xiàn)

　　軟件設計采用模塊化編程，系統(tǒng)軟件主要分為主程序、數(shù)據(jù)采集(電壓、溫度)處理程序和通訊程序。

　　主程序為系統(tǒng)控制程序, 實現(xiàn)對系統(tǒng)進行初始化(包括系統(tǒng)自檢、讀取本節(jié)點地址、電池組電池電壓種類、向上位機發(fā)送本節(jié)點的地址、接收上位機發(fā)送的本節(jié)點的基準電壓值和溫度值)和各模塊軟件的總體調度。

　　數(shù)據(jù)采集處理程序包括電壓采集和溫度采集。由于DS18S20的溫度轉換時間較長(750ms)，所以每次采集*行溫度轉換、電壓采集，再進行溫度的采集。溫度轉換和電壓采集同步進行。每一輪采集后要將數(shù)據(jù)進行處理，判斷是否超過限定值。若正常則判斷是否采集了5次，若不是則再次進行采集。這是因為數(shù)據(jù)的變換是緩慢的，如果正常就沒有必要每次都將數(shù)據(jù)上報，以減少CAN總線上的數(shù)據(jù)量；若到了5次或數(shù)據(jù)超限，則對數(shù)據(jù)打包上傳，進入CAN通信階段。

　　CAN通信程序負責將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到CAN控制器，再由CAN控制器負責將數(shù)據(jù)發(fā)送到CAN總線。主要的子程序有：CAN初始化、CAN發(fā)送、CAN接收、ADC子程序，DS1820的復位、啟動、ROM的搜索、讀寫等。其中CAN初始化、發(fā)送和接收子程序、DS1820的復位、啟動、ROM搜索、讀寫等可參閱后面的參考文獻，ADC的轉換子程序詳見本刊網(wǎng)站。


結語

　　分布式蓄電池智能監(jiān)測系統(tǒng)智能化程度高、測量準確、能及時發(fā)現(xiàn)蓄電池組存在的早期故障。其智能監(jiān)控節(jié)點可以作為對一個臺站的多組電池實現(xiàn)分散采集、集中監(jiān)控的一個組成部分進行聯(lián)網(wǎng)使用，也可以作為開關電源的一個附屬部分與開關電源配套使用。CAN接口可以用RS-232接口代替，以和現(xiàn)有的開關電源的控制主機聯(lián)接，提高現(xiàn)有電源的性能。

廣東湯淺蓄電池有限公司成立于1996年，是株式會社杰士湯淺在中國大陸的生產“YUASA” NP、NPL、UXH、UXL系列閥控式密封鉛酸蓄電池的大型生產基地，全面采用日本總部進的鉛酸蓄電池制造技術，秉承日本總部九十年專業(yè)開發(fā)、研究、制造鉛酸電池的許多技術經(jīng)驗。