摘要：蓄电池是UPS体系的重要组成部分，对蓄电池进行在线监测，及时把握蓄电池的健康状况，对进步UPS体系的牢靠性具有重要意义。本文规划了一种依据ARM的蓄电池在线监测体系。该体系可在线监测蓄电池的电压、电流，一起经过CAN总线将监测到的量传输到上位机，选用二阶RC等效电路作为蓄电池的模型，运用最小二乘法辨识模型参数并依据开路电压与SOC的联系估量出蓄电池的荷电状况(SOC)。经过上位机软件可以直观的显现蓄电池的健康状况，及时发现失效电池，延伸蓄电池的运用寿命，确保UPS体系的安全运转。
关键词：铅酸电池;二阶RC等效电路;参数辨认;荷电状况SOC
跟着信息技术，互联网及经济的快速开展，越来越多的用电设备使电网的负荷日益严重，并形成电能质量恶化，忽然断电时有发生，严重影响了设备的正常运转，为了设备的安全，不间断电源体系(UPS)的运用越来越遭到人们的注重。现在，UPS首要以阀控式铅酸电池作为储能设备，修理结果表明，近一半以上的UPS 毛病是因为蓄电池失效引起的。因为不能精确判别蓄电池是否失效，假如蓄电池未失效而替换电池，导致蓄电池的实践运用时刻远小于希望的时刻，增加了再出资的费用;假如蓄电池现已失效而未替换，则会导致其他蓄电池的损坏。因而精确判别蓄电池是否失效就显得尤为重要，全面把握蓄电池的内部状况可以使咱们更精确的判别蓄电池的健康状况。
本文规划出了一种蓄电池在线监测体系，其首要两部分组成：一部分为下位机，首要用来实时检测蓄电池的电压、电流;另一部分为上位机，首要用来建模和核算，一起显现并预告蓄电池的健康状况，下位机经过CAN总线将检测到的数据传输给上位机。该体系可在线监测蓄电池的电压、电流，并进行数据反常剖析报警，一起选用递推最小二乘法来估量出蓄电池的内部参数及荷电状况。
1 体系整体结构
图1为本体系结构框图，体系由下位机检测板和上位机构成，上位机包含PC客户端和数据库;下位机包含信号收集调度模块，上位机和下位机之间经过CAN总线进行通讯。下位机检测板选用STM32F103ZET6作为控制器，其首要用来收集电压、电流值，并对收集到的值进行判别，假如数据不合理(电流过高或许电压过高、过低)则以为UPS体系呈现毛病，并报警。本体系选用二阶RC等效电路作为蓄电池的模型，上位机将收集到数据存入数据库，并运用递推最小二乘法估量出模型的参数，一起依据开路电压与SOC的联系估量出蓄电池的SOC。上位机软件选用DELPHI编写，数据存储数据库为SQL。
2 硬件电路规划
由图1可知，本体系需要给UPS的每块电池装备一个信号检测板，其首要收集蓄电池的电压、电流，对采样值进行合理性判别，并把收集到的值经过CAN总线传输给上位机。S TM32F103ZET6单片机自带16路12位的AD采样通道，因而AD采样转化由MCU自带的AD转化外设完结。
2.1 电压信号调度模块
电压调度模块如图2所示，该电路首要由信号调度、信号跟从及信号阻隔等电路组成。其间Vout端衔接MCU的AD转化引脚端。因为蓄电池的电压为12 V，而MCU可采样转化的最大电压为3.3 V，故需要对电压进行调度，该调度电路由R1和R2串联分压组成;为了使防止后级电路对信号调度电路的影响增加了信号跟从电路，其首要由R3、C1和运放1 A组成;为了防止蓄电池呈现毛病时损坏MCU，进步体系的安稳性，对收集到的信号进行阻隔。本文选用美国Agilent公司推出的线性光耦HCNR201，其具有高线性度、高安稳度、频带宽、规划灵敏等长处。文中的信号阻隔部分由线性光耦HCNR201和运放2 A、3 A组成。其终究的输出电压为
Vout=Vbettery*R2/(R1+R2) (1)
2.2 电流信号调度模块
因为蓄电池存在充电和放电两种状况，所以电流有两种流向，本体系以为电流流向蓄电池为负，电流流出蓄电池为正。选用霍尔电流传感器ACS758LCB-050B作为电流检测元件，可检测电流的规模为-50～50 A，流过电流与输出电压的比率为40mV/A，其采样电路如图3所示，Iin和Iout端串入电路中，Vout端衔接MCU的AD转化引脚端，流过的电流i和
输出电压Vout之间联系如图4所示。
由图4可知，当没有电流流过期，输出电压Vout为2.5 V;当流过的电流为正时，Vout大于2.5 V;当流过的电流为负时，Vout小于2.5 V，所以可依据以依据Vout与2.5 V的联系来判别蓄电池是充电仍是放电。
2.3 CAN通讯模块
CAN总线又称控制器局域网，是国际上运用最广泛的局域网之一。CAN总线作为本体系的通讯网络，具有低成本、传输间隔远、传输速度快、牢靠的错误处理和检错机制以及较强的抗干扰才能等特色，可以很好地完结在蓄电池杂乱的运用环境下安稳牢靠的监测其健康状况的使命。
UPS电池的CAN通讯接口电路如图5所示。STM32F103ZET6内部集成了CAN控制器，只需接入CAN驱动器L9616，因为各个电池节点的供电电压不会完全相同，为了确保CAN总线的正常作业，对总线的各个节点进行电气阻隔，本文选用ADI公司推出的双通道数字磁耦阻隔器ADUM1201，其芯片内部供给正向和反向通讯通道，不只外围电路规划便利，并且具有较高的数据传输速率，时序精度和瞬态共模按捺才能，可以进步体系的安稳性。
