一種配電網專用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時，由于D₄的箝位作用，負載電流I_o完全由充電器提供，此時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，D₄的箝位作用消失，此時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通過差分放大器得到0～5V的電流信號，送至PIC16C73的兩個A/D轉換通道，通過微處理器的處理，可以檢測任一時刻的I_c和I_d。

2）電池電壓 由于采用兩個12V電池串聯，所以，應分別檢測蓄電池端壓，電壓輸出通過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，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80℃的時間大于10min時，立即撤銷放電控制信號，并將R5的高電平變為低電平，使繼電器斷開。

4）電池容量 電池容量檢測問題一直是蓄電池管理中的難點，通常的做法有:基于電動勢的容量預測、基于電池內阻的容量預測、同時基于電池內阻與電動勢的容量預測、基于電流放電率的容量預測、基于電流時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為并聯負載的個數），因此，容量檢測采用電流時間積分的容量預測，會使檢測簡單可行。電池放電容量C_Δ=I_ddt，由于負載的投切，電流發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間)。如果知道電池放電前的初始容量C_o的話，則變化后的電池容量C_x=C_o－C_Δ。這種方法相對比較簡單，容易實現，而且可以采用系統本身所具有的電流采樣電路，無需外加特殊設備。

3.4 剩余時間的預測

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間的相關信息，因此，實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間。在某一時刻，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，并且根據某一時刻的端電壓和電流，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的鉛酸電池為例來說明該系統的工作過程。

1）表格的初始化 初始化可以由兩種方法，其一，通過電池廠商提供的電池放電曲線獲得數據；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，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，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，對電池進行放電實驗，得出不同電壓點的修正電壓。

3）預測剩余時間 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，預測以I₁放電達到V₁時剩余的時間，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時剩余的時間；

V_xn是各電流相應的修正電壓。