【正文】 程學(xué)院，2007.]。2）16位故障碼的每一位分別代表一種故障，如0x0010表示蓄電池側(cè)電壓過壓。3）傳遞的數(shù)據(jù)有一定的格式：或 液晶和單片機(jī)傳遞的數(shù)據(jù)格式圖4）站點(diǎn)號(hào)—識(shí)別具體電池單元命令碼—區(qū)分是否需要存儲(chǔ)數(shù)據(jù)（0x11H只顯示，0x50H存儲(chǔ)數(shù)據(jù)）序列號(hào)—具體變量名稱 總結(jié)：結(jié)合以上幾點(diǎn)說明，可以發(fā)現(xiàn)，液晶需要要顯示運(yùn)行數(shù)據(jù)時(shí)，就發(fā)包頭為04H、命令碼為0x11H的數(shù)據(jù)包；單片機(jī)回包頭06H、對應(yīng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的高低字節(jié)的數(shù)據(jù)包；同樣，下發(fā)系統(tǒng)參數(shù)或開關(guān)機(jī)命令，就下發(fā)包頭為06H的數(shù)據(jù)包；單片機(jī)收到數(shù)據(jù)，同樣要回包頭為04H的數(shù)據(jù)包。系統(tǒng)參數(shù)又分成調(diào)試系數(shù)和修正系數(shù)。使用時(shí)須設(shè)置好恒壓充電、恒流充電、放電相關(guān)參數(shù)，此外還需設(shè)置擱置時(shí)間和循環(huán)充放電次數(shù)。3恒流放電放電采用恒流放電方式，須設(shè)置恒流放電電流值和放電截止電壓值。 鋰電池化成模式表序號(hào)功能說明1恒流充電恒流充電須設(shè)置充電截止電壓值和恒流充電電流值。在這四種工作模式下，電池單元需要按照不同的參數(shù)去化成，所以液晶不僅能夠控制各個(gè)電池單元的化成模式，還要在不同的工作情況中下發(fā)不同的化成參數(shù)。包括調(diào)試參數(shù)(工作模式選擇、PI調(diào)節(jié)器、充放電電壓電流值、過壓過流保護(hù)值、過熱保護(hù)值等)，以及電壓電流修正系數(shù)；4）充電曲線顯示；5）故障報(bào)警。 一個(gè)鋰電池化成電源設(shè)備由兩百個(gè)電池單元和一塊液晶構(gòu)成，如圖所示；液晶作為下位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的控制中心，控制著整個(gè)設(shè)備中所有的電池單元的工作。本論文的液晶顯示界面采用組態(tài)軟件MCGS的嵌入版進(jìn)行設(shè)計(jì)，通訊采用最常用的RS485。4 下位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 由前面幾章的討論，我們知道了鋰電池化成電源監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)由上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)和下位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成。本章總結(jié)： 對于監(jiān)控系統(tǒng)來說，采樣是十分重要的，數(shù)據(jù)從電池單元一直到液晶顯示是如何傳遞的，它在傳遞過程中發(fā)生了哪些變化,都是需要了解的。液晶的采集腳本每隔一段時(shí)間都要向單片機(jī)要數(shù)據(jù)，所以EN的初始狀態(tài)一直處于低電平，即485一直處于接收狀態(tài)，當(dāng)單片機(jī)接收到液晶索要數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)包時(shí)，將使能端EN置1，使能485的發(fā)送，同時(shí)會(huì)存下這段數(shù)據(jù)，判斷液晶要的是什么數(shù)據(jù)，并將這個(gè)數(shù)據(jù)存入發(fā)送緩沖區(qū)，485會(huì)將數(shù)據(jù)發(fā)送出去，同時(shí)使能端EN回零。RS485一般工作在半雙工的方式，任一時(shí)刻主從只能一個(gè)發(fā)。其使能端EN由單片機(jī)IO口的輸出電平控制。 485通訊電路設(shè)計(jì) 485通訊硬件電路設(shè)計(jì) 485通訊電路在監(jiān)控系統(tǒng)中的作用是十分重要的，無論是電池單元上傳數(shù)據(jù)還是液晶下發(fā)數(shù)據(jù)，都必須經(jīng)過485，下圖為485通訊電路。下表是通過反復(fù)實(shí)驗(yàn)得到的各個(gè)采樣值的修正系數(shù)。（3100）*修正系數(shù)/1000=200 ,即2V到單片機(jī)中上傳給液晶的數(shù)必須是200，這是個(gè)修正的過程。修正系數(shù)便由此而來，這里需要說明的是修正系數(shù)是通過實(shí)驗(yàn)得到，然后由液晶下發(fā)的。