当时，电力峰谷差的平抑、电网的安全牢靠性和电能质量、可再生能源的开发以及智能电网技能的开展都对大规模储能技能提出了较高的要求，在许多的储能技能中，钠硫电池以其优胜的功能[1],备受各国研制人员的重视。钠硫电池的研制首要包括电池制作技能和电池办理技能的研制，这两大技能也正是钠硫电池实践运用中的最大技能瓶颈。
在钠硫电池的办理技能中，单体电压的检测是不可或缺的一部分，其对整个电池模块的安全和安稳运转有着十分重要的影响。依据所检测的单体电压，进行均衡办理[2]和告警剖析，其间单体电压告警一般选用两级梯度：报警和闭锁(或许称为堵截)，一般包括：单体过压报警、单体过压闭锁、单体欠压报警、单体欠压闭锁、单体电压负改动率报警、单体电压负改动率闭锁，有些还会添加单体电压不均衡报警和闭锁。钠硫电池模块一般包括许多个单体电池，比方5 kW 的电池模块包括单体电池48只[3],正因为单体的数目较多，所以寻求一种实在可行的检测计划具有重要意义。
单体电压的检测办法有许多，常用的丈量办法有共模丈量法和开关切换法[4?6].共模丈量法即相对同一参考点，用精细电阻等比例衰减各丈量点的电压，然后顺次相减得到各单体的电压，该办法电路比较简单，缺陷是存在累积差错，然后使丈量精度下降。参考文献[4]中选用了开关切换法，但该计划中每个单体都配有两个开关，然后添加了体系的本钱、体积和功耗，本文在此基础上，运用一种改善的计划来完结对单体电压的检测，该计划可以有用削减开关的数目以及整个检测体系的体积。
1 单体电压巡检体系规划
本文的研讨对象是包括48 个单体的钠硫电池模块，丈量时将48 个单体分红4 组：第一组为编号01~12的单体，第二组为编号13~24的单体，第三组为编号25~36的单体，第四组为编号37~48的单体。对这4组进行并行丈量，即第一轮丈量编号为01、13、25、37 的单体，第二轮丈量编号为02、14、26、38 的单体，依此类推，第十二轮丈量编号为12、24、36、48的单体，至此整个电池模块的一切单体电压检测结束。
以第一组丈量为例，丈量原理图如图1 所示，其间IN+、IN-经过信号调度电路接到A/D芯片。当丈量编号为1的单体cell1时，开关S1、S2、O1、O2闭合，cell1的正端接到IN+、负端接到IN-.当丈量编号为2的单体cell2时，开关S2、S3、E1、E2 闭合，cell2 的正端接到IN+、负端接到IN-,被丈量单体与需求闭合的开关之间的联系如表1所示，不难发现，丈量奇数编号的单体时，开关O1、O2闭合，丈量偶数编号的单体时，开关E1、E2闭合，因而，为了削减开关O1、O2、E1、E2的动作次数和因开关频频动作引起的损耗、进步电压巡检的功率，将奇数编号的单体与偶数编号的单体分隔丈量，即先丈量奇数编号的单体，然后再检测偶数编号的单体[7].
在器材选型方面，遵从满意体系需求并且有必定晋级余量的准则，选用TMS320F28335作为电池模块办理单元(BMU)的主操控器，现场可编程门阵列(FPGA)EP2C8Q208C8N 用来作为BMU 的辅佐操控器，这样一来，既可以运用TMS320F28335的现成接口，比方SPI接口、CAN 接口等，又避免了很多分立逻辑器材的运用，使电路的体积小、功耗也小[8].
