导言
一般电源设备只能对电池组的全体输出电压和电流进行丈量，关于单块电池不能进行在线丈量。而电池组的失效又往往是从单块电池失效开端的一种恶性循环，特别关于运用时刻较长但又不超越运用期限的电池组，单纯依托保护人员的日常保护很难发现问题。因而，关于单块电池的运转参数进行在线监控，及时发现问题就变得极为重要。
单块电池的损坏首要表现在端电压在充电时过高而在放电时又敏捷下降，电池体温升高，负载才能下降等异常现象。能够经过对电池的端电压、体温等参数的在线丈量及时发现毛病电池。
前期的蓄电池在线监控选用会集监控办法，或是根据RS-232(或RS-485)总线的涣散搜集、会集监控的分布式丈量办法。这些办法只能选用主从式体系结构，以轮询方法搜集数据。这是由于RS-232和RS-485总线仅仅一种朴实的物理接口，不具有自动和谐才能。CAN总线是一种多主机操控局域网规范，具有物理层和数据链路层的网络协议、多主节点、无损裁定、高可靠性及扩大功能好等特色。下面给出一种根据CAN总线的分布式蓄电池在线监控体系。
体系组成
体系由上位机、RS-232-CAN接口和智能节点组成，如图1所示。
图1 分布式蓄电池在线监控体系功用示意图
上位机由一般微机组成，接纳各节点的监控数据，树立电池组运转数据库，对搜集到的电池数据进行处理(如记载电池的经历、搜集数据的时刻等)并以表格或图形的方法输出显现，对整个体系的运转状况进行办理等。
RS-232-CAN接口为CAN总线与上位机的接口，完结CAN总线数据与RS-232接口的数据转化，对智能节点来的数据信息进行缓存，对告警信号进行告警以告诉保护人员进行处理。
智能节点为智能型的监控模块，完成对电池组内(总电压48V，单块电压12V或2V)的单块电池端电压、体温、环境温度进行丈量。若超出工作范围则进行告警，并将监测数据存储，定时上报监控数据。超限告警信号及时上报，并可承受上位机的轮询。下面仅就智能节点给出具体的规划方案。
硬件组成
智能监控节点以89C52为操控器，外围模块包含CAN接口模块、温度丈量模块、电压丈量模块、告警模块、节点地址挑选和可选的存储器模块等，如图2所示。为充分利用89C52的接口资源，除CAN接口模块外其他模块均选用串行接口器材，这样就减小了电路体积，降低了电路的硬件本钱。
图2智能监控节点结构图
CAN接口模块
CAN总线协议及其特性见参考文献。现在，具有CAN协议功用的芯片许多，本规划选用常见的PHLIPLE公司的SJA1000独立CAN操控器芯片和82C250 CAN接口驱动芯片。为增强节点的抗搅扰才能，SJA1000的TX0和RX0经过高速光耦6N137与82C250相连，电路如图3所示。
图3 CAN接口模块原理图
电压丈量模块
当蓄电池是由4节12V电池串接而成时，其在线端电压远高于ADC的答应输入电压，所以对电压的搜集电路要进行特别规划：将串连电池组的各节电池端电压经模仿开关别离引进分压电路进行分压处理，再经电压跟从器进行阻抗改换后送入ADC的差分输入端，转化后的电压数字量输出到单片机的PI口。
ADC选用National Semiconductor的ADC0838。 该器材是一种输入端可编程、单端8通道/差分4通道、8位串行ADC，其数据输入输出口能够分时共用。
模仿开关选用MAXIM的MAX4613。它是一种四路单刀单掷TTL/CMOS兼容的模仿开关，可单端供电(9~40V)也可双端供电(±4.5~±20V)，与电池组的衔接 选用“浮地”方法：每个MAX4613操控两节电池的选通，电源和地别离取两节电池串连后的正极和负极。由于MAX4613的S1、S4和S2、S3的操控极性相反，所以不能选用译码电路，而由单片机的四个I
/O口线经光耦阻隔后独自驱动，以确保一起只要一路电池电压接入后级的分压电路。别的，其操控端选用CMOS电平(VL接V+)。
分压电路选用三个相同的电阻，分压后的电压约为4V左右。由于运用同一个分压网络，避免了由于分压网络的差异引起各路间的差错。一起模仿转化器选用差分输入然后削减了共模搅扰和避免了“浮地”引起的电压不兼容的问题。假如对2V电池采样，能够用6个CD4052模仿开关操控各节电池的选通，每个CD4052操控4节电池，由两个I/O口线经光耦阻隔后驱动两个地址挑选端，另三个I/O口线经74LS138译码后别离操控六个CD4052的使能端(INH)。
温度丈量模块
温度丈量模块选用美国DALLAS公司推出的DS18S20系列单总线数字温度计，只需要一根导线就可将单片机和DS18S20衔接起来，如图4所示。每个I/O口线能够一起挂接多个DS18S20。
软件的完成
软件规划选用模块化编程，体系软件首要分为主程序、数据搜集(电压、温度)处理程序和通讯程序。
主程序为体系操控程序, 完成对体系进行初始化(包含体系自检、读取本节点地址、电池组电池电压品种、向上位机发送本节点的地址、接纳上位机发送的本节点的基准电压值和温度值)和各模块软件的整体调度。
数据搜集处理程序包含电压搜集和温度搜集。由于DS18S20的温度转化时刻较长(750ms)，所以每次搜集先进行温度转化、电压搜集，再进行温度的搜集。温度转化和电压搜集同步进行。每一轮搜集后要将数据进行处理，判别是否超越限定值。若正常则判别是否搜集了5次，若不是则再次进行搜集。这是由于数据的改换是缓慢的，假如正常就没有必要每次都将数据上报，以削减CAN总线上的数据量；若到了5次或数据超限，则对数据打包上传，进入CAN通讯阶段。
CAN通讯程序担任将搜集到的数据发送到CAN操控器，再由CAN操控器担任将数据发送到CAN总线。首要的子程序有：CAN初始化、CAN发送、CAN接纳、ADC子程序，DS1820的复位、发动、ROM的查找、读写等。其间CAN初始化、发送和接纳子程序、DS1820的复位、发动、ROM查找、读写等可参看后边的参考文献，ADC的转化子程序详见本刊网站。
结语
分布式蓄电池智能监测体系智能化程度高、丈量精确、能及时发现蓄电池组存在的前期毛病。其智能监控节点能够作为对一个台站的多组电池完成涣散搜集、会集监控的一个组成部分进行联网运用，也能够作为开关电源的一个隶属部分与开关电源配套运用。CAN接口能够用RS-232接口替代，以和现有的开关电源的操控主机联接，进步现有电源的功能。
