随着应用技术的不断推进，工程应用中对电池组的比能量要求越来越高，因此，锂原电池凭借优异的放电性能、较高的比能量等特点，获得越来越多的关注和应用[1]。在工程实践中，如何安全、可靠地贮存和使用锂原电池组是需要重点解决的问题之一，同时也是决定锂原电池组是否可更广泛应用的基础和前提。针对上述问题，在锂原电池组系统设计过程中，除了进行相应的结构设计外，设计一个合理、高效、可靠的电池组在线监测系统也是解决上述问题的基本手段。本文针对锂原电池组在贮存和使用过程的具体需求，设计了基于CAN总线的电池组在线监测系统，极大保障了锂原电池组贮存和使用过程的安全性。

1 检测系统的整体设计方案

基于锂原电池组的性能特点和当前的主要使用环境特点，锂原电池组对其在线监测系统的功能要求主要有：(1)电池组状态信息(包括：电压、电流及温度等状态信息)的实时检测；(2)基于实时状态信息的在线故障诊断；(3)基于实时状态信息的温度控制。同时，在当前的工程应用中，锂原电池组主要作为大容量动力电池组使用，整组的体积和质量均很大，不利于贮存和运输等。为了避免上述问题，锂原电池组在系统设计中一般采用模块化结构设计。在此情况下，电池组在设计中往往具有电池单体数多、结构复杂、空间紧凑等特点。从而导致了在线监测系统在硬件布局和安装空间上的受限。针对上述需求，本文提出了如图1所示的在线监测系统整体结构设计方案。

图1 在线监测系统整体结构设计方案

在线监测系统整体结构设计方案中采用了主从结构设计，即系统的采集功能置于各个采集单元上，而数据处理、在线故障诊断以及温度控制功能置于控制单元上，通过控制单元进行参数采集和传输的控制，两者之间通过CAN总线实现数据传输。

2 控制单元的设计

控制单元是整个在线监测系统的核心，用于完成对实时数据的处理、在线故障诊断及必要的电池组温度控制，同时还应具有两路独立的通讯功能，一路用于完成与各个采集单元之间的通讯连接，实现数据和控制指令的实时传输，另一路用于完成与用电设备信息系统之间的数据和控制指令传输。针对上述功能需求情况，该部分的硬件设计主要为MCU模块、CAN通讯功能模块及温度控制模块三部分，软件功能设计主要为通讯功能、在线故障诊断及温度控制等功能的设计。

2.1 控制单元的硬件设计

在控制单元的设计过程中，MCU部分选用了飞思卡尔公司生产的MC9S12XET256单片机。该型号芯片集成有256 kB的FLASH存储器和16 kB的RAM。同时，该型单片机内置有CAN模块，这样极大地简化了CAN通讯功能模块的硬件设计和调试[2-3]。图2所示为控制单元的CAN通信模块设计。

图2 控制单元CAN通信模块设计图

锂原电池组在贮存和使用过程中，温度是极为重要的状态参数。电池的温度变化不仅对锂原电池组的放电性能具有明显的影响，甚至会严重影响整个电池组的安全性，因此，保证电池组始终处于合适的环境温度中就尤为必要。考虑到锂原电池在使用过程中表现为发热，所以，电池组温度控制的重点是散热，即如何保证电池组的温度不超过允许的温度阈值。在充分考虑了各种散热方式优缺点及实际电池组应用环境的情况下，本设计方案中采用风扇强制散热的方式来实现温度控制。散热风扇的电源可直接取自锂原电池组，通过DC/DC模块来实现稳定可靠的电源供给。同时，考虑到风扇数量较多时，风扇启动瞬时功率很大，因此在选用DC/DC模块时需要注意功率参数的匹配。

2.2 控制单元的软件设计

当前用电设备的功率需求越来越大，对电池组的容量和能量要求也越来越高，进而使得电池组中电池单体的数量越来越多。在这种情况下，如何准确地测量电池组中各个串联电池的电压就成为了在线监测系统设计中电压采样电路的关键。与离线采样电路相比，在线电压检测对各采样通道间的隔离度及采样功耗的要求都更为敏感。考虑到最终电路的功耗以及稳定性等因素，电压采样电路的设计中，采用了凌力尔特公司生产的LTC6803串联电压采集芯片。图7是用于4只电池串联的电压采样电路图。

