嵌入式铅酸蓄电池组在线监测系统的设计
基于NiosII的蓄电池组在线监测系统的设计
ｅ ｒ自动产生 一些必 需 的仲裁逻 辑来协 调系统 中以上 各 个部 件 的工 作 （ ３块 ＭＵ 从 Ｘ板输 入的 ６ 模拟量 个 信号通 过总线 底板接 人 Ａ ａ ｎＳ ｉｈＦｂ ｃ的 ６个 ｖｌ ｗｔ ａｒ ｏ ｃ ｉ
Ａ Ｎ引脚 ， Ｓ ３ 护接 口通过底 板 转接 到前 面板 ， Ｉ Ｒ ２ ２维 通 过 Ａ ａ ｎＳ ｉ ｈＦ ｂｉ 来 控制 ＭＵ ｖｌ ｗｔ ａｒ ｏ ｃ ｃ Ｘ板上 ６个 ｌ ： ６
类Ｂ ＭＵ都采用 了这 种方 案 。 由于 隔离运放价格 高 ， 所 以也 没有采 用 。一项 很有发 展前景 的技术 已经 应 用 于蓄 电池组 检 测 中 ， 就 是 基 于 Ｎｏ Ｉ的 Ｓ Ｐ 这 ｉ Ｉ ｓ ＯＣ 技术 。Ｎｏ Ｉ ｉ Ｉ是在 Ａ ｅａ的 Ｆ Ｇ ｓ ｈｒ Ｐ Ａ器件 上实 现 的一 种 ３ 处理器 。Ｎｏ ＩＣ Ｕ是 一种 采 用 流水线 技 ２位 ｉｓＩ Ｐ
来 配置 生 成 片上 系统。根据 应用 需要 ， ＳＰ 从 ＯＣ Ｂ ｉ ｅ库 中选择 Ｉ 块 、 储器 、 围接 口和 处理 ｕｌ ｒ ｄ Ｐ模 存 外
器， 并且 配置 生成一 个高 集成 度 的 Ｓ Ｐ Ｏ Ｃ系统 ， 因而
选取 以 下 一 些 模 块 组 成 片 上 系 统 ： ｉ Ｉ３ ｂｔ Ｎｏ Ｉ ２ ｉ ｓ
Ａｂｓｒ ｃ ： ｔｅ ｙ ｃ ｌ ｉ ｏ ｔ ａ ｔ Ｂａｔｒ ｅｌ ｓａ ｃ ｍｍｏ ａ ｋ ｐ ｐ ｗｅ ｑ ｉ ｍｅ ｔ Ｔｈ ｔｔ ｆｔ ｅ ｂ ｔｅ ｙ ｃ ｌ ｓ ｌ ｓ ｎ ｂ ｃ ｕ ｏ ｒｅ ｕ ｐ ｎ ． ｅ ｓａｕｓｏ ｈ ａｔｒ ｅｌ ｅｆｍｕ ｔ ｂ ｎ ｔｒ ｄ ａ ｉ ｌ ｉ ｏ ｄ ｒ ｏ ｎ ｕ ｅ ｏ ｍａ ｒ ｎ ｆ ｅｅ ｔ ｃ ｌ ｏ ｒ ｕ ｏ ｔｃ ｅ ｉｅ．Ｔｈ ｓ ａ ｅ ｅ ｍｏ ｉ ｅ ｖ ｌｄ ｙ ｎ ｒ ｅ ｔ ｉ ｓ ｒ ｎ ｒ ｌ ｕ ｏ ｌ ｃｒ ａ ｐ ｗｅ ａ ｔｍａｉ ｄ ｖｃ ｏ ｉ ｉ ｐ ｐ ｒ ｉ ｔｏ ｃ ｈｅ ｄ ｓｇ ｎ ｍｐ ｅ ｎ ａｉ ｎ ｏ ｎ ｉ ｅ ｔｓｉ ｙ ｔｍ ｏ ａｔ ｒ ａ ｅ ｎ Ｎｉ ｓ Ｉ． ｙ ｔｍ ｎ ｒｄｕ ｅ ｔ ｅ ｉｎ ａ ｄ ｉ ｌ ｍｅ ｔｔｏ ｆ ａ ｏ ｌｎ ｅ ｔ ｎｇ ｓ ｓｅ ｆｒ ｂ ｔ ｙ ｂ ｓ ｄ ｏ ｏ Ｉ Ｓ ｓｅ ｅ
蓄电池在线监测系统的设计与实现
五、结语 蓄电池质量与性能的好坏影响着整一个电力系统能否 安全稳定的运行，所以在蓄电池的监测工作下不可以有半点 的粗心大意。本文叙述了蓄电池里面比较重要的几项属性 应该如何去进行监测，通过这几项属性的监测才可以确保蓄 电池在安全地运作当中。同时就蓄电池的工作特点进行探 讨，要掌握了特性 才 可 以 更 好 地 进 行 监 测 的 工 作 ，还 对 基 于 GRPS 的新型监测系统进行了阐述。严格地把握好蓄电池监 测的关口，对电力系统的稳定运作、提高蓄电池的工作效率、 延长蓄电池的寿命都有着积极的作用。
四、新型的蓄电池监测系统 目 前 对 于 蓄 电 池 的 维 护，一 般 的 监 测 工 作 就 是 日 常 维 护，如保持蓄电池 的 清 洁 度、检 查 接 触 装 置 或 接 触 口 有 没 有 接触不良的问题、导线的连接是否可靠和定期进行蓄电池的 放电充电等等。除了这些日常的监测工作，还有相当一部分 的工作是需要用专门的监测工作来进行对蓄电池实时或者 离线，以便于及时地发现有问题的有故障的蓄电池。现在随 着电力事业的发展，需要在边远的地区建立变电站。这样无 疑增大了对蓄电 池 的 监 测 工 作，由 于 交 通 等 原 因，技 术 人 员 和监测人员很难实时或者日常对在边远地区变电站的蓄电 池进行详细长时间的监测和维护。所以单单依靠现有的蓄 电池在线监测系统是不能给所有电力系统的安全稳定运行 提供保障的。 下面介绍一种加入了高科技元素的新型蓄电池在线监 测系统，就是把蓄电池的监测建设在在线 GPRS 的基础上，利 用高科技网 络 的 信 息 传 播 速 度 快、支 持 庞 大 数 据 的 高 速 传 输、适时在线，按照 流 量 收 费 等 特 点 去 实 现 电 力 系 统 中 蓄 电 池工作状况的实时监控。一旦蓄电池出现了故障和意外，马 上就会以短信息或者 E － mail 的形式发到维修人员或者监控 人员的手机邮箱里面，这一种及时的反馈可以保证蓄电池监
UPS蓄电池在线监测系统的设计
UPS蓄电池在线监测系统的设计王宽;贺昱曜;郑普;陈金平【摘要】The battery is the main component in the Uninterrupted Power Supply (UPS) system. It is a great significance to monitor the battery on-line and know the state of health (SOH) of battery in time, which could improve the reliability of UPS systems. Thus, an on-line monitoring system based on ARM is designed. The system can monitor the battery voltage, current and transfer the values to PC by CAN bus real-time. In this paper, the 2nd order RC equivalent battery model has been employed, the least square algorithm has been adopted to identify the parameters of battery model, the relationship between open voltage and SOC has been appliedto estimate the SOC. The SOH could display by PC software intuitively, which could point out the failure battery timely, prolong the service life of the battery and guarantee the safe operation of UPS system.%蓄电池是UPS系统的重要组成部分，对蓄电池进行在线监测，及时掌握蓄电池的健康状态，对提高UPS系统的可靠性具有重要意义。
铅酸蓄电池在线监测系统
