一种配电网专用24V直流不间断电源的设计

3.3 电池的参数检测

1）充电电流I_c和放电电流I_d 当蓄电池处于充电状态时，由于D₄的箝位作用，负载电流I_o完全由充电器提供，此时R₇的端电压U_R7=I_oR₇，I_d=0，I_R8=I_o＋I_c，取R₇=R₈则

I_c=（U_R8－U_R7）/R₇；

当由蓄电池单独供电时，D₄的箝位作用消失，此时U_R8=0，I_c=0，因此，I_d=I_o=U_R7/R₇，所以，只要将U_R7和U_R8通过差分放大器得到0～5V的电流信号，送至PIC16C73的两个A/D转换通道，通过微处理器的处理，可以检测任一时刻的I_c和I_d。

2）电池电压 由于采用两个12V电池串联，所以，应分别检测蓄电池端压，电压输出通过电阻分压获得电压采样值。当检测到电池电压U_B1（U_B2）出现|（U_B1－12）|/12≥δ₀（δ₀是均衡率，此处取4％）时，表示该电池电压充电不均衡，应采取相应的措施。

3）电池温度 采用AD590温度传感器，将温度采样值送到单片机，当检测到电池温度超过80℃的时间大于10min时，立即撤销放电控制信号，并将R5的高电平变为低电平，使继电器断开。

4）电池容量 电池容量检测问题一直是蓄电池管理中的难点，通常的做法有:基于电动势的容量预测、基于电池内阻的容量预测、同时基于电池内阻与电动势的容量预测、基于电流放电率的容量预测、基于电流时间积分的容量预测等。在本系统中，由于负载的变化遵从I_o=0.2n（n为并联负载的个数），因此，容量检测采用电流时间积分的容量预测，会使检测简单可行。电池放电容量C_Δ=I_ddt，由于负载的投切，电流发生变化遵从固定的规律，所以C_Δ=0.2n₁t₁＋0.2n₂t₂(n₁t₁，n₂t₂为不同负载作用的时间)。如果知道电池放电前的初始容量C_o的话，则变化后的电池容量C_x=C_o－C_Δ。这种方法相对比较简单，容易实现，而且可以采用系统本身所具有的电流采样电路，无需外加特殊设备。

3.4 剩余时间的预测

电池容量预测的目的是为了获得电池系统能够提供的工作时间的相关信息，因此，实际上我们只须知道在当前条件下（电压、电流、温度）电池系统还能够提供的工作时间。在某一时刻，电压、电流、温度值可以测量得到，那么，我们就能预测该电池在此电流下恒流放电的可持续时间，即系统中有这样一张表，将电压分成几档，电流也分成几档，如表1所列。

表1 电池容量预测表

系统所要做的工作就是将该表填满，并且根据某一时刻的端电压和电流，从该表中计算出该电池在该电流下还能够运行的时间。电压电流的分档区间的大小决定了电池剩余容量预测的精度。下面以12A·h/12V的铅酸电池为例来说明该系统的工作过程。

1）表格的初始化 初始化可以由两种方法，其一，通过电池厂商提供的电池放电曲线获得数据；其二，就是从运行中获得数据。初始化数据并不需要将表格填满，但是初始化数据的多寡决定了系统运行初期剩余容量预测的准确度。我们将电流分为4档：0.05C/0.1C/0.15C/0.2C，而电压以0.1V分为一档。

2）修正电压 在不同的放电电流时，电池内阻以及极化电压是不同的，因此，首先必须获得不同放电电流下的修正电压。以0.05C为基准，对电池进行放电实验，得出不同电压点的修正电压。

3）预测剩余时间 根据初始化的结果，获得预测表中的一部分数据，如果从预测表中已知t(V₁，I₂)时，预测以I₁放电达到V₁时剩余的时间，采用换算公式（2）预测。

t(V₁，I₁)=t(V₁－V_x2＋V_x1，I₂)×I₂/I₁（2）

式中：t(V₁，I₁)是以I₁放电，当电池电压达到V₁时剩余的时间；

V_xn是各电流相应的修正电压。