5）Mos管1電流采樣： Mos管1電流采樣實(shí)驗(yàn)結(jié)果CT1iQ1_ADCU1變比50mV50mV結(jié)論：，基本滿足變比6）Mos管2電流采樣： Mos管2電流采樣實(shí)驗(yàn)結(jié)果CT2iQ2_ADCU1變比100mV624mV100mV565mV結(jié)論：，基本滿足變比 理論變比和實(shí)驗(yàn)變比對比理論變比（采樣電路輸出/輸入）實(shí)驗(yàn)結(jié)果電池電壓電池電流20直流側(cè)電壓1/611/直流側(cè)電流Mos管121Mos管2 由表中數(shù)據(jù)可知，所要采樣的六組數(shù)據(jù)，其采樣電路的理論變比和實(shí)際變比基本符合。3）直流側(cè)電壓采樣： 直流側(cè)電壓采樣實(shí)驗(yàn)結(jié)果UdclinkUdclink_ADC變比69mV1/36mV1/結(jié)論：，基本滿足變比。下圖便是這些數(shù)據(jù)的采樣電路 電池電壓采樣電路、電池電流采樣電路 直流側(cè)電壓采樣電路、直流側(cè)電流采樣電路 蓄電池側(cè)MOS管電流采樣 直流側(cè)MOS管電流采樣注：1）采樣電路用了4個(gè)運(yùn)放，UUUU5；2）U2采樣電池的電壓電流；U5內(nèi)兩個(gè)運(yùn)放級(jí)聯(lián)采樣電池測主Mos管的電流；3）U3采樣直流側(cè)電壓電流；U9內(nèi)兩個(gè)運(yùn)放級(jí)聯(lián)采樣直流側(cè)主Mos管的電流；4）；5）蓄電池測電流采樣電阻為，直流側(cè)為；：1）電池電壓采樣：Ubattery_ADC==*Ubattery；2）電池電流采樣：U7=20*(Ibattery2 Ibattery1)=20**Ibattery= IbatteryIbattery_ADC=(U7+)說明：U7為運(yùn)放7腳電壓3）直流側(cè)電壓采樣：Udclink_ADC=Udclink Udclink_ADC=1/61Udclink直流側(cè)電壓Udclink為100V4）直流側(cè)電流采樣： U1=(Idcl ink1 Idclink2)=**Idclink=Idclink_ADC=(U1+)說明：U1為運(yùn)放1腳電壓5）Mos管1電流采樣：iQ1_ADC=CT1=21CT1=6）Mos管2電流采樣：iQ2_ADC=CT1== 采樣電路實(shí)驗(yàn)變比1）電池電壓采樣： 電池電壓采樣實(shí)驗(yàn)結(jié)果UbatteryUbattery_ADC變比4V2V結(jié)論：,基本滿足變比。 采樣硬件電路設(shè)計(jì) 首先我們需要知道，對監(jiān)控系統(tǒng)而言，需要顯示電池單元的哪些數(shù)據(jù)，才能根據(jù)需要對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。2）電池單元選用的單片機(jī)從主電路采樣到的數(shù)據(jù)要送到單片機(jī)處理，2腳到7腳分別對應(yīng)需要采樣的6路數(shù)據(jù)，16腳到18腳分別和485通訊電路的發(fā)送、使能、接收引腳相連。S1和S4同時(shí)關(guān)斷，S2和S3同時(shí)關(guān)斷；6）改變驅(qū)動(dòng)脈寬，可調(diào)節(jié)兩端功率傳輸大小和方向[[][D].保定：河北大學(xué)電氣工程學(xué)院，2009.]。在介紹本章重點(diǎn)內(nèi)容之前，先對電池單元采用的主拓?fù)潆娐纷鰝€(gè)簡單介紹。因此，在這一章，只對其中兩個(gè)與監(jiān)控十分密切的硬件電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要是采樣電路和485通訊電路。三是選擇了一種非常靈活的結(jié)構(gòu)模式，對液晶和PC機(jī)提出了很高的要求，在此，上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)和下位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)便有了明確的設(shè)計(jì)方向。本章總結(jié)：本章最主要的工作就三塊，一是介紹了監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能。 2）液晶界面：采用組態(tài)軟件MCGS進(jìn)行界面的設(shè)計(jì)。鋰電池化成電源的單片機(jī)程序內(nèi)容較多，本論文不會(huì)具體闡述，但會(huì)穿插的討論一些與監(jiān)控密切相關(guān)的程序，像采樣程序，采樣到的數(shù)值需要上傳給液晶，在單片機(jī)內(nèi)部要經(jīng)過修正系數(shù)的修正，這個(gè)修正系數(shù)是實(shí)驗(yàn)反復(fù)得到，并且是由液晶下發(fā)的。因此這里選擇美國Microchip公司推出的dspic33F系列單片機(jī)，這款單片機(jī)可以發(fā)6路獨(dú)立的PWM波，有8路模擬輸入端口；2）采樣芯片和485芯片：采樣電路的運(yùn)放選擇LM358，485芯片選擇MAX3082； 3）液晶：選擇北京昆侖通態(tài)的一款型號(hào)為TPC7062K的嵌入式觸摸屏；這款觸摸屏即可以連接PC機(jī)又可以連接單片機(jī)，且可以同時(shí)和PC機(jī)和單片機(jī)通訊； 4）液晶和單片機(jī)通訊連接線：選擇常用的RS485總線； 5）PC機(jī)：普通的電腦即可；6）PC機(jī)和液晶通訊連接線：選擇網(wǎng)線； 7）路由器：路由器型號(hào)根據(jù)具體設(shè)備數(shù)選擇不同接口數(shù)目的路由器。