图3 控制单元通讯功能软件流程图

在线故障诊断功能是整个控制单元的核心。当控制单元处在工作模式下时，该功能模块能够实时判断当前电池整体运行状态是否正常。若出现异常情况，应能够迅速判断故障类型、定位故障。同时，能够及时将该故障信息传输到用电设备的信息系统。该部分的软件流程图如图4所示。

图4 控制单元在线故障诊断功能软件流程图

采集单元是整个在线监测系统的基础，该部分电路主要用于完成对电池组状态信息的实时检测及数据传输。针对上述这些功能需求，采集单元的硬件结构可以划分为电压采集电路、电流采集电路、温度采集电路、MCU模块及CAN模块部分，主要的软件设计为各个参数的数据采集功能的设计。此外，如整体设计方案中所述，为了适应不同的电池成组方式，整个在线监测系统的设计采用了主从结构，因此，采集单元在软件设计上需要具备参数设置功能，以实现采集单元通讯编号的灵活实时设置，保证编号的唯一性，从而适应不同的电池成组方式和安装需求。

Research and Application of Jacket Multi-pile Structure Foundation Installation for Offshore Wind Power Engineering ZHANG Qinghai,LI Shanfeng,WANG Shuwen(126)

阿曼苏丹国于1983年通过内阁会议决定，建立国家测量局（NSA），其主要职责是制定阿曼的地理政策，为与测量和制图相关的活动提供技术支持和建议。

温度控制部分是控制单元极为重要的组成，用于确保电池组不会因为放电过程中不断的产生热量，而导致温度持续升高，甚至出现热失控。温度控制部分的基础是实时采集的电池组温度信息，当电池组的温度达到设定值后，控制电路通过启动散热风扇来强制对流散热；当温度低于设定值后，及时关闭风扇，确保电池组的温度不会太低及避免不必要的能量损耗。同时，为了避免在温度设定值处因为温度微小变化导致风扇频繁切换工作状态，在设计中，将风扇的启动温度和关闭温度进行差别设定。图5所示为温度控制功能软件流程图。

图5 控制单元温度控制功能软件流程图

3 采集单元的设计

需要指出的是，在工程应用中，为了保证某些重要的故障信息能够及时可靠地传输到用电设备的信息系统，故障信息经常采用短时间内重复发送的方式来确保信息传输的可靠和内容的不丢失。

选用合理的施工机械设备，在整个施工过程中至关重要，适合南水北调较大工程量的地基处理，且能满足施工质量和进度的需要。设计图纸对桩径、处理深度的要求直接影响选择大型、中型还是小型的桩机，尽可能优先选用履带式柴油打桩机（型号W1001）、3t柴油锤，这种中小型设备最能节省投资。

3.1 采集单元的硬件设计

采集单元的硬件结构设计方案如图6所示。

图6 采集单元的硬件结构设计方案

采集单元的MCU模块和CAN通讯模块采用了与控制单元相同的解决方案，选用了飞思卡尔公司MC9S12XET256单片机，并且硬件电路与控制单元部分的设计基本一致。

在控制单元的设计过程中，该部分的软件功能设计除所有嵌入式系统必需的初始化及自检功能外，还包括有通讯功能的设计、在线故障诊断功能的设计及温度控制功能的设计。其中，通讯功能是整个控制单元软件的基础，是整个单元能够正常工作的前提条件。控制单元通讯功能的软件流程图如图3所示。

图7 电压采样电路图

采集单元的软件设计主要包括地址参数设置功能和数据采集功能的设计。其中，地址参数设置是采集单元正常工作的基础。必须保证地址参数的唯一性才能够实现采样单元与控制单元之间的正常通讯。地址参数设置功能的软件流程如图9所示。

图8 温度采样电路的电路图

电流参数是表征电池组放电状态的重要参数，直接关系到电池组的放电倍率和放电性能。此外，当电池组为多路并联成组时，各个支路是否可靠稳定地接入电路是检测的难点，而通过监测各个支路的电流值也可对支路并联装置的连接可靠性进行基本的判断。当某支路电流明显低于电池组的电流均值或为零时，可判断该支路连接的可靠性存在问题。在监测系统的电流采样电路设计中，采用了型号为TBC25ES5的霍尔电流传感器来完成对电池组放电电流的实时监测。

