一、引言

　　蓄電池組作為重要設(shè)備的后備電源是設(shè)備可靠運(yùn)行的一道關(guān)鍵防線，絕不能出現(xiàn)半點(diǎn)閃失。但事實(shí)上因蓄電池問題致使運(yùn)行設(shè)備失去主供電源后終被迫停用的現(xiàn)象卻屢有發(fā)生，甚至造成不必要的損失，嚴(yán)重影響了用戶對后備電源的信賴度。究其原因，可以從蓄電池組的工作原理來分析。傳統(tǒng)的蓄電池組充電運(yùn)行狀況是：

　　用充機(jī)對一組串聯(lián)的蓄電池組進(jìn)行在線充電。這種充電方式無法保證蓄電池組中每節(jié)蓄電池的均衡充電，往往由于蓄電池組中某幾節(jié)蓄電池的電壓變化（變高或變低）而導(dǎo)致其它蓄電池處于過充電或欠充電，長時(shí)間的這種充電狀態(tài)勢必大大降低蓄電池組的使用壽命。

　　傳統(tǒng)的蓄電池組充電曲線是定期（720h）的強(qiáng)充電，目的是對蓄電池組中性能落后的蓄電池進(jìn)行補(bǔ)償性充電，恢復(fù)它的容量，但是這種充電方式往往把蓄電池組中好的蓄電池過充了，大大降低了蓄電池的使用壽命及可靠性。

　　只能檢測單體電池的端電壓，無法對單體電池的容量、內(nèi)阻等參數(shù)進(jìn)行全面的在線監(jiān)測，不能正確判斷運(yùn)行中蓄電池的好壞，無法做到蓄電池組中的單體電池的在線活化。

　　蓄電池組在線均衡技術(shù)則可以很好地解決運(yùn)行中的蓄電池單體不均衡問題，用蓄電池組均衡技術(shù)對在線運(yùn)行的蓄電池組的傳統(tǒng)充電方式進(jìn)行優(yōu)化，使每節(jié)電池都處于相同的工作狀態(tài)，通過使用先進(jìn)的微機(jī)數(shù)字控制技術(shù)和電力電子技術(shù)來自動(dòng)調(diào)節(jié)每節(jié)蓄電池的端電壓，令每節(jié)蓄電池的端電壓的一致；同時(shí)可對性能偏弱的電池進(jìn)行在線活化，延長蓄電池的使用壽命，從而提高蓄電池設(shè)備運(yùn)行可靠性。

　　二、蓄電池組在線均衡技術(shù)的原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　蓄電池組在線均衡系統(tǒng)可依托工業(yè)級高性能單片微機(jī)為平臺，應(yīng)用電力電子技術(shù)，由電池電壓測量單元、均衡調(diào)節(jié)單元、電池內(nèi)阻測量單元及監(jiān)控管理單元組合而成。通過對每節(jié)電池的高及高速測量，完成對蓄電池組的實(shí)時(shí)監(jiān)測，并計(jì)算出電池組的均衡度，由均衡調(diào)節(jié)單元對相應(yīng)電池進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)，使整組電池達(dá)到較理想的均衡度。系統(tǒng)通過電池內(nèi)阻測量單元定期對蓄電池組進(jìn)行內(nèi)阻測量，監(jiān)控管理單元將負(fù)責(zé)各單元的協(xié)調(diào)，進(jìn)行計(jì)算分析、保護(hù)及告警處理、界面顯示、綜合管理及通訊功能。

　　為了高速測量電池電壓，可利用多CPU方式即6片16位單片CPU,每片CPU測量19個(gè)電池電壓，6個(gè)CPU通過串行通訊口連接，速率為9600,為了使個(gè)CPU的測量對應(yīng)時(shí)刻同步，由監(jiān)控管理單元發(fā)出啟動(dòng)測量的同步命令，6個(gè)CPU開始同時(shí)測量，由此保證了112個(gè)電池的高速測量和測量數(shù)據(jù)的時(shí)刻一致性，將為均衡調(diào)節(jié)單元和電池內(nèi)阻測量單元提供可靠實(shí)時(shí)的處理依據(jù)。

