一種蓄電池單體電壓自動(dòng)測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)

李繼優(yōu)　汪彥宏

摘要：蓄電池是列車輔助系統(tǒng)非常重要的組成部分，在列車受電弓未給列車供電的情況下可為控制電路提供電力。在蓄電池維護(hù)過(guò)程中要求檢查電池單體電壓，以確保蓄電池能正常工作，傳統(tǒng)方法是使用萬(wàn)用表逐個(gè)測(cè)量和記錄蓄電池單體，由于一個(gè)蓄電池單元具有分布在兩個(gè)電池盒中的80個(gè)電池單體，因此測(cè)量時(shí)需要重復(fù)80次測(cè)量動(dòng)作以完成工作。為此，介紹了一種在維保生產(chǎn)管理系統(tǒng)現(xiàn)有平臺(tái)下開(kāi)發(fā)的智能工具——蓄電池單體電壓自動(dòng)測(cè)量?jī)x，可以一次測(cè)量多組數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳到維保生產(chǎn)管理系統(tǒng)服務(wù)器，從而減少重復(fù)操作，提高測(cè)量工作的準(zhǔn)確性和工作效率。

關(guān)鍵詞：蓄電池;單體電壓;維保生產(chǎn)管理系統(tǒng);智能工具

0 引言

蓄電池是一種可反復(fù)充電、放電的裝置。當(dāng)前，蓄電池容量的檢測(cè)和監(jiān)測(cè)已逐漸成為一個(gè)熱門話題，尤其是在電動(dòng)汽車的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用領(lǐng)域。蓄電池作為城軌列車輔助系統(tǒng)的重要組成部分，保證蓄電池測(cè)試的可靠性顯得尤為重要。目前市場(chǎng)上有許多用于蓄電池維護(hù)的工具，例如充電裝置、放電裝置等，但是很少有能夠批量測(cè)量蓄電池的單體電壓并自動(dòng)記錄蓄電池單體電壓數(shù)據(jù)的工具。

1 蓄電池單體電壓自動(dòng)測(cè)量?jī)x設(shè)計(jì)

目前，城軌列車在進(jìn)行日常維護(hù)保養(yǎng)時(shí)，一般要求每三個(gè)月測(cè)量蓄電池單體電壓，并依據(jù)測(cè)量結(jié)果判斷蓄電池單體狀態(tài)。為了減輕員工的工作負(fù)荷，提高測(cè)量效率，保證測(cè)量的準(zhǔn)確性，本文設(shè)計(jì)了一次能測(cè)量多個(gè)蓄電池單體電壓的自動(dòng)測(cè)量?jī)x，這也是企業(yè)由傳統(tǒng)的維保模式向智能化維保模式發(fā)展的必經(jīng)之路。蓄電池單體電壓自動(dòng)測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)分為軟件控制邏輯圖設(shè)計(jì)和硬件流程圖設(shè)計(jì)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求對(duì)部件進(jìn)行選型和編程。

1.1? ? 軟件控制邏輯圖設(shè)計(jì)

蓄電池單體電壓自動(dòng)測(cè)量?jī)x將通過(guò)車間的Wi-Fi無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接到維保生產(chǎn)管理系統(tǒng)，維保生產(chǎn)管理系統(tǒng)使用AT命令通過(guò)MODBUS協(xié)議調(diào)用工具，控制器板將解析AT命令并打開(kāi)/關(guān)閉繼電器，測(cè)量蓄電池單體電壓，并將測(cè)量數(shù)據(jù)發(fā)送回維保生產(chǎn)管理系統(tǒng)服務(wù)器。蓄電池單體電壓自動(dòng)測(cè)量?jī)x的軟件控制邏輯結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.2? ? 硬件流程圖設(shè)計(jì)

由于不同城軌列車項(xiàng)目選用不同型號(hào)甚至不同廠家的蓄電池，為此需設(shè)計(jì)一款能依據(jù)單體大小來(lái)調(diào)節(jié)長(zhǎng)度的蓄電池單體電壓自動(dòng)測(cè)量?jī)x夾具，夾具需選擇不導(dǎo)電且有硬度的材料進(jìn)行3D打印。將蓄電池單體電壓自動(dòng)測(cè)量?jī)x裝夾至蓄電池上，開(kāi)始測(cè)量蓄電池單體電壓，測(cè)量結(jié)果通過(guò)網(wǎng)絡(luò)直接傳輸?shù)骄S保生產(chǎn)管理系統(tǒng)，其硬件流程圖如圖2所示。