图1 中的开关选用松下PhotoMOS 型光耦继电器AQW214EH.运用TMS320F28335 的五个GPIO 口来操控EP2C8Q208C8N输出17路操控信号，别离操控图1中的17个开关。
一个AQW214EH 可以作为2 个开关，图2 为开关S1、S2的详细完结，其他开关的完结原理彻底相同，图2中，cell1+标明接到图1中cell1的正极，cell2+标明接到图1中cell2 的正极，S1、S2 别离接到FPGA 的相应IO 口，当FPGA 的IO口输出低电平时，相应的开关闭合，反之，则开关断开。
以上部分以第一组为例叙述了其丈量原理，其他三组的完结原理和第一组彻底相同，这四组共用EP2C8Q208C8N 输出的17 路操控信号，这样才干确保每一轮丈量都能检测到这四组中对应编号的单体。将四组的输出信号经过信号调度电路，别离送入A/D 芯片，本规划选用的A/D芯片为16位精度、最大采样速率为100 KSPS的ADS8325,其串行SPI输出经过光耦阻隔后与TMS320F28335的SPI接口相连，因为SPI时钟频率可以到达MHz 级，因而从ADS8325 读出数据耗时根本可以忽略不计，每一轮采样时刻将十分短。
不难发现，关于包括48 个单体的钠硫电池模块而言，假如选用为每个单体分配2个开关的计划，就需求96 个开关，即需求48 片AQW214EH,本文的计划关于每一组需求17 个开关，四组总共68 个开关，即34 片AQW214EH,这必将大大减小电路的体积和本钱。
2 单体电压巡检体系的软件仿真及测验
辅佐操控器EP2C8Q208C8N 依据主操控器的操控信号来输出17路信号来操控17个开关，其输入信号为en、oe、a、b、c,别离对应主操控器的5个操控信号，其间en为使能信号，高电平有用，oe为奇、偶操控端，当oe为0时，对奇数编号的单体进行丈量，当oe为1时，对偶数编号的单体进行丈量，不管关于奇数编号仍是偶数编号检测，都有6个电池需求检测，为此需求6个状况，这6个状况便是经过信号a、b、c 来操控的，输出信号为S1、S2、…、S13、O1、O2、E1、E2,这17 个操控信号别离与图1 中的17个开关对应，当输出为低电平时，开关闭合，当输出为高电平时，开关断开。
在Quartus Ⅱ 9.1中，选用Verilog HDL语言对辅佐操控器进行编程，程序规划时，应挑选合理的编码方法，常用的编码方法有：次序编码(也称为二进制编码)、格雷码和独热码，关于小型数字体系规划运用次序编码和格雷码更有用[9].就次序编码而言，有时会有多个位一起发生改动，比方从011变到100时，二进制的每一位都发生改动，然而在电路中要确保多位彻底同步是不太可能的，一旦不同步，便会发生过错的逻辑，而相邻的格雷码之间仅有一位不同，这大大削减了由一个状况转换到下一个状况时电路中的逻辑混杂[10],进步了电路的抗干扰才能，也削减了电路中的电噪声，然后比次序编码愈加牢靠，因而，本文选用格雷码进行编程。
对编写好的程序进行编译和仿真，仿真成果如图3所示，调查a、b、c的波形，可以发现每次改动时，三位中只要一位发生改动，这便是前面所说的格雷码，当oe为低电平时，奇数编号单体两头的开关操控信号为低电平，然后对完结对奇数编号的单体进行检测，当oe为高电平时，偶数编号单体两头的开关操控信号为低电平，然后完结对偶数编号的单体进行检测。仿真的波形成果与之前的剖析彻底符合。
为了验证本规划的可行性，对编号为01~48的单体进行巡检，并将测验成果上传给监控渠道，监控渠道的显现成果如图4所示，常常长时刻测验，发现所规划的体系可以精确地检测编号为01~48的单体电压值，不会发生任何过错的逻辑。
3 结语
本文运用一种改善的开关切换法来完结对钠硫电池模块单体电压的巡检，较为每个单体分配2个开关的计划，能大大减小开关的数目，然后减小了体系的本钱、体积，软件规划时别离对奇数编号的单体和偶数编号的单体进行丈量，然后减小开关的动作次数，下降由此引起的开关损耗，仿真和测验成果均标明该计划实在、可行。
