海寧市湯淺蓄電池12v38ah
常見湯淺電池事故的發生原因有以下幾種： 13716679560 張潔
1. 嚴重老化引起的開路、單體電壓低；
2. 安裝或維修時不慎短路造成電弧事故；
3. 散熱不良加上電池老化引起的熱失控。
目前電池安裝現狀：
湯淺蓄電池安裝方式：
電池架通風散熱優于電池柜，一般小系統、小容量、少量電池用電池柜，大容量電池、數量多、大系統用電池架；
電池柜的占地面積比電池架小；
電池維護方面，電池架比電池柜方式易于測量、維護電池單體。
針對熱失控：
相比之下，同樣是電池老化性能劣化，電池柜比電池架更容易出現熱失控。因此，對于電池柜安裝的湯淺蓄電池，建議在電池柜內安裝電池溫度傳感器（電池溫度傳感器一般是UPS的選件，電池溫度超過設定點后，UPS會告警并有相應的電池保護措施，如停止均充或通過溫度補償算法略微降低充電電壓），以防范事故擴大。
針對開路或單體故障：
對于開路、單體電壓低，可以很容易判定，單體電壓低可以在放電初期看電池電壓穩定后的數值，例如12V 100AH 30節/組，放電電流20A左右，放電開始3分鐘后可認為電壓穩定了，測量了2個單體，得到單體平均電壓12.52V，則12.52*30=375.6V。某次巡檢時發現某UPS系統該工況下湯淺蓄電池電壓只有372V，感覺不正常，二分法快速定位后，測得故障電池一節，電壓只有9.2V，于是標記后，告知客戶有1節單體電壓落后，建議繼續觀察，若該單體性能繼續劣化（放電時電壓明顯下降過快）則需要更換，若電壓穩定則可以再使用一段時間。
對于組內單體電壓差異大，需要通過逐個單體電壓檢測才能判定，這種情況主要出現在新舊電池同一組內混用的情況，如更換過多個故障單體的電池組（這種情況本應整組更換）。遇到這種情況，立即更換整組電池是最有效的解決方法。
針對意外短路：
針對一些意外事故，例如安裝時工具造成的短路，粉塵嚴重的環境下電池總開關端子上積塵（尤其是含有導電物質的粉塵）造成的拉弧（特別是總開關電池側端子短路），一般情況是束手無策，即使斷開電池總開關也無濟于事。只能在設計時，在電池組中間設計一個熔絲（F1），當這種情況發生時，通過熔絲熔斷來保護電池組。原理如下圖：
個人認為這個熔絲還是比較重要的，只是目前這樣做的我還沒見到。見到過有在電池總開關電池側串聯熔絲的，很少見，且保護范圍有限。
海寧市湯淺蓄電池12v38ah
電路組成框圖如圖2所示：這是一個閉環控制系統，電流負反饋電路。標準正弦波產生一個頻率穩定、對稱、失真度低的1KHz正弦波信號。驅動電路把正弦波放大，去推動功放電路，得到正弦交流電流輸出。恒流控制電路從功放輸出中得到的信號，通過與給定的信號相比較，來調節驅動電路的信號，從而使輸出電流保持穩定。
智能節點為智能型的監控模塊，實現對電池組內(總電壓48V，單塊電壓12V或2V)的單塊電池端電壓、體溫、環境溫度進行測量。若超出工作范圍則進行告警，并將監測數據存儲，定期上報監控數據。超限告警信號及時上報，并可接受上位機的輪詢。下面僅就智能節點給出詳細的設計方案。
硬件組成
智能監控節點以89C52為控制器，外圍模塊包括CAN接口模塊、溫度測量模塊、電壓測量模塊、告警模塊、節點地址選擇和可選的存儲器模塊等，如圖2所示。為充分利用89C52的接口資源，除CAN接口模塊外其余模塊均采用串行接口器件，這樣就減小了電路體積，降低了電路的硬件成本。
圖2智能監控節點結構圖
CAN接口模塊
CAN總線協議及其特性見參考文獻。目前，具有CAN協議功能的芯片很多，本設計選用常見的PHLIPLE公司的SJA1000獨立CAN控制器芯片和82C250 CAN接口驅動芯片。為增強節點的抗干擾能力，SJA1000的TX0和RX0通過高速光耦6N137與82C250相連，電路如圖3所示。