蓄電池單體電壓自動(dòng)測(cè)量?jī)x推薦使用的部件如表1所示。2 蓄電池單體電壓自動(dòng)測(cè)量?jī)x組裝測(cè)試

蓄電池單體電壓自動(dòng)測(cè)量?jī)x的制造分為零件采購(gòu)、組裝、程序記錄和測(cè)試四部分。

組裝配件：基于PCB板，用電烙鐵焊接。首先焊接電容器、電阻器、續(xù)流二極管，需要注意的是，安裝和焊接續(xù)流二極管時(shí)要注意二極管的極性;其次焊接4個(gè)連接器底座;最后焊接直流繼電器。完成所有焊接工作后，需要對(duì)PCB板上的焊點(diǎn)進(jìn)行檢驗(yàn)，焊點(diǎn)應(yīng)為圓形，完整，無(wú)焊點(diǎn)，且焊點(diǎn)中心應(yīng)不透明。根據(jù)原理圖接線及航空插座引線的示意圖焊接連接器插頭。

PCB板組裝完成后，首先將PCB板轉(zhuǎn)移到安裝盒，將絕緣子安裝在PCB板下端;其次安裝電源模塊、工業(yè)控制板;最后將連接器對(duì)接至PCB板上的插座，對(duì)接時(shí)注意插座的順序。

使用RS232通信電纜將工業(yè)控制板連接到計(jì)算機(jī)，打開(kāi)蓄電池單體電壓測(cè)量?jī)x的電源，進(jìn)行軟件編程，將維護(hù)手冊(cè)中蓄電池單體電壓要求的范圍寫入程序，這樣系統(tǒng)會(huì)根據(jù)預(yù)設(shè)的蓄電池單體電壓的標(biāo)準(zhǔn)值來(lái)判斷測(cè)量的單體電壓是否符合要求，并在維保生產(chǎn)管理系統(tǒng)中將結(jié)果反饋至作業(yè)員工，最后蓋上安裝盒蓋，并在殼體和蓋之間添加一個(gè)密封層條，以防灰塵進(jìn)入。蓄電池單體電壓自動(dòng)測(cè)量?jī)x如圖3所示。

蓄電池單體電壓自動(dòng)測(cè)量?jī)x通過(guò)車間的Wi-Fi無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接到維保生產(chǎn)管理系統(tǒng)后，員工可以在蓄電池維護(hù)任務(wù)期間調(diào)用維保生產(chǎn)管理系統(tǒng)中的工具，只需按照維保生產(chǎn)管理系統(tǒng)的指示，將測(cè)量工具夾在蓄電池上，蓄電池單體電壓自動(dòng)測(cè)量?jī)x就開(kāi)始測(cè)量，測(cè)量結(jié)果通過(guò)網(wǎng)絡(luò)直接傳輸?shù)骄S保生產(chǎn)管理系統(tǒng)，減少了員工的工作時(shí)間。該工具可一次測(cè)量10個(gè)蓄電池單體電壓，自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)，并對(duì)記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷反饋。

3 結(jié)語(yǔ)

蓄電池單體電壓自動(dòng)測(cè)量?jī)x在馬來(lái)西亞安邦城軌車輛和SCS城際動(dòng)車組項(xiàng)目應(yīng)用后，將原來(lái)每臺(tái)列車蓄電池單體電壓測(cè)量時(shí)間由2 h縮短至0.5 h，每臺(tái)每次節(jié)約人工工時(shí)1.5 h，減少了重復(fù)操作，提高了工作效率，有效避免了蓄電池單體電壓的誤測(cè)、漏測(cè)，提高了測(cè)量的準(zhǔn)確性。

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收稿日期：2020-03-05

作者簡(jiǎn)介：李繼優(yōu)（1989—），男，云南宣威人，助理工程師，研究方向：轉(zhuǎn)向架輪對(duì)設(shè)計(jì)。

汪彥宏（1988—），男，甘肅天水人，工程師，研究方向：轉(zhuǎn)向架輪對(duì)設(shè)計(jì)。