正常情況下， PC機(jī)和液晶一起構(gòu)成完整的監(jiān)控系統(tǒng)；在本論文中，所采用的這種模式靈活性很大，無論是PC機(jī)還是液晶，都能獨(dú)立的完成監(jiān)控工作，在實(shí)際情況中可以應(yīng)付各種情況的出現(xiàn)； 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方案 監(jiān)控系統(tǒng)的硬件主要包括PC機(jī)、液晶、路由器、通訊連接線等，其實(shí)還包括充電電源主電路以外的所有控制電路，但過多的闡述對本論文來說太過累贅，因此論文中只會(huì)簡單介紹單片機(jī)、采樣電路、通訊電路這幾個(gè)對監(jiān)控系統(tǒng)至關(guān)重要的電路。液晶——它和兩百多個(gè)電池單元進(jìn)行通訊，監(jiān)控每個(gè)電池的運(yùn)行狀況，并且還要設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)發(fā)布程序?qū)⒉杉降臄?shù)據(jù)寫入遠(yuǎn)端服務(wù)器。在化成過程中，PC機(jī)可以監(jiān)控到每臺(tái)設(shè)備的每個(gè)電池的運(yùn)行狀況，對每個(gè)電池都能啟?？刂?。在網(wǎng)絡(luò)化的監(jiān)控系統(tǒng)中，結(jié)合具體的化成要求和實(shí)際操作的可行性，這里選擇客戶/服務(wù)器(C/S)模式。電網(wǎng)的交流電經(jīng)過AC/DC電源轉(zhuǎn)化為直流電，再經(jīng)過雙向DC/DC電源給電池充電，給電池充電的電能來自電網(wǎng)，電池放電的電能也可以回饋到電網(wǎng)；每個(gè)設(shè)備都可以工作在不同的工作模式，比如設(shè)備1工作在充電模式時(shí)，設(shè)備2可以工作在放電模式，這樣設(shè)備1所消耗的電能一部分可以由設(shè)備2來提供，或者完全由設(shè)備2 提供，這種方式極大的降低了電能的損耗；在監(jiān)控化成的過程中，化成設(shè)備從電網(wǎng)消耗的電能，或者給電網(wǎng)回饋了多少電能，都是可以檢測到的。上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的控制中心為PC機(jī)，PC機(jī)監(jiān)控各個(gè)設(shè)備，即監(jiān)控各個(gè)設(shè)備的液晶，由網(wǎng)線和路由器組成局域網(wǎng)，通過局域網(wǎng)傳遞數(shù)據(jù)[[][D].南京：南京航空航天大學(xué)電氣工程學(xué)院，2003.]。 監(jiān)控系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖本論文設(shè)計(jì)的監(jiān)控系統(tǒng)由上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)和下位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成，具體結(jié)構(gòu)圖見下圖。6）運(yùn)行參數(shù)顯示和運(yùn)行曲線顯示；每個(gè)設(shè)備每個(gè)電池單元都有各自的運(yùn)行參數(shù)，包括蓄電池電壓電流等，這些值，在我的監(jiān)控系統(tǒng)中，必須可以實(shí)時(shí)觀察到。5）故障報(bào)警的功能。3）設(shè)定幾種運(yùn)行模式下，電池單元所需要的參數(shù)；如恒流充電模式下，電池單元需要知道恒流充電電流是多少，充電截止電壓是多少。 監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能 由上一節(jié)可知，鋰電池化成過程需嚴(yán)格按照一定的步驟進(jìn)行，且化成參數(shù)包括各個(gè)環(huán)節(jié)的時(shí)間都有嚴(yán)格的要求，那么為了讓鋰電池按照給定的化成參數(shù)進(jìn)行化成，監(jiān)控系統(tǒng)必須發(fā)揮它的功能，那么結(jié)合鋰電池具體的化成要求，監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能有：1）控制每個(gè)電池單元的啟停，即下發(fā)開機(jī)、關(guān)機(jī)命令。 恒流恒壓充電電流電壓波形 恒流放電電壓電流波形，鋰電池的化成不僅需要按照一定的化成步驟進(jìn)行，還要按照規(guī)定的參數(shù)進(jìn)行化成，如恒流充電到T1結(jié)束，這個(gè)T1對應(yīng)的截止點(diǎn)是恒流充電截止電壓，恒壓充電到T2結(jié)束，這個(gè)T2對應(yīng)的截止點(diǎn)是恒壓充電截止電流。4) 恒流放電：電池以恒流放電至截止電壓。鋰電池化成的步驟：1)