上海船厂船舶有限公司 上海 202156
摘要：针对于电池的控制系统而言，控制对象主要是存在着多样性，同时也具有着比较高的实时性以及可靠性，因此设计出一套应用单片机控制系统的船舶电池充电的系统具有着十分重要的意义。在本文中，主要是针对了船舶电池系统的充电和控制系统进行了全面的分析研究，在此基础上提出下文内容，希望能够给与同行业工作人员提供相应的参考价值。
关键词：船舶电池；充电；控制系统；分析
1导言
对于该充电系统而言，应用在船舶上主要可以对电池进行相应的充电，同时也要求充电的充满率可以达到百分之九十以上，基本上是可以满足利用率方面的要求。此外充电装置应该要具有着功率的因数校正方面的功能，基本上是可以满足实用的标准，同时应用的环境也是比较恶劣的，耐高温工作状态，抗震性等也对本充装置的可靠性提出较高的要求，此外该充电装置也具有多个保护电路，其可靠性比较高，其中包括输入的过压保护以及输入欠压保护等。
2系统的构成以及设计分析
针对于充电机而言，提供了1到8路的独立恒流恒压预源，负责对1到8个单体电池进行恒流恒压的充电。对于数才单元主要是负责电池的一些运行参数，其中也包括电池的充放电电流和单体的电池电压等，同时也可以将数据发送给主控单元。主控单元是负责对数采单元上传的数据进行相应的分析，同时对其电池进行安全的保护以及状态的一个评估，也是提供通讯接口以及人机界面或者是上层控制系统的通讯去显示电池的状态，主控单元也是提供报警无源接触点输出信号。此外人机界面不仅可以显示电池目前的状态，同时也是负责接收操作人员的指令。如图1所示。
图1为电池充电及其控制系统框图。
3充电机的设计分析
对于充电机而言，主要是采用开关电源作为其一个主要的电路，经过输入滤波以及功率因素校正等组成，辅助的电路部分也是包括了辅助的电源以及单片机控制电路等，此外也是包括了过流保护电路等构成，如图2所示。
图2为充电机电路组成图
作为工作以及开关状态下的能量转换装置而言，如果开关电源电压和电流变化率比较高，所出现的干扰强度比较大，为了可以更好的满足国家对于EMC的标准，输入滤波电路主要包括安装在输入端的共模电容以及差模电感等，进一步构成双π型号的滤波网络，对高频噪声进行有效抑制。PFC控制芯片主要采用UC3854BN，并且运用平均电流型控制，对于平均电流型的控制主要将电感电流信号和锯齿波信号进行对比，在信号和超过基准电流iref的时，其开关管关断，如果信号和小于基准电流iref时，开关管导通，上述主要是为UC3854控制的PFC基本的电路。
然而基本PFC电路核心而言，主要为电流调节器，经过线性乘法器以及电流误差发达器等所组成，在电流调节器的作用下，其输入电流跟踪输入电压呈现为正弦波的形状，同时也是和输入电压较为相同。
正比于输入全波整流电压的电流IAC以及误差放大器的输出电压VVEA反前馈电压VFF在乘法器中进行相乘，产生的基准点电流信号Iom，并且在Rmo上所出现的压降也是和输入整流电压存在着一个相同的波形，输入的电流主要是通过了电流取样电阻的Rs产生的电流取样电压Vs，也和Rmo上的电压相减后在电流误差发达器输入端，以为内气电流环主要是无差的，所以其Rmo和Rs上的电压差主要是等于零，使其主回路的电流跟踪输入整流电压的波形也是呈现为正弦波形，针对于这个结果而言，其实现主要是根据PWM开关的电路去进行完成的，并且电流的误差发达器输出电压以及个三角形波的电压主要是在PWM比较器中进行比较，进而可以产生一个PWM触发的脉冲，从而对MOSFET进行驱动，脉宽调制的高频开关电流主要是在升压电感L的作用下其全周期的向负载提供出一定的电能，然而不像普通的整流电路一样，只在电压峰值时提供出相应的电能，而PFC电路则是根据UC3854作为其核心的功率电路以及控制电路。
4控制的软件设计分析
对于电池管理系统的主控单元来说，其功能主要是如下所示：一是电池的信息进行实施的采集，其中主要是包括了单体的电压和温度以及充放电的电流等。二是存储的重要电池信息以及重要的数据和系统状态方面的信息。三是提供出设计的传输以及接口，其中主要是包括了上位机的通讯以及总体的其他系统通信和总体的控制。四是安全以及可靠和具有着一个良好的人机交互功能。五是在进行充电的过程中，需要对其单体的电池进行相应的诊断以及保护，如图3所示。
图3为PLC主回路电路图
同时电池的管理系统单元主要是基于C8051单片机的控制技术主要是和CAN通讯技术所进行构成，并且主要是采用了分布式的结果，根据其积木化的设计每一个功能的模块。其系统主要是个可以根据功能进行划分，也是经过下述方面的内容进行组成：一是中央处理模块；二是数据的采集模块；三是故障的诊断模块；四是外部的通信模块等。此外管理单元之中也是包括了多个数据采集的模块，主要是可以通过CAN总线和系统进行相互的连接，进而可以在这个基础上实现分布式测量。
5结论
通过对于上述的一些内容分析后可以得出，本文也是对电池充电以及控制系统的功能完善和横流精度高进行了一定的分析，同时也是具有着自动化的监控和保护的系统，能够比较适合应用到船舶等使用环境比较复杂的一些地方，因为该系统也具有完善的人机交互功能，所以比较适合作为电池充电放电的检测设备。
参考文献
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论文作者:王洪海
论文发表刊物:《电力设备管理》2017年第7期
论文发表时间:2017/9/5
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