铅酸蓄电池在线监测系统关键字：铅酸蓄电池在线监测系统蓄电池内阻仪蓄电池放电仪蓄电池检测仪当前，蓄电池的检测和监测已逐渐成为一个热点问题，电力系统、电信系统、移动通讯系统及其他信息产业领域都对蓄电池的检测和监测提出了相应的要求，各大生产厂商都在积极开发相关产品。
从信息安全和供电安全角度来说，电池监测本身与电池具有同样的重要性。
在高度现代化的当今社会，很难想象电力网停电、电信网瘫痪给社会政治、经济带来的损失。
为了避免这样的损失，在相应的设备上都使用电池作为备用电源，这样，即使电力网停电，也可以从容地采用其他应急手段，避免重大损失的发生。
电池如同其他电子元件一样，同样存在早期失效问题，而且电池还存在正确运行的问题，电池监测正是要从这两个角度来提高系统的可靠性，也就是说一方面监测可以保证电池处于正确的运行状态，另一方面监测可以发现即将失效的电池。
所以电池监测对重要系统的运行安全具有重要的意义。
电池监测并不是一个新的概念，它的历史几乎同铅酸电池的历史一样长，只是由于电子技术和信息技术的发展才给它注入了新的概念。
从使用者的角度说，仅仅对电池组电压和电池组电流进行监测的产品已经不能满足需要，具有单体电池电压监测乃至具有电池内阻监测的产品正在被越来越多地采用。
另一方面，新技术已经广泛采用，继电器触点式电池切换逐渐消失代之以先进的电子式切换，单片机技术使监测产品具有了强大的功能，数字信号处理技术使监测产品具有更高的精度和更低的成本。
这一领域的各种应用使新一代电池监测产品正从各个角度不断完善。
蓄电池用户最关心的问题是电池监测产品能否满足他们应用系统的安全要求。
而市场上销售的电池监测产品并非都能令用户满意。
从国内外的研究结果来看，单体电池电压监测除了能够发现电池短路和电池断路这样类型的电池失效外，对电池容量下降很难发现，电池容量下降是电池失效的最主要模式，目前只有电池内阻监测可以有效地发现这样的电池。
产品的性能和成本是用户最关心的两个问题。
浅谈蓄电池在线检测系统技术设计方案
浅谈蓄电池在线检测系统技术设计方案摘要：文章通过介绍滁宁城际蓄电池在线检测系统技术设计方案，阐述滁宁城际蓄电池在线检测系统设计方法与理念；对比分析与市域D型车设计的异同。
关键词：蓄电池在线监测；市域车蓄电池作为为车辆提供控制用电的重要系统，能否正常工作将直接影响到车辆的安全运行，在出现问题时能否及时发现并得到妥善处理，将直接关系到乘客的安全。
1.蓄电池在线检测系统介绍本文介绍的蓄电池在线检测系统已经应用于滁宁城际动车项目，不仅能实时监控蓄电池的状态，还能对蓄电池的故障状态进行早期预警，并可将数据上传到车辆管理平台，便于维修人员及时掌握蓄电池的使用维护情况。
2.系统方案设计在列车正常工作时，主控器对蓄电池组总电压、总电流、电池模组单元电压、温度进行测量，根据收集的数据进行分析并依据预设的报警阈值进行告警。
蓄电池组实时数据及告警信息通过以太网上传至车辆，电池组的历史数据可通过以太网传输给车辆。
同时用户可通过PC端软件对数据进行下载与分析，生成相应的监测报告。
2.1主控器主要功能为：1）电池总电压和总电流检测；2）通过以太网与车辆通讯；3）使用以太网接口进行设备维护，方便实现与维护上位机的数据交互。
2.2采集盒：组电压和温度检测接入采集盒，采集盒通过RS485将检测到的数据传输给到主控器。
终端器主要功能为：采集电池组电压和温度检测；1路RS485通讯。
2.3线缆布置：采集电缆通过OT端子与电池极柱体连接，再集中到电气柜的主控器。
端子与电池极柱体连接示意图如下所示2.4采集点布置：电压采样节点布置和温度采样节点的布置如图所示；其中红点：同时采集电压和温度的复合采集点；黄点：只采集电压的采集点。
2.5电流传感器：采用莱姆的霍尔电流传感器LT 308-S6，电流传感器与主控器相连，利用两个M4的螺钉安装在蓄电池电路主回路中。
2.6故障报警：主控器检测主要的报警类型有：①电池组电压过低；②电池组电压过高；③电池组区域过温；④电池组充电过流；⑤电池组放电过流；⑥单组电池电压超压；⑦单组电池电压低压。
蓄电池性能在线监测技术研究与系统设计
蓄电池性能在线监测技术研究与系统设计引言在电力系统中，综合自动化装置、继电保护装置、照明系统等均由直流系统供电。
因此，直流系统的稳定、可靠对系统的安全运行有着及其重要的作用。
蓄电池组在直流电源中充当了后备电源的角色。
在正常工作状态下，充电机对蓄电池充电；当系统中的交流电源失电时，蓄电池立即带负荷运行。
为确保直流系统的可靠性和稳定性，必须实现对蓄电池性能的全面、准确地在线监测。
1 蓄电池在线监测技术基本原理通常，对直流系统蓄电池性能的在线监测是通过对单体电池端电压的测量及核对性放电来实现。
这种测试方法主要是在蓄电池浮充状态下完成，无法反映出蓄电池的真实性能状况，其主要原因是在浮充时，蓄电池性能即使比较差，所测得的端电压也可能是合格的，但其本身的剩余容量无法满足在交流系统停电时的性能需求，极易导致事故范围扩大[1]。
根据IEEE1188-1996技术标准，蓄电池容量与电池内阻有着很大的相关性。
一般情况下，电池容量和内阻成反比，要想对容量进行准确的评估，就需要对蓄电池内阻进行精确的测试。
一套较完善的蓄电池在线监测系统应具备蓄电池组单体电池电压、内阻、充放电电流以及温度的测量功能[1] [2]。
同时，在线监测系统还应能够将蓄电池组的测试信息通过网络传送到监控中心，实现远程监控和信息管理。
1.1 单体电池电压测量对于容量较大的直流操作电源系统，蓄电池多使用108节，单体额定电压为2V的电池串联获取。
其中，单体电池的两端共模电压比较高，往往会超出模拟开关共模电压输入范围，为了消除这一影响，可以通过轮流切换电磁继电器来测量单体电池电压。
考虑到电磁继电器寿命以及动作时间上的弊端，在线监测系统使用BURR-BROWN公司的可承受高共模电压的差分放大器INA148。
图1为测量单体电池电压的原理图。
INA48+15V -15V236-200VmaxINA48+15V -15V236INA48-15V236+200Vmax+15V多路模拟开关U/f 变换器AD652光耦隔离TLP621-1光耦隔离TLP521-4MCC68332单片机Tpu地址选择图1 测量单体电池电压的原理图1.2单体电池温度测量内阻的存在使得电池充放电时会出现温度的变化。
电动车电池检测系统嵌入式论文
嵌入式系统论文题目：电动车智能电池快速检测系统目录1引言 (1)2系统模块设计 (1)2.1STM32 基本外围电路设计 (1)2.2电量指示电路 (3)2.3电源电路设计 (4)2.4报警电路 (4)2.5电池检测电路 (5)2.6LCD显示模块电路设计 (5)2.7复位电路和时钟电路 (6)3程序设计 (7)21引言铅酸蓄电池用填满海绵状铅的铅板作负极，填满二氧化铅的铅板作正极，并用1.28％的稀硫酸作电解质。
在充电时，电能转化为化学能，放电时化学能又转化为电能。
电池在放电时，金属铅是负极，发生氧化反应，被氧化为硫酸铅；二氧化铅是正极，发生还原反应，被还原为硫酸铅。
电池在用直流电充电时，两极分别生成铅和二氧化铅。