　　均衡調(diào)節(jié)單元是系統(tǒng)關(guān)鍵的基礎(chǔ)單元，它主要利用微電子控制技術(shù)，由微電子控制部分通過串行通訊口，將電池電壓測量單元測得的數(shù)據(jù)讀入，通過計(jì)算得出整組電池的均衡度，計(jì)算方法如下：均衡度=（單電池節(jié)電壓-單節(jié)電池電壓）/單節(jié)電池電壓 X 100% .當(dāng)均衡度大于設(shè)定值時(shí)，單元將找出電壓較高和較低的電池，對它們分別進(jìn)行充電和放電處理，充電和放電由單元的功率電路部分來完成，通過一段時(shí)間運(yùn)行后，每只電池的電壓逐漸一致，于是整組的電池均衡度可以大大提高，達(dá)到設(shè)定的理想值。

　　蓄電池組達(dá)到了較理想的均衡度，日常工作的性能和狀態(tài)得到了很好的維護(hù)，使電池的壽命得到延長，充電質(zhì)量獲得了保障，但蓄電池的好壞是不能一各電池電壓過高和過低來判斷的，而且各節(jié)電池的電壓一直也不能反映電池都是好的，電池內(nèi)阻值的大小才是真實(shí)反映其品質(zhì)和好壞的，電池內(nèi)阻測量單元采用直流內(nèi)阻測量法對其內(nèi)阻進(jìn)行測量，當(dāng)本單元得到監(jiān)控管理單元啟動(dòng)命令后，對整組電池進(jìn)行瞬間放電，同時(shí)啟動(dòng)電池電壓測量單元高速測量電池電壓和放電電流，通過放電前和放電后的電壓差及放電電流計(jì)算出各電池的內(nèi)阻值。

　　監(jiān)控管理單元是整個(gè)系統(tǒng)的管理中樞，利用其對整個(gè)系統(tǒng)各單元進(jìn)行故障檢測，提供完善可靠的保護(hù)和告警功能，定時(shí)啟動(dòng)內(nèi)阻測量及根據(jù)均衡度情況啟動(dòng)均衡調(diào)節(jié)功能。

　　三、蓄電池組在線均衡技術(shù)的應(yīng)用功能

　　一般來說串聯(lián)的蓄電池組的性能起決于這組電池中狀態(tài)壞的那只電池的性能，若某節(jié)電池端電壓降低，容量減少，內(nèi)阻增大，則這組電池就處于危險(xiǎn)的運(yùn)行狀態(tài)，不作處理的話引發(fā)故障的可能性就非常大。蓄電池組的不均衡問題一直是比較頭疼的問題，因蓄電池的不均衡而導(dǎo)致的蓄電池組壽命大大降低，蓄電池的設(shè)計(jì)壽命為十年或十五年的蓄電池，真實(shí)使用三、五年就可能因容量不足，內(nèi)阻增大等問題而報(bào)廢更換。傳統(tǒng)充電機(jī)是對整組電池充電，無法解決蓄電池組的不均衡問題。

　　蓄電池組在線均衡系統(tǒng)可解決在線運(yùn)行的蓄電池組的不均衡充電問題，實(shí)現(xiàn)蓄電池之間的無損電量交換，使每節(jié)蓄電池處于相同的均衡充電狀態(tài)；并可在線均衡蓄電池組每節(jié)電池電壓，使每節(jié)電池處于相同電壓的充電狀態(tài)，防止電池的過充電或欠充電，延長電池使用壽命兩倍以上。同時(shí)還能對性能較弱的電池進(jìn)行了補(bǔ)充及活化，并做到蓄電池內(nèi)阻在線測試功能及蓄電池端電壓巡檢功能，可完全取消直流電源系統(tǒng)中有關(guān)蓄電池組的電壓巡檢儀及內(nèi)阻測試儀，大大提高在線運(yùn)行蓄電池組的可靠性。

　　四、結(jié)束語

　　隨著科技發(fā)展日新月異，電子產(chǎn)品和電氣設(shè)備在社會(huì)生產(chǎn)生活體系中所占比重越來越大，對于諸如電力、通訊、石化、冶金、金融、交通等行業(yè)的重要關(guān)鍵設(shè)備，蓄電池組的后備保障作用也日益突出。顯而易見，蓄電池組在線均衡技術(shù)的推廣應(yīng)用不僅對用戶蓄電池組運(yùn)行維護(hù)方式的革新具有現(xiàn)實(shí)意義，該技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)也有著極高的經(jīng)濟(jì)效率和社會(huì)效率。

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