3.2 采集单元的软件设计

温度参数是反映电池安全性的重要指标，因此，温度采样电路的可靠性十分重要，作为温度采样电路核心的温度传感器的选型尤为重要。依据当前的工程应用经验，在温度采样电路设计中，有两个设计原则需要重点关注：(1)低温会影响电池的放电效率，高温则可能导致出现安全问题，为安全起见，高温时必须停止放电，所以相对于低温误报警，高温误报警的后果尤为严重，所以即使是采样电路出现严重故障(如温度传感器断路等)也要避免出现高温误报警；(2)为了最大程度地提升质量比能量，越来越多的电池采用软包装方式，因此，相应的也就要求紧贴电池的温度传感器的外形封装要越小越好，越软越好。考虑到在发生断路或者连接不可靠的情况下，基于PTC构成的温度采样电路会因为阻值异常增大导致出现误报警，在监测系统的温度电路设计中，我们选用了MF55型的薄膜NTC，设计实现了基于NTC的温度采样电路，解决了上述问题。图8为温度采样电路的电路图。

近年来，碳减排政策逐渐成为企业生产运营中的关键制约要素，影响到企业生产的各项活动。本文以高能耗、高碳排放的高炉炼铁生产为对象，对碳限额与交易政策影响下的多配方—多铁种高炉炼铁多周期生产计划问题进行了研究。考虑了碳限额与交易政策下周期性碳约束和累计碳约束两种情形，采用模块建模的方法，构建了两种碳约束下多配方—多铁种高炉炼铁生产计划MILP模型，并基于该模型对所研究的问题进行了数值分析。通过数值分析，一方面验证了模型的有效性和高效性,另一方面探讨了两种碳约束下动态碳价对企业生产计划的影响、碳限额对生产总成本的影响、动态碳价对碳排放量的影响。

图9 地址参数设置功能软件流程图

数据采集功能是采样单元的核心功能。在检测系统工作模式下，数据采集功能按照给定的采样频率，完成对电池各个参数的实时检测，并通过CAN总线将采集到的数据及时上传给控制单元。数据采集功能的软件流程如图10所示。

所谓的生本教育理念就是指，教师在开展教育教学的过程中，将学生放置在主体地位上，充分的发挥出其的主体性，促使教学目标的达成。针对于生本理念而言，其是一种创新的理念与模式，对传统的教学形式起到一个革新的作用，并在逐渐的发展中趋于完善，是教师在教学中必须要渗透的重要因素。

图10 数据采集功能软件流程

4 实验验证

按照上述设计方案，搭建了试验用在线监测系统的硬件电路，并且完成了相应的软件程序编写和调试。同时，为了验证系统的可靠性，试验的时间持续为10 h。在线监测系统的验证实验结果如图11～图13所示。

从试验验证结果可知：在线监测系统能够准确可靠地完成对锂原电池组状态信息的测试、数据传输、在线故障诊断及必要的温度控制，实现了预期的系统需求；温度的监测结果验证了温度控制电路的散热作用是十分明显的，同时差异化的启动阈值和关闭阈值设置也避免了风扇的频繁启停；长时间稳定运行也证明了整个在线监测系统的稳定性和可靠性满足使用要求。

图11 电压曲线

图12 温度曲线

图13 电流曲线

5 总结

随着锂原电池组应用需求的不断增加、应用环境的不断拓宽及对安全性要求的不断提升，锂原电池组在线监测电路的重要性也越来越明显。本设计中基于CAN总线完成了对在线监测电路的搭建，从而设计出了一套既能满足电池组功能要求，同时又能够实现灵活组装和调试的在线监测系统。同时，在系统设计过程中，尽可能地考虑到了当前工程实践中遇到的问题，并进行了针对性的设计，保证了该在线监测系统的适用性。

与常规组相比，双镜组手术时间、术后肠胃功能恢复时间，术后住院时间均显著缩短，术中出血量显著减少(P<0.05)。在常规组与双镜组中，小弯侧患者的手术时间、术后肠胃功能恢复时间，术后住院时间比非小弯侧患者长，但两者差异不具有统计学意义(P>0.05)。见表2。

参考文献：

[1]乔学荣，米娟，刘志伟.锂氟化碳电池安全性研究[J].电源技术，2017，40(5)：1 098-1 102.

[2]冯冲，段晓敏.飞思卡尔MC9S12(X)开发必修课[M].北京：北京航空航天大学出版社，2014.

[3]龙志强.CAN总线技术与应用系统设计[M].北京：机械工业出版社，2013.