移去电源后，它又恢复到放电前的状态，组成化学电池。
铅蓄电池是能反复充电、放电的电池，叫做二次电池。
它的电压是2V，通常把三个铅蓄电池串联起来使用，电压是6V。
汽车上用的是6个[2]铅蓄电池串联成12V的电池组。
铅蓄电池在使用一段时间后要补充蒸馏水，使电解质保持含有22～28％的稀硫酸。
电动车采用铅酸蓄电池是从生产难度、成本、可靠性等多方面考虑的结果。
铅酸蓄电池其基本特点是使用期间不用加酸加水维护，电池为密封结构，不会漏酸，也不会排酸雾，电池盖子上设有单向排气阀(也叫安全阀)，它作用是当电池内部气体量超过一定值(通常用气压值表示)，即当电池内部气压升高到一定值时，排气阀自动打开，排出气体，然后自动关阀，防止空气进入电池内部。
阀控铅酸蓄电池与汽车等用的普通铅酸蓄电池相比有二个主要特点：一是密封；二是干态。
密封是指基本无酸雾排出。
一般情况下阀控铅酸蓄电池在运行（充放电）过程中是“零排放”，只有在充电后期蓄电池内的气体压力超过安全阀的开放压力时才为有少量的氢和氧混合气体排放，此时有过滤材料滤去了带出的少量酸雾。
干态是指阀控铅酸蓄电池没有自由流动的电解液，可以任何方向放置，不怕颠簸、碰撞，即使外壳破裂也不会有酸漏出。
网络化蓄电池运行参数在线监测系统的设计
摘
要： 阀控 铅酸蓄 电池被广 泛用作通 信等 系统 的后备 电源 ， 其健康状 态关 系到市 电中断情况下 整个系统 的稳定运行 。研
究并设 计 了 １ 个 包括多个 现场监测 点和 区域监测服 务 中心 的网络化 蓄电池运 行参数 在线 实时监 测 系统 。现 场监测 点基 于 嵌入式 微控制 器 ， 完成每节 蓄电池 的运行参数 的高精 度测量 与分析 ， 并将每节 蓄 电池 的运行参 数 通过传 输 网络实 时传送 至 区域 服务 中心 。 区域服 务 中心 负责每节 蓄 电池 的运行参 数的数据存 储 、 查询 、 健康分 析和 告警 等功 能 ， 实 现远 程监测 管理 。 实验 结果表 明 ， 系统各个参 数 的测 量误差 均在 ０ ． ９ ％ 以内 ， 功能满 足现场 要求 ， 操作方 便 。
Ｚ ｈ ａ ｎ ｇ Ｊ ｉ ａ ｘ ｉ ｎ ｇ Ｃ ｈ ｅ ｎ Ｘｉ ａ ｏ ｈ ｕ ｉ Ｙ ａ ｎ ｇ Ｙａ ｎ ｃ ｕ ｎ
（ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ａ ｕ ｔ ｏ ｍ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， Ｎ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｐ ｏ ｓ ｔ ｓ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｌ ｅ ｃ ｏ ｍ ｍ ｕ ｎ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ， Ｎ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ ２ １ ０ ０ ２ ３ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｖ ａ ｌ ｖ ｅ ｒ ｅ ｇ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｌ ｅ ａ ｄ — ａ ｃ ｉ ｄ ｂ ａ ｔ ｔ ｅ ｉ ｒ ｅ ｓ（ Ｖ Ｒ Ｌ Ａ）ａ ｒ ｅ ｗ ｉ ｄ ｅ ｌ ｙ ｕ ｓ ｅ ｄ ａ ｓ ｂ ａ ｃ ｋ ｕ ｐ ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ ｓ ｕ ｐ ｐ ｌ ｙ ｉ ｎ ｔ ｅ ｌ ｅ ｃ ｏ ｍｍ ｕ ｎ ｉ ｃ ａ －
蓄电池智能检测系统设计
摘要铅酸蓄电池组是许多交通工具的动力源或应急电源，因此电池组的性能将直接关系到交通工具的正常运行。
为了提高蓄电池的使用寿命，保证其可靠运行，需要经常对蓄电池参数进行严格测量，以确保蓄电池组处于最佳的工作状况。
以往，蓄电池参数的测量都是人工完成的。
人工测量速度慢，测量精度不高，而且有害气体影响人体健康。
为减少工人的劳动强度，保障测量人员身体健康，提高测量速度和测量精度，对蓄电池参数进行自动测量显得尤为重要。
由于受环境限制，要求系统简小而且实用，方便对单一电池进行维修和日常的维护，因此本次设计的是检测一路蓄电池端电压的系统。
监测系统是以AT89C51单片机为核心，其工作性能优良，使用灵活、功耗低，是一个性价比较高的芯片。
数据采集完成后选用ADC0809进行电压信号的模数转换，测量数据在LCD1602上显示，通过MAX232电平转换电路将测得的电压数据传到PC机上显示、存储。
关键词：单片机；铅酸蓄电池；智能检测；显示；通讯AbstractThe lead-acid storage battery group is the drive power supply or contingency power supply for many traffic tools．So the performance of the storage battery group is directly related to the normal running of traffic tools．It is necessary to measure batteries’ parameters accurately and frequently in order to enhance their lives，run them reliably and ensure the batteries in the optimal working states．In the past the testing of the storage batteries’parameters was completed artificially．However this method has many disadvantages．It’s slow to test batteries artificially，the measurement precision is low，and the surroundings of storage battery cabin are very harmful to people’s health．So it’s very important to design a device which can test batteries automatically．