一種配電網(wǎng)專(zhuān)用24V直流不間斷電源的設計

3.3 電池的參數檢測

1）充電電流I_c和放電電流I_d 當蓄電池處于充電狀態(tài)時(shí)，由于D₄的箝位作用，負載電流I_o完全由充電器提供，此時(shí)R₇的端電壓U_R7=I_oR₇，I_d=0，I_R8=I_o＋I_c，取R₇=R₈則

I_c=（U_R8－U_R7）/R₇；

當由蓄電池單獨供電時(shí)，D₄的箝位作用消失，此時(shí)U_R8=0，I_c=0，因此，I_d=I_o=U_R7/R₇，所以，只要將U_R7和U_R8通過(guò)差分放大器得到0～5V的電流信號，送至PIC16C73的兩個(gè)A/D轉換通道，通過(guò)微處理器的處理，可以檢測任一時(shí)刻的I_c和I_d。

2）電池電壓 由于采用兩個(gè)12V電池串聯(lián)，所以，應分別檢測蓄電池端壓，電壓輸出通過(guò)電阻分壓獲得電壓采樣值。當檢測到電池電壓U_B1（U_B2）出現|（U_B1－12）|/12≥δ₀（δ₀是均衡率，此處取4％）時(shí)，表示該電池電壓充電不均衡，應采取相應的措施。

3）電池溫度 采用AD590溫度傳感器，將溫度采樣值送到單片機，當檢測到電池溫度超過(guò)80℃的時(shí)間大于10min時(shí)，立即撤銷(xiāo)放電控制信號，并將R5的高電平變?yōu)榈碗娖?，使繼電器斷開(kāi)。

4）電池容量 電池容量檢測問(wèn)題一直是蓄電池管理中的難點(diǎn)，通常的做法有:基于電動(dòng)勢的容量預測、基于電池內阻的容量預測、同時(shí)基于電池內阻與電動(dòng)勢的容量預測、基于電流放電率的容量預測、基于電流時(shí)間積分的容量預測等。在本系統中，由于負載的變化遵從I_o=0.2n（n為并聯(lián)負載的個(gè)數），因此，容量檢測采用電流時(shí)間積分的容量預測，會(huì )使檢測簡(jiǎn)單可行。電池放電容量C_Δ=I_ddt，由于負載的投切，電流發(fā)生變化遵從固定的規律，所以C_Δ=0.2n₁t₁＋0.2n₂t₂(n₁t₁，n₂t₂為不同負載作用的時(shí)間)。如果知道電池放電前的初始容量C_o的話(huà)，則變化后的電池容量C_x=C_o－C_Δ。這種方法相對比較簡(jiǎn)單，容易實(shí)現，而且可以采用系統本身所具有的電流采樣電路，無(wú)需外加特殊設備。

3.4 剩余時(shí)間的預測

電池容量預測的目的是為了獲得電池系統能夠提供的工作時(shí)間的相關(guān)信息，因此，實(shí)際上我們只須知道在當前條件下（電壓、電流、溫度）電池系統還能夠提供的工作時(shí)間。在某一時(shí)刻，電壓、電流、溫度值可以測量得到，那么，我們就能預測該電池在此電流下恒流放電的可持續時(shí)間，即系統中有這樣一張表，將電壓分成幾檔，電流也分成幾檔，如表1所列。

表1 電池容量預測表

系統所要做的工作就是將該表填滿(mǎn)，并且根據某一時(shí)刻的端電壓和電流，從該表中計算出該電池在該電流下還能夠運行的時(shí)間。電壓電流的分檔區間的大小決定了電池剩余容量預測的精度。下面以12A·h/12V的鉛酸電池為例來(lái)說(shuō)明該系統的工作過(guò)程。

1）表格的初始化 初始化可以由兩種方法，其一，通過(guò)電池廠(chǎng)商提供的電池放電曲線(xiàn)獲得數據；其二，就是從運行中獲得數據。初始化數據并不需要將表格填滿(mǎn)，但是初始化數據的多寡決定了系統運行初期剩余容量預測的準確度。我們將電流分為4檔：0.05C/0.1C/0.15C/0.2C，而電壓以0.1V分為一檔。

2）修正電壓 在不同的放電電流時(shí)，電池內阻以及極化電壓是不同的，因此，首先必須獲得不同放電電流下的修正電壓。以0.05C為基準，對電池進(jìn)行放電實(shí)驗，得出不同電壓點(diǎn)的修正電壓。

3）預測剩余時(shí)間 根據初始化的結果，獲得預測表中的一部分數據，如果從預測表中已知t(V₁，I₂)時(shí)，預測以I₁放電達到V₁時(shí)剩余的時(shí)間，采用換算公式（2）預測。

t(V₁，I₁)=t(V₁－V_x2＋V_x1，I₂)×I₂/I₁（2）

式中：t(V₁，I₁)是以I₁放電，當電池電壓達到V₁時(shí)剩余的時(shí)間；

V_xn是各電流相應的修正電壓。