自動化蓄電池在線健康管理系統(tǒng)

馬萬瑩

摘 要：介紹了一種自動化蓄電池在線健康管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了智能充電、集中顯控等功能，并就其功能組成、關(guān)鍵技術(shù)和試驗結(jié)果進行了說明和分析。經(jīng)試驗驗證和用戶使用性能實用，具有一定的推廣價值。

關(guān)鍵詞：鉛酸蓄電池；充電；電力載波通信；自動化控制

中圖分類號：TB

文獻標識碼：A

doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2016.29.142

1 引言

蓄電池在很多通信、軍事等重要設(shè)施或設(shè)備中都作為后備電能儲存部件，維護其健康狀態(tài)具有重要意義。為解決現(xiàn)有的人工維護帶來的弊端，我公司開發(fā)了一套自動化蓄電池在線健康管理系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)組成和功能

自動化蓄電池在線健康管理系統(tǒng)主要由監(jiān)控系統(tǒng)、充電機單元、供電電纜等組成。監(jiān)控系統(tǒng)包括工控機、觸摸屏顯示器、主機數(shù)據(jù)通信模塊構(gòu)成。主要功能是運行測試軟件，管理整個充電機系統(tǒng)，進行充電任務的調(diào)度，實時接收各個充電機單元的數(shù)據(jù)并進行分析、處理和顯示。

充電機單元由充電機、采集控制模塊、從機數(shù)據(jù)通信模塊等構(gòu)成。充電機單元由從機數(shù)據(jù)通信模塊接收監(jiān)控系統(tǒng)指令，由采集控制模塊對指令進行解析和執(zhí)行，控制充電機的輸出。在設(shè)備運行過程中由采集控制模塊采集充電電壓和電流，并通過從機數(shù)據(jù)通信模塊上傳數(shù)據(jù)。從機數(shù)據(jù)通信模塊完成組網(wǎng)和數(shù)據(jù)通信。

各單元之間采用成品供電電纜進行連接，節(jié)省了通信布線，自動化蓄電池在線健康管理系統(tǒng)功能組成如圖1所示。

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 充電機選型設(shè)計

根據(jù)電池廠家提供的技術(shù)資料，設(shè)電池的20小時率容量為C安時，該類電池應采用的充電電流范圍為：C×1.5%≤I≤C×15%，并且鉛酸電池宜采用慢速充電形式，充電時間T≥12h。充電機選用具有多級充電模式的充電機，此種充電機結(jié)構(gòu)尺寸最小、并且可以避免充電后期大電流在電池腔體內(nèi)產(chǎn)生高壓的危險。

3.2 通信網(wǎng)絡設(shè)計

該系統(tǒng)采用電力載波通信形式，實現(xiàn)了電力線完成供電和通信通道兩種功能。充電機單元之間線纜采用串行級聯(lián)方式。通信采用電力載波形式實現(xiàn)通信。通信部分電氣原理圖如圖2所示。F1～F4為自恢復保險絲，R2～R4、R8為壓敏電阻，C1，C2為X2電容，R5，R6為1M歐姆電阻，N1、N2為自主開發(fā)的電力通信載波模塊。該通信電路支持自組網(wǎng)、支持單相和三相通訊、支持自動中繼路由、傳輸速率5.5kbps、可擴展100個從機模塊、最大組網(wǎng)距離1.5km。

3.3 通信網(wǎng)絡設(shè)計

自動化蓄電池在線健康管理系統(tǒng)軟件在Windows XP 32bit操作系統(tǒng)下運行，開發(fā)軟件采用NI公司LabWindows/CVI2010進行開發(fā)。在實際的軟件設(shè)計過程中，根據(jù)實際測試需求，通過DLL鏈接、進程通訊等方式結(jié)合使用，從而開發(fā)出高質(zhì)量的程序。該軟件可實現(xiàn)對電瓶電壓、充電電流、電量狀態(tài)、充電狀態(tài)直觀顯示，并可對每個編號的電瓶的數(shù)據(jù)進行后臺數(shù)據(jù)庫存儲和處理。軟件界面如圖3所示。

4 試驗應用

試驗中針對型號為68025D這種180Ah的鉛酸電池進行充電試驗，其充電數(shù)據(jù)統(tǒng)計曲線如圖4所示，該系統(tǒng)可以對蓄電池的電量、充電次數(shù)、充電曲線等數(shù)據(jù)進行很好的管理和直觀監(jiān)測。