Because suffer environmental restrictions, request system, convenient and practical Jane small on a single battery for repair and routine maintenance of the design, so the battery voltage is the system test all the way. Monitoring system based on AT89C51, its work fine performance, use agile, low power consumption, is a high cost performance chip. Data collection after the completion of the ADC0809 voltage signal selection in frequency-field on LCD1602, measurement data display, through MAX232 level measured transform circuit will the voltage upload data PC computer display, storage.Key W ords：Single—chip computer；Lead-acid battery；Intellectual detection system；Display; communication目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1铅酸蓄电池的简单介绍 (1)1.2铅酸蓄电池检测系统简介 (3)1.3进行铅酸蓄电池研究的主要意义 (3)2 硬件部分主要芯片简介 (5)2.1单片机AT89C51 (5)2.2液晶显示芯片LCD1602 (8)2.3模数转换芯片ADC0809 (10)2.4锁存器扩展并行输出口74LS373 (12)2.5电平转换芯片MAX232 (14)3 硬件部分设计 (16)3.1硬件部分原理框图 (16)3.2最小系统电路 (18)3.3电压测量电路 (20)3.4显示电路 (21)3.5通讯电路 (23)4 软件部分设计 (25)4.1系统总程序设计 (25)4.2电压测量A/D转换程序设计 (26)4.3显示程序设计 (29)4.4通讯程序设计 (32)结论 (34)致谢 (35)参考文献 (36)附录1 蓄电池智能检测原理图设计 (37)附录2 蓄电池智能检测PCB图设计 (38)附录3 蓄电池智能检测程序设计 (39)1 绪论交通工具用动力蓄电池通常由多节单体电池串联或者并联构成，一般串联的单体电池数可达到十至几十个单体电池电压一般是12V，总电压在100V以上，总容量在100Ah 以上。
基于嵌入式系统的铅酸蓄电池充电控制器设计.
基于嵌入式系统的铅酸蓄电池充电控制器设计绪论铅酸蓄电池作为一种可重复使用的储能设备得到了广泛的应用，但是充电一直是影响其使用寿命的关键问题。
因此，本文致力于研究并设计一种快速、安全、智能的蓄电池充电控制器。
本文根据充电系统的功能要求和技术指标，进行了总体方案设计。
蓄电池充电控制器的控制方式采用基于时下最常用的嵌入式ARM7 微处理器LPC2292的数字控制。
充电系统采用多模式充电控制策略，分别为激活充电、大电流快速充电、过充电和浮充电四种模式。
根据充电系统的总体方案，对充电控制器的硬件和软件进行了详细的设计与实现。
硬件部分主要充电控制器的驱动电路，采样电路，保护电路以及辅助电源的设计。
软件部分主要包括介绍了μC/OS -II 实时操作系统在ARM7上的移植和各个软件模块包括A/D 采样、控制器数据的处理以及数据在LCD 显示等程序的实现。
关键字：嵌入式；铅蓄电池；充电控制器；LPC2292ABSTRACTAs a reusable energy storage device to the lead-acid battery has been widely used, but the charge has been a key issue is the impact of its useful life. Therefore, this paper is committed to research and design a fast, safe, smart battery charge controller.According to the charging system functional requirements and technical specifications, the design of the overall program. Battery charge controller control among the most commonly used embedded ARM7 microprocessor LPC2292-based digital control; charging system using multi-mode charging control strategy, were activated charging, high-current fast charge, over-charge and floating charge four mode. According to the general scheme of the charging system, a detailed design and implementation of the hardware and software of the charge controller. The hardware part of the main charge of the driving circuit of the controller, the sampling circuit, the protection circuit and an auxiliary power supply design. The software part includes ARM7 transplant of μC / OS-II real-time operating system and software modules, including the A / D sampling, the controller data processing and data in the LCD display program realization.Keywords: embedded; lead-acid batteries; charge controller; LPC22921 绪论 (1)1.1 研究背景及意义 (1)1.2 蓄电池充电装置的研究现状 (1)1.3 蓄电池充电方法的研究 (2)1.3.1恒流充电方式 (2)1.3.2恒压充电方式 (2)1.3.3浮充方式 (2)1.3.4涓流充电方式 (3)1.3.5分阶段充电方式 (3)1.4本文研究内容 (3)2 蓄电池充电控制器的总体方案设计 (4)2.1 充电控制器的功能和技术要求 (4)2.2 蓄电池充电控制器的总体方案 (4)2.3 充电主电路拓扑结构分析 (5)2.4 系统控制方式的分析与选择 (6)2.5 蓄电池充电方法的选择 (7)3 嵌入式ARM 及LPC2292 微处理器介绍 (9)3.1 嵌入式系统概述 (9)3.1.1 嵌入式系统的定义 (9)3.1.2 嵌入式系统的特点 (9)3.2 嵌入式系统的现状和发展趋势 (10)3.2.1 嵌入式系统的发展现状 (10)3.2.2 嵌入式系统发展的未来趋势 (10)3.3 常用微处理器 (11)3.4 ARM MCU 介绍 (11)3.5 ARM7 介绍 (12)3.5.1 ARM7 系列 (12)3.5.2 ARM7TDMI 介绍 (12)3.6 LPC2292 微处理器简介 (13)4 基于嵌入式的充电控制器的硬件设计 (16)4.1 接口电路设计 (17)4.1.1时钟电路及复位电路 (17)4.1.2 JTAG 调试接口电路 (18)4.1.3 LCD 串行接口设计 (18)4.1.4 RS232 接口设计 (19)4.2驱动电路的设计 (20)4.3 采样电路设计 (21)4.3.1输入电压采样电路 (21)4.3.2蓄电池端电压采样电路 (22)4.3.3蓄电池充电电流采样电路 (22)4.3.4蓄电池温度采样电路 (23)4.4保护电路设计 (24)4.5电源电路设计 (24)5 嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ (26)5.1嵌入式操作系统 (26)5.1.1 操作系统概述 (26)5.1.2 μC/OS-Ⅱ的特点 (26)5.2 μC/OS-Ⅱ的移植 (28)5.2.1 μC/OS -II 的文件体系 (28)5.2.2 μC/OS-Ⅱ的移植内容 (29)5.2.3μC/OS-Ⅱ在系统中的应用 (29)5.2.4μC/OS-Ⅱ的消息邮箱 (30)6 系统软件设计与实现 (31)6.1 系统软件的总体结构 (31)6.2 应用μC/OS -II 的必要准备 (31)6.2.1 定义任务优先级 (31)6.2.2 定义任务栈空间 (31)6.2.3 定义消息邮箱 (32)6.2.4 μC/OS -II 的基本函数 (32)6.3 主控模块及其流程图 (33)6.4 主任务模块及其流程图 (34)6.4.1 A/D 采样模块软件设计 (34)6.4.2 数字滤波模块软件设计 (34)6.4.3 充电模式的设计 (35)6.4.4 LCD 显示任务模块及其流程图 (35)7 结论 (37)参考文献 (38)致谢 (39)1 绪论1.1 研究背景及意义自从1859 年法国科学家普朗特以铅为电极制成铅酸蓄电池以来，铅酸蓄电池经过一百多年的发展与完善，已经成为世界上广泛使用的一种化学电池，铅酸蓄电池由于其成本低、容量大、安全可靠等特点，在通讯、铁路、军事、电动汽车、光伏发电等各个领域都有广泛的应用，逐渐发展成为社会生产和人类生活中不可缺少的设备。
铅酸蓄电池在线监测与维护系统设计
比高等特点， 广泛用作启动型铅酸莆电池、 同定型铅酸蓄电池、
目前 ，很多装运机械中的铅 酸蒂 ｌ 乜 池长期使用周一种密
牵 引型铅酸蓄 ｌ 乜 池等 。但在使用和存放过程中由于多种原 因 度的 ｌ 乜 解液 ，这不利于延长 蓄Ｉ 【 ｌ 池使用寿命 。不同的环境温
致 使 蒂 电池 使用 寿命 缩 短 甚 至 失 效 。本 文 针 对 蓄 电池 叉 车 中 度下 电解液 的密度有不同的要求 ， 冬季时， 电解液密度过低既 的 牵 引 型铅 酸蓄 电池 开发 了一 套 在 线监 测 和 维 护 系 统 ， 可有 不能保证有效 的电容量， 又可能冻裂外壳 ： 夏季时 ， 电解液密
不 当充 电是影响 电池 使用寿命 的重要因素。 目前常用的 解液液面应高于隔板项部 ｌ ０ － ２ ０ ａｍ， ｒ 过低会使 极板裸露而不 莆『 乜 池充 电方式主要有恒 流型和恒压型，其充 电电流或电压 再具有 ｌ ＝ ｌ 王 化学活性 ， 无法正常使用 ， 从而降低 电池寿命 。 和充 电时间可根据蓄 电池类型 、 使用环境等因素预先 设定 ， 但 １ ． ４电 池平 衡 性 在充 电过程 中由于对蓄屯池的状态缺乏实时监控 ，因此不能
程 度 上 大 大 减 少 了 生产 中水 电能 源 的 浪 费 ，保 证 了烧 结 设备 体地位。 运行中水电能源 的合 理利用 ，提高 了整个钢铁厂生产技术水 平， 促 进 钢 铁 厂 的现 代 化 发 展 。
参考文献：
２ ． ８自动化生产操作 现在钢铁厂烧 结工艺中已不再过多运用人工操作烧结生
套铅 酸蓄电池在线监测与维护系统， 该系统可有效监测蓄电池使用状态并制定科 学合理 的维护保养 策略。 关键词 ： 铅酸蓄电池
中图分类号： Ｔ Ｍ９ １ ２
嵌入式电能在线监测系统的设计
ｍａｔｒ ｓ ｖ Ｐ ｈ ｒｗａｅ ｔ ｃｕｅ， ｈｃ ｓ ｄ ｖ ｌｐ ｄ ｔａ ９ ５ ｃｏ ｏ ｔ ｌ ｒｓａ ｅ Ｃ Ｕ） ｌｙ ｌ ｆＡＣ ｓｍｐｉｇ ａ ｄ ｓｅ－ ｌ ｅ Ｃ Ｕ ａｄ ｒ ｓ ｕ ｔｒ ｗ ｉｈ ｉ ｅ ｅｏ ｅ ｈ ｔ８ Ｃ ２ ｍｉｒｃｎｏｅ ｕ ｎ
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嵌入式 电能在 线监测 系统 的设计
习 博， 方彦 军
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基于嵌入式的变电站蓄电池远程监测平台的设计与实现
基于嵌入式的变电站蓄电池远程监测平台的设计与实现0引言变电站蓄电池是变电站电力电源断电后的最后一道保护屏障，其运行状态关系到供电系统的安全性，因而对变电站蓄电池的监测也是保障电力系统稳定运行的重要措施之一。
本文基于ARM嵌入式实现对蓄电池实时、智能的远程数据测量与控制。
嵌入式微处理器有许多种流行的处理器核，其中ARM以其小体积、高性能、低成本、低功耗等特点而得到广泛的应用，它已成为移动通信、手持设备、多媒体数字消费等嵌入式解决方案的RISC标准。
根据嵌入式处理器类型还需配备一定的嵌入式操作系统。
国外操作系统已经从简单走向成熟，有代表性的主要有VxWorks、WindowsCE、Linux等。
其中Linux操作系统具有开放的源代码、良好的用户界面、丰富的网络功能、可靠的系统安全、标准丰富的API、良好的可移植等优点，受到全球计算机人员的关注。
本文以ARM9系列处理器为核心的工业级开发板及Linux操作系统为基础平台进行开发，所设计的蓄电池监测平台具有实时性强、稳定性高、可互操作性等优点，而且具有良好的可扩充性，为进一步开发与研究提供了便利。
