海宁市汤浅蓄电池12v38ah

常见汤浅电池事故的发生原因有以下几种：        13716679560   张洁

1. 严重老化引起的开路、单体电压低；
2. 安装或维修时不慎短路造成电弧事故；
3. 散热不良加上电池老化引起的热失控。

目前电池安装现状：
汤浅蓄电池安装方式：
电池架通风散热优于电池柜，一般小系统、小容量、少量电池用电池柜，大容量电池、数量多、大系统用电池架；
电池柜的占地面积比电池架小；
电池维护方面，电池架比电池柜方式易于测量、维护电池单体。

针对热失控：

相比之下，同样是电池老化性能劣化，电池柜比电池架更容易出现热失控。因此，对于电池柜安装的汤浅蓄电池，建议在电池柜内安装电池温度传感器（电池温度传感器一般是UPS的选件，电池温度超过设定点后，UPS会告警并有相应的电池保护措施，如停止均充或通过温度补偿算法略微降低充电电压），以防范事故扩大。

针对开路或单体故障：

对于开路、单体电压低，可以很容易判定，单体电压低可以在放电初期看电池电压稳定后的数值，例如12V 100AH 30节/组，放电电流20A左右，放电开始3分钟后可认为电压稳定了，测量了2个单体，得到单体平均电压12.52V，则12.52*30=375.6V。某次巡检时发现某UPS系统该工况下汤浅蓄电池电压只有372V，感觉不正常，二分法快速定位后，测得故障电池一节，电压只有9.2V，于是标记后，告知客户有1节单体电压落后，建议继续观察，若该单体性能继续劣化（放电时电压明显下降过快）则需要更换，若电压稳定则可以再使用一段时间。

对于组内单体电压差异大，需要通过逐个单体电压检测才能判定，这种情况主要出现在新旧电池同一组内混用的情况，如更换过多个故障单体的电池组（这种情况本应整组更换）。遇到这种情况，立即更换整组电池是最有效的解决方法。
针对意外短路：
针对一些意外事故，例如安装时工具造成的短路，粉尘严重的环境下电池总开关端子上积尘（尤其是含有导电物质的粉尘）造成的拉弧（特别是总开关电池侧端子短路），一般情况是束手无策，即使断开电池总开关也无济于事。只能在设计时，在电池组中间设计一个熔丝（F1），当这种情况发生时，通过熔丝熔断来保护电池组。原理如下图：

个人认为这个熔丝还是比较重要的，只是目前这样做的我还没见到。见到过有在电池总开关电池侧串联熔丝的，很少见，且保护范围有限。

海宁市汤浅蓄电池12v38ah

电路组成框图如图2所示：这是一个闭环控制系统，电流负反馈电路。标准正弦波产生一个频率稳定、对称、失真度低的1KHz正弦波信号。驱动电路把正弦波放大，去推动功放电路，得到正弦交流电流输出。恒流控制电路从功放输出中得到的信号，通过与给定的信号相比较，来调节驱动电路的信号，从而使输出电流保持稳定。

　智能节点为智能型的监控模块，实现对电池组内(总电压48V，单块电压12V或2V)的单块电池端电压、体温、环境温度进行测量。若超出工作范围则进行告警，并将监测数据存储，定期上报监控数据。超限告警信号及时上报，并可接受上位机的轮询。下面仅就智能节点给出详细的设计方案。

硬件组成

　　智能监控节点以89C52为控制器，外围模块包括CAN接口模块、温度测量模块、电压测量模块、告警模块、节点地址选择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接口模块外其余模块均采用串行接口器件，这样就减小了电路体积，降低了电路的硬件成本。



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。目前，具有CAN协议功能的芯片很多，本设计选用常见的PHLIPLE公司的SJA1000独立CAN控制器芯片和82C250 CAN接口驱动芯片。为增强节点的抗干扰能力，SJA1000的TX0和RX0通过高速光耦6N137与82C250相连，电路如图3所示。



图3 CAN接口模块原理图

电压测量模块

　　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的允许输入电压，所以对电压的采集电路要进行特别设计：将串连电池组的各节电池端电压经模拟开关分别引入分压电路进行分压处理，再经电压跟随器进行阻抗变换后送入ADC的差分输入端，转换后的电压数字量输出到单片机的PI口。

　　ADC选用National Semiconductor的ADC0838。 该器件是一种输入端可编程、单端8通道/差分4通道、8位串行ADC，其数据输入输出口可以分时共用。

　　模拟开关选用MAXIM的MAX4613。它是一种四路单刀单掷TTL/CMOS兼容的模拟开关，可单端供电(9~40V)也可双端供电(±4.5~±20V)，与电池组的连接 采用“浮地”方式：每个MAX4613控制两节电池的选通，电源和地分别取两节电池串连后的正极和负极。由于MAX4613的S1、S4和S2、S3的控制极性相反，所以不能采用译码电路，而由单片机的四个I
/O口线经光耦隔离后单独驱动，以保证同时只有一路电池电压接入后级的分压电路。另外，其控制端采用CMOS电平(VL接V+)。

　　分压电路采用三个相同的电阻，分压后的电压约为4V左右。由于使用同一个分压网络，避免了由于分压网络的差异引起各路间的误差。同时模拟转换器采用差分输入从而减少了共模干扰和避免了“浮地”引起的电压不兼容的问题。如果对2V电池采样，可以用6个CD4052模拟开关控制各节电池的选通，每个CD4052控制4节电池，由两个I/O口线经光耦隔离后驱动两个地址选择端，另三个I/O口线经74LS138译码后分别控制六个CD4052的使能端(INH)。

温度测量模块

　　温度测量模块采用美国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连接起来，如图4所示。每个I/O口线可以同时挂接多个DS18S20。

软件的实现

　　软件设计采用模块化编程，系统软件主要分为主程序、数据采集(电压、温度)处理程序和通讯程序。

　　主程序为系统控制程序, 实现对系统进行初始化(包括系统自检、读取本节点地址、电池组电池电压种类、向上位机发送本节点的地址、接收上位机发送的本节点的基准电压值和温度值)和各模块软件的总体调度。

　　数据采集处理程序包括电压采集和温度采集。由于DS18S20的温度转换时间较长(750ms)，所以每次采集先进行温度转换、电压采集，再进行温度的采集。温度转换和电压采集同步进行。每一轮采集后要将数据进行处理，判断是否超过限定值。若正常则判断是否采集了5次，若不是则再次进行采集。这是因为数据的变换是缓慢的，如果正常就没有必要每次都将数据上报，以减少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通信阶段。

　　CAN通信程序负责将采集到的数据发送到CAN控制器，再由CAN控制器负责将数据发送到CAN总线。主要的子程序有：CAN初始化、CAN发送、CAN接收、ADC子程序，DS1820的复位、启动、ROM的搜索、读写等。其中CAN初始化、发送和接收子程序、DS1820的复位、启动、ROM搜索、读写等可参阅后面的参考文献，ADC的转换子程序详见本刊网站。


结语

　　分布式蓄电池智能监测系统智能化程度高、测量准确、能及时发现蓄电池组存在的早期故障。其智能监控节点可以作为对一个台站的多组电池实现分散采集、集中监控的一个组成部分进行联网使用，也可以作为开关电源的一个附属部分与开关电源配套使用。CAN接口可以用RS-232接口代替，以和现有的开关电源的控制主机联接，提高现有电源的性能。