蓄电池内阻在线监测系统的设计与实现-(1784)

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1、河北工程大学硕士学位论文整个电池组的容量也是以状况最差的那一个单电池的容量为准。当电池的剩余容量下降到额定容量的90%以下时，电池便进入衰退期，当电池容量下降到原来的80%以下时，电池急剧的衰退，衰退期很短，这时电池组已存在极大的事故隐患。如不定时检测，找出老化电池给予调整，经多次浮充—放电—均充—放电—浮充的恶性循环，容量不断下降，电池后备时间缩短，影响系统的高效安全运行，经常造成电网事故扩大。为保证直流操作电源供电的可靠性，必须对蓄电池组运行参数进行全面的监测。实践证明，电池和电池组的定期检测和在线监测是非常重要和必须的。传统方式上，利用放电试验得到的电池放电曲线能较为

2、准确的描述蓄电池的性能，但放电试验却不宜经常使用。对电池组进行放电，会影响电池组的使用，市电停电不能及时切换，造成危险；频繁进行深度放电会缩短电池寿命；放电试验需要专业人士进行，劳动强度大，耗时耗力等。目前，蓄电池监测技术大致上经历了三代产品：电池组总电压监测、电池单体电压监测、单体内阻监测[4]。实际运用中还需考虑蓄电池的环境温度，当室温高于25℃后，每升高10℃，电池寿命将减少一半[4]。由于应用系统的安全性要求，系统不能随时停机维护，在线监测能很好满足这方面的需求。随着微电子和计算机控制技术的发展，铅酸蓄电池的使用、维护和管理也应实现自动化。对蓄电池的剩余容量和健康状

3、态预测的越准确，则系统的可靠性越高。因此，如何在既不消耗蓄电池的能量又不影响用电设备正常工作的情况下，实时地在线检测蓄电池剩余容量、评估蓄电池的状态，对保证蓄电池供电稳定和延长蓄电池的使用寿命有着重要的意义。本课题以铅酸蓄电池容量监测为应用背景，运用交流四线制的测量方法对铅酸蓄电池进行监测和管理。通过W77E58单片机对UPS蓄电池进行实时监测，通过液晶屏显示蓄电池单体的温度、电压和内阻，并对落后电池进行预警，报警提示。通过串口通信和上位机交换数据，实现遥测功能。配套的上位机监测软件具有智能分析功能，将蓄电池的一些重要的参数实时监测，并以图表或者曲线的形式显示出来，以便操作

4、者及时地掌握蓄电池的状态。1.2蓄电池监测系统的国内外研究现状及发展趋势1.2.1国内外研究情况随着科学技术的发展，特别是单片机和计算机在智能化控制方面的应用，以及在变电站综合自动化系统等方面研究的深入，关于蓄电池的自动化监测问题也2第1章绪论提到日程上来。近几年以来，很多人开始研究蓄电池的自动化监测。一般来说，蓄电池监测系统技术在国内外有两大类型[5]。一种是继电器巡检监测技术，这种技术在实现上比较复杂，且对硬件的依赖性很高，现在应用的相对比较少。另一种是基于计算机的分布式监测系统，这种系统的传输速率高，可监测的电池多，可以实现真正的无人值守。目前国内已开发出在线式电池检

5、测系统，国内研制并投产的ZXJ24/2一型蓄电池组智能监测仪，采用浮动地技术测量蓄电池组中各单电池电压，测量的参数还包括电池组电压、2路电流、2路温度[6]。哈尔滨子木科技公司研发的BM6500蓄电池监测管理系统是在国家863项目电池监测课题的基础上开发的具有国际先进水平的新型电池监测管理系统。该系统的结构由控制单元、测量模块、相关软件和辅助部分构成，一个控制单元可接入多个测量模块，完成对不同只数和不同电压的多组蓄电池的监测管理[7]。控制单元用于数据传输、数据处理及人机界面控制，具有RS-232连机接口和RS-485远程(集中)管理接口、测量模块控制接口、操作键盘、显示面

6、板、声光报警及报警输出控制节点。控制单元实时显示电池数据，智能分析数据，对异常的电池运行情况进行及时报警。监测模块用于蓄电池数据的巡检，内置CPU独立高速工作，除进行常规电压、电流、温度等测量外，与内阻监测模块连接后可准确在线监测电池内阻。测量模块安装在电池附近，与控制模块之间通讯连接，方便现场接线安装。北京齐纳公司、上海宇宏公司等，他们是通过电压电流检测法来完成电池的检测，而单独的电压电流检测法无法解决故障单体电池等一系列问题[8]。在电源理论界普遍认为:校验电池容量的最好办法只有通过电池的满容量放电[9,10]。根据这一理论，西安柯蓝公司研发了CR-AC48容量测试仪，

7、陕西硅谷通信设备有限公司研发了蓄电池放电监测仪，这类产品检测精度较高，可对整组电池进行放电检测，此类产品在进行电池容量测试时，必须将电池组与电源分离，消弱了电池组的后备完好性[10]。根据蓄电池的电气特性，蓄电池的优劣主要的也是最直接的是通过电压、电流、内阻、或电导等电学信号表现出来，故对蓄电池的检测应通过对电压、电流、内阻、或电导等电信号的采集，对其内在规律进行分析，从而判断蓄电池的优劣[11-13]。在国外，美国BMS(BatteryMonitoringSystem)蓄电池监测系统技术发展于电力应用工业。198