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1系統架構

基于ZigBee無線網絡蓄電池均衡充電系統包括電源模塊、蓄電池、無線檢測模塊、旁路開關、均衡管理控制器等幾個部分，其系統結構框如圖1所示。系統中無線檢測模塊具有無線收發功能、DMA功能、A/D轉換功能等。無線檢測模塊實時監測每個單體電池的電壓、電流、溫度、充電狀態等參數，當單體電池電壓達到其設定值時，無線檢測模塊則控制旁路開關閉合，從而停止對該單體電池充電。同時無線檢測模塊把相關參數通過ZigBee無線傳輸到均衡管理控制器中，均衡管理控制器計算處理相關參數，再通過ZigBee無線網絡發出指令給電源模塊，電源模塊根據指令來選擇當前需要的充電控制策略。本系統通過ZigBee無線網絡實現不同充電策略的及時切換，對蓄電池充電過程實行閉環控制，有效防止了過充現象，延長了蓄電池的循環使用壽命。ZigBee網絡具有3種拓撲形式：星形拓撲、樹形拓撲、網絡拓撲。星形連接結構比較簡單，只能組建包含比較少的無線網絡。樹形結構和網絡拓撲結構可以構造更復雜的網絡結構，適合于設備分布范圍比較廣的應用。

2無線檢測模塊硬件設計

無線檢測模塊主要由采集電路和無線通信芯片CC2530兩部分組成。CC2530芯片連接有Uart接口、JTAG調試接口、32.768HZ實時時鐘電路和32MHZ系統時鐘電路。采集保護模塊能檢測蓄電池的即時電壓、電流、溫度。當檢測到蓄電池電壓達到設定值時，則繼電線路工作，使旁路開關K閉合，停止對該單體電池充電，有效地防止了蓄電池的過充。其中，在繼電器驅動電路中加入二極管用于繼電器斷電瞬間將繼電器線圈產生的較大的反向電動勢釋放，從而起到保護三極管的作用。如檢測到蓄電池的過壓、過流、溫度過高時，則報警電路工作，提醒運行維護人員查找故障原因。

3蓄電池均衡充電系統的軟件設計

3.1Z-Stack軟件架構

ZigBee無線網絡節點的軟件開發平臺采用IAREW集成開發環境。整個Z-Stack采用分層的軟件結構，操作系統抽象層OSAL實現了一個易用的操作系統平臺，通過時間片輪轉函數實現任務調度，提供多任務處理機制。用戶可以調用OSAL提供的相關API進行多任務編程，將自己的應用程序作為一個獨立的任務來實現。如果同時有幾個事件發生，判斷優先級，逐次處理事件。整個Z-Stack的主要工作流程大致分為：系統啟動，驅動初始化，OSAL初始化和啟動，進入事件輪詢階段。

3.2協調器節點的軟件設計

協調器在整個系統中的作用是，建立并監視管理ZigBee網絡，自動允許其它節點加入網絡的請求，收集無線檢測模塊和電源模塊傳來的相關數據，并通過串口232總線發給上位機，同時接收上位機發出的指令，并傳送給無線檢測模塊、電源模塊控制其采取相應的處理措施。如果某一檢測節點在一段時間內沒有上報信息，協調器則判斷當前節點出現故障，報警裝置則啟動，通知運行維護人員進行處理。

3.3無線檢測模塊軟件設計

無線檢測模塊上電初始化完成后，首先讀取電池當前的電壓、電流、溫度等信息，然后發送廣播信息請求與協調器組網。無線檢測模塊成功組網后，發送電池信息，并做出相應的動作，若判斷電池信息有誤，則等待主機指示。

4結論

在蓄電池均衡充電系統中，采用ZigBee協議的無線通信芯片構成網絡化的電池檢測和控制系統，解決了有限網絡存在的布線、維護和擴展性等問題。ZigBee無線網絡蓄電池均衡充電系統以CC2530芯片為核心，可對鋰電池、鉛酸蓄電池、鎳鎘電池等蓄電池進行均衡充電管理。經試驗證明，系統可以很好的完成電池數據的采集、傳輸、處理等，實現對各單體電池的均衡充電管理，有效的延長了電池的使用壽命。

作者:馬文靜單位:江蘇工程職業技術學院