圖3 CAN接口模塊原理圖
電壓測量模塊
當蓄電池是由4節12V電池串接而成時，其在線端電壓遠高于ADC的允許輸入電壓，所以對電壓的采集電路要進行特別設計：將串連電池組的各節電池端電壓經模擬開關分別引入分壓電路進行分壓處理，再經電壓跟隨器進行阻抗變換后送入ADC的差分輸入端，轉換后的電壓數字量輸出到單片機的PI口。
ADC選用National Semiconductor的ADC0838。 該器件是一種輸入端可編程、單端8通道/差分4通道、8位串行ADC，其數據輸入輸出口可以分時共用。
模擬開關選用MAXIM的MAX4613。它是一種四路單刀單擲TTL/CMOS兼容的模擬開關，可單端供電(9~40V)也可雙端供電(±4.5~±20V)，與電池組的連接 采用“浮地”方式：每個MAX4613控制兩節電池的選通，電源和地分別取兩節電池串連后的正極和負極。由于MAX4613的S1、S4和S2、S3的控制極性相反，所以不能采用譯碼電路，而由單片機的四個I
/O口線經光耦隔離后單獨驅動，以保證同時只有一路電池電壓接入后級的分壓電路。另外，其控制端采用CMOS電平(VL接V+)。
分壓電路采用三個相同的電阻，分壓后的電壓約為4V左右。由于使用同一個分壓網絡，避免了由于分壓網絡的差異引起各路間的誤差。同時模擬轉換器采用差分輸入從而減少了共模干擾和避免了“浮地”引起的電壓不兼容的問題。如果對2V電池采樣，可以用6個CD4052模擬開關控制各節電池的選通，每個CD4052控制4節電池，由兩個I/O口線經光耦隔離后驅動兩個地址選擇端，另三個I/O口線經74LS138譯碼后分別控制六個CD4052的使能端(INH)。
溫度測量模塊
溫度測量模塊采用美國DALLAS公司推出的DS18S20系列單總線數字溫度計，只需要一根導線就可將單片機和DS18S20連接起來，如圖4所示。每個I/O口線可以同時掛接多個DS18S20。
軟件的實現
軟件設計采用模塊化編程，系統軟件主要分為主程序、數據采集(電壓、溫度)處理程序和通訊程序。
主程序為系統控制程序, 實現對系統進行初始化(包括系統自檢、讀取本節點地址、電池組電池電壓種類、向上位機發送本節點的地址、接收上位機發送的本節點的基準電壓值和溫度值)和各模塊軟件的總體調度。
數據采集處理程序包括電壓采集和溫度采集。由于DS18S20的溫度轉換時間較長(750ms)，所以每次采集先進行溫度轉換、電壓采集，再進行溫度的采集。溫度轉換和電壓采集同步進行。每一輪采集后要將數據進行處理，判斷是否超過限定值。若正常則判斷是否采集了5次，若不是則再次進行采集。這是因為數據的變換是緩慢的，如果正常就沒有必要每次都將數據上報，以減少CAN總線上的數據量；若到了5次或數據超限，則對數據打包上傳，進入CAN通信階段。
CAN通信程序負責將采集到的數據發送到CAN控制器，再由CAN控制器負責將數據發送到CAN總線。主要的子程序有：CAN初始化、CAN發送、CAN接收、ADC子程序，DS1820的復位、啟動、ROM的搜索、讀寫等。其中CAN初始化、發送和接收子程序、DS1820的復位、啟動、ROM搜索、讀寫等可參閱后面的參考文獻，ADC的轉換子程序詳見本刊網站。
結語
分布式蓄電池智能監測系統智能化程度高、測量準確、能及時發現蓄電池組存在的早期故障。其智能監控節點可以作為對一個臺站的多組電池實現分散采集、集中監控的一個組成部分進行聯網使用，也可以作為開關電源的一個附屬部分與開關電源配套使用。CAN接口可以用RS-232接口代替，以和現有的開關電源的控制主機聯接，提高現有電源的性能。
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