1远程监测系统结构远程监测系统的硬件一般由现场量测终端、传输通道和远程计算机三大部分。
测量终端的任务就是采集被监测对象的测量和状态量等数据，对数据作简单的处理后按通讯规约传送给计算机，并接收上位机下达的命令，对现场设备进行控制。
传输通道是指信号传送时所经过的通道，即传输媒体[1]。
本文设计所基于的硬件结构包括TM模块、CM模块和PC模块三个部分，如图1所示。
TM模块即数据采集与控制输出板，采用C8051单片机及ADC模/ 数转换器等外围器件，对现场数据采集并对数据作简单的处理。
PC模块即远程计算机，作为远程监测及控制平台。
CM模块即ARM开发板采用ARM9处理器，集中处理数据和与远程机的通信等。
CM模块中嵌入式芯片是一个嵌入。
蓄电池在线监测仪设计方案
蓄电池组在线监测仪技术方案2009年9月本系统采取对单电池检测的方式，由数据采集单元（A/D和开关量输入）、数据存储单元（Flash）、控制单元（MPU）、人机接口单元（按键、指示灯和液晶显示）、电池防盗单元和通信单元六个基本单元组成。
系统框图如图1所示。
图1本系统能对存在失效的蓄电池做出警报，并对需要激活（活化）的蓄电池做出预警，通过测试单个蓄电池充放电时的电压变化曲线的方法自动检查每节电池单体的状况，并可靠地预测出它们的性能。
设计分为两个阶段进行：·第一阶段进行核心功能的设计，即各种数据信号采样与分析、存储和报警功能，按键、指示灯和液晶屏的设计以及通信功能的实现。
·第二阶段完成本系统剩余部分的开发，即防盗摄像头的设计，USB数据导出功能的设计以及系统可靠性的提升等。
1.系统功能简介（1）检测功能·可实现单个电池充放电电压的检测功能；·可检测电池组的整组电压；·可检测电池组和单个电池的容量；·可检测蓄电池表面的环境温度。
（2）分析功能·自动对所采集的蓄电池参数进行分析，所有分析功能由本系统独立完成，无需后台软件支持；·能对以下内容进行分析并得出结果：分析所测得单个蓄电池充放电时的电压变化曲线，找出失效蓄电池和需要激活（活化）的蓄电池，得出结论（电池是否需更换、还能用多长时间）；对浮充电压进行分析，判断充电电源电压是否过高或过低；对温度进行分析，判断是否超限。
系统分析速度快，5分钟内可以得到分析结果。
（3）液晶屏显示功能·液晶屏显示，全中文菜单提示，操作简便，智能化程度高；·能显示所有所检测的内容，包括：失效电池号和需激活（活化）电池号及整组电压和电池温度是否超限（当前数据和历史数据），蓄电池充放电电压变化曲线。
（4）人机互交功能可通过按键实现人机互交，操作简单方便。
（5）报警功能·报警方式：GSM短信报警；·报警内容：失效电池号、需激活（活化）电池号、整组电压及电池温度是否超限，盗窃事件发生时，给出报警。
蓄电池检测系统设计
蓄电池检测系统设计蓄电池作为一种供电方便、安全可靠的直流电源广泛应用于电力、石化、通讯等领域，为获得较高的电压，常用多节蓄电池串联工作方式。
由于单体蓄电池特性的差异，在运行一段时间后，电池组中个别电池性能变差，进而失效，造成电池组整体性能下降，导致整个系统的可靠性降低，且蓄电池是一种化学反映装置，内部的化学反映不易及时发现，因此有必要对蓄电池的运行状态进行实时在线监测。
1.1 本课题研究的意义蓄电池作为一种化学电源，1860年普兰特首次发明了实用的蓄电池以来，蓄电池以其价格低廉、易于浮充使用、电能效率高、电源独立性好、可移动等优点被广泛应用于发电厂、变电站、邮电通讯系统、汽车、船舶、铁路客车等各个领域。
随着经济的迅速发展，电力系统和通信系统发挥着越来越重要的作用，由蓄电池组、充电浮充电装置以及馈电支路开关和熔断器等组成的直流系统是发电厂、变电站和通信基站中的一个重要组成部分，其工作状况的好坏直接影响到电力系统和通信系统的安全、可靠和高效运行。
而蓄电池组作为直流系统向外供电的唯一设备，为电力系统和通信系统中的信号装置、继电保护装置和控制装置等重要负载提供工作电源，其性能的好坏直接关系到电力系统和通信系统的安全可靠性。
因此为了确保用电设备即使在交流电源全部中断的情况下也能正常安全连续运行，必须保证蓄电池组的运行状态性能良好，在发生火电中断时能够有足够的放电容量，所以重视和加强对蓄电池的维护工作，特别是对蓄电池实施实时在线监测意义重大。
1.2 国内外发展状况随着科学技术的发展，特别是单片机和计算机在智能化控制方面的应用，以及在变电站综合自动化系统等方面研究的深入，关于蓄电池的自动化监测问题也提到日程上来。
近几年以来，很多人开始研究蓄电池的自动化监测。
蓄电池监测系统中，主要内容是对单电池电压的监测。
其中，关于温度和电流的测量都属常规测量，而且在这些方面的测量技术都已成熟。
在电压的测量方法上，对单个电压量的测量方法非常简单。
蓄电池组在线检测系统的设计及研究的开题报告
蓄电池组在线检测系统的设计及研究的开题报告一、研究背景及意义随着电力行业不断发展，蓄电池组在电力系统的重要性越来越凸显。
蓄电池组作为电力系统的备用电源，不仅能保障电力系统的正常运行，还能为电力系统的稳定性和安全性提供必要保障。
但是，由于蓄电池组使用寿命较短，且存在一定的失效率，因此需要建立一套有效的蓄电池组在线检测系统，早期发现蓄电池组的故障和失效，并及时采取措施，以保证电力系统的正常运行和安全性。
目前国内外已有许多关于蓄电池组检测技术的研究，如基于电化学阻抗谱的蓄电池组状态评估技术、基于微波检测的蓄电池组寿命评估技术等。
但是，这些技术存在的问题是成本高、可靠性差等。
因此，需要设计一套可靠且成本较低的蓄电池组在线检测系统，以应对电力系统对蓄电池组寿命和稳定性的要求，保障电力系统的正常、稳定运行。
二、研究内容本研究旨在设计和研究一套可靠且成本较低的蓄电池组在线检测系统，具体包括以下内容：1. 系统框架设计：根据蓄电池组的特点和检测要求，设计系统的整体框架，包括硬件及软件设计。
2. 信号采集模块设计：根据蓄电池组的工作原理，设计信号采集模块，获取蓄电池组的实时电压、电流等参数，并将数据传输给上位机进行处理。
3. 数据处理模块设计：对信号采集模块采集到的数据进行处理，利用智能算法对蓄电池组进行状态评估，发现蓄电池组的故障和失效。
4. 上位机软件设计：设计上位机软件，用于实时显示蓄电池组的状态信息和检测结果，实现对蓄电池组进行远程监控。
三、研究方法本研究采用实验室实测与仿真相结合的方式进行研究。
1. 实验室实测：在实验室中搭建蓄电池组测试平台，进行实验室实测，获取蓄电池组的真实状态参数，并采集蓄电池组的电压、电流等信号。
2. 仿真技术：利用仿真技术对连通状态、容量、内阻等蓄电池组参数进行仿真，验证所设计的蓄电池组在线检测系统的可靠性。
四、预期结果通过本研究，预期实现以下目标：1. 实现一套可靠、成本低的蓄电池组在线检测系统，实现对蓄电池组状态的实时监测和评估。
基于Nios Ⅱ的蓄电池组在线监测系统的设计
基于Nios Ⅱ的蓄电池组在线监测系统的设计秦文姬;黄国兵【期刊名称】《微处理机》【年(卷),期】2011(32)6【摘要】蓄电池组是一种常用的后备电源设施.为确保电力系统自动化设备不间断地运行,蓄电池组自身的运行状态必须得到有效监控.介绍了一种基于Nios Ⅱ软核的蓄电池组在线监测方法.系统在Cyclone系列EP1C12Q芯片上,采用了Nios Ⅱ来配置核心处理器,并提出了一种抗高共模电压的模拟量信号过程通道,实现了对蓄电池电压的在线检测.该系统具有高可靠性、高效率、低功耗和低成本等特点.%Battery cell is a common backup power equipment. The status of the battery cell self must be monitored validly in order to insure normal run of electrical power automatic device. This paper introduce the design and implementation of a online testing system for battery based on Nios Ⅱ. System uses soft IP processor Nios Ⅱ to configure CPU at Cyclone series chip EPlC12Q,and prompts an analog signal acquisiting process channel which can against high common mode input voltage to fulfil the measurement for battery cell voltage. This system has many advantages such as high reliability high efficiency low Power and low cost,etc.【总页数】4页(P73-76)【作者】秦文姬;黄国兵【作者单位】西安工程大学计算机科学学院,西安710048;西安工程大学计算机科学学院,西安710048【正文语种】中文【中图分类】TP368.1【相关文献】1.嵌入式铅酸蓄电池组在线监测系统的设计 [J], 吴铁庄;任武2.基于CAN总线的锂原电池组在线监测系统设计 [J], 刘志伟;荆有泽3.基于WSN的蓄电池组内阻在线监测系统设计 [J], 吕景美;袁浩4.面向通信基站的蓄电池组在线监测系统设计 [J], 唐旺祥;沈国平;何衍5.基于STM32单片机的锂电池组参数在线监测系统 [J], 丁小琦; 唐姚懿; 吴豪; 茅晓怡; 张胜因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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拟开关ＡＤＧ４０９ＢＲ选通相应测试电路，进行模／数 转换，得到ＣＰＵ、ＣＰＬＤ所能识别的数字信号，并 进行逻辑运算，输出各种控制信号供其他电路使
用，如图７所示，Ａ／Ｄ电路基准电压为１．２５
Ｖ。’
一２７—
万方数据
Ｐ０ ０，ＡＤＯ Ｐ０ ｌ，ＡＤｌ
翌竺灌竺
Ｐ０ ２／ＡＤ２
嵌入式铅酸蓄电池组在线监测系统的设计
吴铁庄 军事交通学院 任武 天津３００１６１
摘要：介绍了铅酸蓄电池的基本工作原理，分析了国内外铅酸蓄电池组监测技术的研究现状，设计了一 种铅酸蓄电池组在线监测装置，实现对蓄电池组性能参数和状态的实时监测，为电池安全运行及日常维护工作 提供主要的数据依据，对保证蓄电池机械的技术效能具有重要的意义。 关键词：嵌入式铅酸蓄电池组；在线监测系统；设计 中图分类号：Ｕ４６４．９＋３ 文献标识码：Ａ
ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ ｌｅａｄ—ａｃｉｄ ｂａｔｔｅｒｉｅｓ
ａｔ
ｈｏｍｅ ａｎｄ ａｂｒｏａｄ．Ａｎ Ｏｉｌ－ｌｉｎｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｌｅａｄ・ａｃｉｄ ｂａｔｔｅｒｉｅｓ
ｄｅｓｉｇｎｅｄ
ｆｏｒ
ｒｅａｌ ｔｉｍｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｏｆ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｐａｒａｍｃｔｅｒｓ ａｎｄ ｓｔａｔｕｓ，ｗｈｉｃｈ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｍａｉｎ ｄａｔａ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｂａｔｔｅｒｙ ｗｅｌｌ
Ａ：反相输入端的基准电压Ｕ陀＝Ｅ—Ｕｚ，上限比较 器Ａ。同相输入端的基准电压Ｕ。。＝巩尺ｐ／（Ｒ。＋Ｒ。） ＋ｕＲ２＝ＫＵｚ十ｕＲ２。可见：当“ｉ＜ＵＩｉ２时，Ｕｏｌ＝
保持放大电路ＡＤ５８２由两级集成运算放大器Ａ１和
Ａ２（Ａ２的反相输入端与输出端相连）、ＮＭＯＳ场 效应晶体管模拟开关ｓ及其与门控制电路ＤＧ组 成。实际应用时，ＡＤ５８２的引脚３和引脚４之间外 接１００ ｋＱ电位器用于失调调零，引脚６外接保 持电容Ｃ（０．００１～０．０ｌ斗Ｆ），其大小与采样频
图１嵌入式系统构架
时钟控制ＴＬ４３１变换，得到一个矩形方波，通过 滤波整形放大电路得到标准的交流信号源，如图
３、图４所示。
如图２所示，嵌入式蓄电池组监测系统采
用模块化设计，主要由主控模块、信号采集模块、
匦圈印 匝查囝巨型巫囝匝重囝 匝妄区南卤
ｔ
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ｙ
Ｅ查习
图２硬件系统结构图
图３电阻采集电路
１０Ｖ 尺ｆ １％
ａｓ
ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｓａｆｅｔｙ ａｎｄ ｄａｉｌｙ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ，ａｓ
ａｎｃｅ
ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ
ｉｍｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｅｎｓｕｒｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｐｅｒｆｏｒｍ—
ｏｆ
ｂａｔｔｅｒｙ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｍｂｅｄｄｅｄ ｌｅａｄ・ａｃｉｄ ｂａｔｔｅｒｉｅｓ；ｏｎ—ｌｉｎｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ；ｄｅｓｉｇｎ
蓄电池管理系统，对蓄电池进行分析、管理和控 制，以利于蓄电池的维护，延长蓄电池的使用
的电池串联使用，加剧了亏损蓄电池使用寿命的
减少，同时也影响其他蓄电池的使用寿命。因此，
寿命。
１．２国内研究现状 国内的蓄电池在线监测技术尚处在摸索发展 阶段。目前，国内的蓄电池在线监测技术主要用 于监测蓄电池的电压、内阻。国内已开发出在线 电池检测仪，如上海顺盟生产的ＳＭＩＴＢ９１５、杭州 华塑加网络科技的ＨＢＡ一１００１、西安柯蓝公司的 ＣＲ—ＡＣ２４／０５等产品。这些产品可对整组电池进行 放电检测，检测精度较高，但在进行电池容量测 试时，必须将电池组与电源分离，这消弱了电池 组的后备完好性。
数据存储器保存，将采样值实时显示在液晶
屏上。
电池性能诊断程序对采样数据做进一步的分
析处理，判断蓄电池当前所处状态。根据蓄电池 组所处状态（浮充、放电或充电），调用相应的失 效模式来判断当前的电池状况，对超限的数据发
Ｖ。
内阻测量：使用高精密运放构成差分电路，
并采用模拟开关ＣＤ４０５２和程控运放ＰＧＡｌ０３，实 时控制放大器的放大增益，经过多级带通电路滤 波，使输出信号达到标准要求。 电流测量：采用外接一双极性－．Ｉ－１２ Ｖ电源的 开环霍尔电流传感器，经过整形衰减滤波，进入 道。因此选用最高采样频率为１００ ｋＨｚ、转换精度 为１２位的△／Ｄ转换器作为采样器件。 ３）信号比较 信号比较电路如网６ａ所示，它由两个电压比 较器和一个与非门构成。电源Ｅ和稳压管Ｋ以及
率和精度有关，引脚１２输入控制信号ｕ。。图５
中，ＡＤ５８２的采样、保持输出信号“。送人模／ 数（Ａ／Ｄ）转换器ＡＤ５７１的模拟量输入端， ＡＤ５７１的状态输出端与ＡＤ５８２的控制信号输入 端相连接。Ａ／Ｄ转换器启动后，状态输出端为 低电平，控制ＡＤ５８２内的开关ｓ断开，ＡＤ５８２ 处于保持状态，当Ａ／Ｄ转换器对模拟输入量的 转换过程结束时，状态输出端立即变为高电平， 使ＡＤ５８２内的开关ｓ闭合，ＡＤ５８２处于信号采 样状态。 ２）模／数（ＡＭＤ）转换 ＡＭＤ转换器将模拟量（一般为随时间连续变
对嵌入式蓄电池组监测系统进行研究，设计了一
种嵌入式在线监测装置，实现对蓄电池组性能参 数和状态的实时监测，为蓄电池的安全运行及日 常维护工作提供主要的数据依据，对保证蓄电池 机械的技术效能具有重要的意义旧Ｊ。
１
国内外蓄电池组监测技术的研究现状
近年来，国内外多家机构对蓄电池组在线监
测系统进行了研究，目前市场上也有许多产品销 售。但是，由于价格因素，国内蓄电池机械中尚 没有配备类似的产品。 １．１国外研究现状
“１”，Ｕ０２＝“０”，则Ｕｏ＝…１’；当ＵＲ２＜Ⅱｉ＜‰时，
Ｕ。１＝“１”，％＝“１”，则Ｕｏ＝“０”；当“ｉ＞ＵＲｌ时，
Ｕｏ。＝“０”，Ｕ以＝“ｌ”，则Ｕ。＝“１”。比较电路传输
特性如图６ｂ所示。窗口的位置由Ｕ。。、Ｕ配决定， 窗口的宽度△Ⅳ＝ＵＲｌ—ＵＲ２＝ＫＵｚ，取决于Ｒ１和ＲＰ 的分压系数Ｋ。
３．３
设备组成，软件平台由嵌入式操电压。设计有电池电量检测电路，
当电池电量过低时，比较器Ｕ１０将输出电量过低 的信号发送至ＣＰＵ，通过ＣＰＵ控制电量检测电路 发出电量过低报警。 ２．２信号采集电路 该电路产生系统测量电池内阻时所需注入的
交流源信号，使用７４ＨＣ４０６０脉冲计数器通过系统
文章编号：１００１—０７８５（２０１２）１ｌ—００２５—０５
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｌｅａｄ—ａｃｉｄ ｂａｔｔｅｒｙ，ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ
ｏｆ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｉｓ
位微处理器Ｗ７８Ｅ５１６Ｂ，采用１
１．０５９２
尔斯振荡电路。测试得到的信号的运算由ＭＣＵ完 成，测试得到的结果ＬＣＤ显示，设有外部扩
展——２５６Ｋ非易失性ＳＲＡＭ芯片ＨＫｌ２３５，实现
大容量数据结果的保存。ＭＣＵ采用＋５ Ｖ电源 工作。
２．６
ＣＰＬＤ电路
采用Ｌａｔｔｉｃｅ公司的可编程超高速高密度ｉｓｐＭ—
的研究，起到了借鉴作用。美国Ａｌｂｅｒ公司开发了 全自动电池容量测试仪（ＢＣＴ．２０００）、蓄电池内阻 测试仪、全功能蓄电池监控系统；瑞士Ｌｅｍ公司
开发了电池管理模块；韩国有人研究了光伏系统 中蓄电池状态的监测。另外，有人研究了ＶＭＳ
（ＶＲＬＡ
Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ
Ｓｙｓｔｅｍ）阀控密封铅酸
Ｒ—ｔｅｓｔ Ｉ—ｔｅｓｔ
图７
Ａ／Ｄ转换电路
２．５
ＭＣＵ控制电路 ＭＣＵ采用带ＩＳＰ功能的Ｆｌａｓｈ ＥＰＲＯＭ低功耗８ ＭＨｚ晶振皮
电池； ２）具有系统参数存储设定等功能； ３）编制友好的人机操作界面，实现实时电池 维护信息的实时显示； ４）及时对异常蓄电池发出报警，存储蓄电池 的性能状态数据。 整个程序主要分为主程序、数据采集处理程 序、电池性能诊断程序和通讯程序。 主程序为系统控制程序，是软件的总体调度
始化和主要参数设置及系统校准等。 数据采集处理程序实现数据实时采集和进行 Ａ／Ｄ转换，保证蓄电池电压、电流和温度等参数 能够及时得到响应处理，对需要存储的参数送至
３铅酸蓄电池组在线监测系统的软件设计
系统软件采用模块化设计，主流程如图８所 示。根据系统的功能要求，结合硬件电路结构， 软件设计主要实现以下功能： １）对有关参数进行在线巡回监测，根据相应 的失效模式判断标准，对处于浮充状态和充、放 电过程中的蓄电池进行诊断，及时发现亏损蓄
一２５—
万方数据
２嵌入式铅酸蓄电池组在线监测系统的硬 件设计
嵌入式系统由硬件平台和软件平台两部分组
成。其中硬件平台由嵌入式微处理器和外围硬件
内阻检测模块、容量检测模块、通信模块、显示
模块等组成。硬件电路分为电源电路、信号采集 电路、信号处理电路、Ａ，／Ｄ转换电路、ＭＣＵ控制
电路、ＣＰＬＤ电路等。 ２．１电源电路 采用２个安森美的ＮＣＰ３０６３专用ＤＣ－ＤＣ控制 器将７．５ Ｖ电压通过升、降压电路得到系统Ｔ作所 需的±５ Ｖ电压，再通过ＬＤＯ和Ｄｃ—ＤＣ模块产生
ｌＯＶ
图４电流采集电路
一２６一 万方数据
《起重运输机械》
２０１２（１１）
该电路将测试得到的信号进行整形，滤除干
扰杂波，由电压测量、内阻测量、充放电电流测
量３部分组成。 电压测量：使用高精密运放构成差分电路， 并采用双４选１模拟开关ＣＩＭ０５２，由软件实现电
压测量量程的自动切换，量程范围０～２５５．８
图５采样、放大电路
Ａ／Ｄ采集电路。霍尔电流传感器输出电压范围为
０～５ Ｖ。
２．３信号处理 将信号传感器采集的电压、电流、电阻等信 号传送至信号处理电路，经放大、比较、模数转 换等处理，送人微处理器进行分析运算。 １）信号采集与放大 信号采集电路如图５所示。单片集成采样、