直流系統蓄電池在線均衡裝置的製作方法

2023-05-31 11:03:36 2

專利名稱：直流系統蓄電池在線均衡裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種統蓄電池在線均衡裝置，具體是一種直流系統蓄電池在線均衡裝置。
背景技術：
目前，國內外在蓄電池組在線在線均衡裝置還不能足夠準確地利用技術手段進行各項參數的採集、蓄電池均衡、蓄電池剩餘容量測試，且不能始終在線實時反映蓄電池性能好壞；通過蓄電池內阻測試，可預估蓄電池容量，本裝置優點在於測試時間短，操作簡單方便，是檢測蓄電池性能的一種有效實用手段。當前國內蓄電池內阻測試主要手段是蓄電池內阻測試儀、蓄電池電導儀等可攜式 儀器，但其必須現場人工操作；隨著電力系統的快速發展，變電站數量的增多，在有限人力物力的條件下很難按照規程要求完成蓄電池的定期維護工作，更別說實時在線檢測蓄電池內阻，這就使蓄電池的性能無法得到保證，給電力系統的安全運行埋下巨大隱患。

發明內容
為了克服上述現有技術的缺點，本發明公開了一種直流系統蓄電池在線均衡裝置，利用現有的計算機技術、實時乙太網通信技術結合蓄電池內阻測量模塊對蓄電池進行遠程內阻測試，實現蓄電池內阻在線實時測試、無需現場操作。本發明是以如下技術方案實現的一種直流系統蓄電池在線均衡裝置，包括上位機、乙太網/RS485轉換器和蓄電池內阻測量模塊；上位機連接在乙太網上，通過乙太網/RS485轉換器，以RS485總線方式連接各蓄電池內阻測
量模塊。其進一步是，蓄電池內阻測量模塊包括一微處理器、電流變送器、多路轉換開關、光電耦合器、MOSFET管、大功率電阻和485接口電路；待測電池組中串聯電池的總「 + 」串聯大功率電阻後連接MOSFET管的D極，MOSFET管的S極穿過電流變送器後接至三隻串聯電池的總構成電流主迴路；微處理器通過光電耦合器和MOSFET管連接，微處理器通過多路轉換開關與待測電池組連接；微處理器通過485接口電路和乙太網/RS485轉換器連接。本發明的有益效果是該裝置採用直流放電法實現了蓄電池內阻的準確測量，不對直流系統附加幹擾，且採用分段測量方式，可實時在線。實現了蓄電池在線均衡的遠程自動控制，無需現場操作，避免了往返現場的勞頓，節約了大量的人力和物力，提高了工作效率。


下面結合附圖和實施例進一步對本發明作進一步說明。圖I是整套裝置的總體框 圖2是蓄電池內阻測量模塊原理框圖；圖3是蓄電池內阻測量模塊電路圖。如圖I所示，一種直流系統蓄電池在線均衡裝置有一上位機，上位機是一臺安裝了利用VC語言編制的蓄電池內阻測試監控軟體的計算機，它連接在乙太網上，通過乙太網/RS485轉換器，以RS485總線方式連接各蓄電池內阻測量模塊；乙太網/RS485轉換器採用光電隔離方式，型號為ETH232GH。各蓄電池內阻測量模塊並聯在485總線上，通過乙太網及乙太網/RS485轉換器接收上位管理機遙控指令，依次自動調節測試電流，進行內阻測量，並上傳電池電壓、內阻等相關數據。如圖2所示，本實施例中，每個蓄電池內阻測量模塊檢測三隻單體電池，所有模塊通過485接口掛在485總線上，485總線經乙太網/RS485轉換器再通過乙太網連接上位管理機，構成整個蓄電池組內阻遠程在線測試系統。微處理器採用MSP430AFE252單片機，它是德州儀器(TI)公司提供的一款超低功耗16位RISC微控制器，內置數控振蕩器(DCO) 16K的片內FLASH，512 RAM，二個24位差 分輸入可編程增益的Σ-Λ型A/D轉換器，一個異步串行通訊接口(USART)。RS485接口 電路採用隔離型的485接口晶片，型號為ADM2483 ;電流信號變送部分採用霍爾電流傳感器，型號為TBC50A,輸入0-50A,輸出0-4V。多路轉換開關由多個光電I禹合器並聯構成。光電耦合器是351G，隔離強弱電。MOSFET管採用ST公司的75NE75，75A 75V ;大功率電阻具有純阻性、重量輕、功率大等優點。在信號變送部分，電流變送器採用霍爾電流傳感器，型號為TBC50A，輸入0-50A，輸出0-4V。485接口電路採用隔離型的485接口晶片，型號為ADM2483。自動調節測試電流，實現內阻測量是微處理器採用PWM脈寬調製方式，通過光耦驅動MOSFET管控制大功率電阻投切產生合適的測試電流，採用大電流直流放電法實現蓄電池內阻測量。上述各部分連接方式如下電池組其中三隻串聯電池的總「 + 」，經端子排串聯大功率電阻後連接MOSFET管75NE75的D極，75NE75的S極穿過電流變送器TBC50A後經端子排接至三隻串聯電池的總而構成電流主迴路；微處理器MSP430AFE252的一個I/O口和光耦351G的輸入相連，351G的輸出連接MOSFET管75NE75的控制G極而構成電流調節控制迴路；電流傳感器TBC50A穿心於三隻串聯電池的總與MOSFET管的S極連接線，其二次信號輸出連接微處理器MSP430AFE252的一個A/D輸入腳而構成電流採樣迴路；微處理器MSP430AFE252的其中六個I/O 口和六個光耦351G的輸入相連，六個351G的輸出分別連接三隻電池的正負極組成多路轉換開關，然後連接微處理器的另一個差分A/D輸入腳而構成各單體電池電壓採樣迴路；微處理器MSP430AFE252的異步串行通訊口連接485接口電路晶片ADM2483，掛在485總線上，通過乙太網/RS485轉換器ETH232GH與上位管理機進行通訊，接受遙控指令，上傳遙測數據。控制過程如下上位管理機經乙太網/RS485轉換器ETH232GH通過485總線依次向各蓄電池內阻測量模塊發送遙控指令，蓄電池內阻測量模塊微處理器MSP430AFE252通過485接口電路晶片ADM2483從485總線上接收上位管理機遙控指令後，採用PWM脈寬調製方式，由MSP430AFE252的一個I/O 口驅動光耦351G，再由光耦推動MOSFET管75NE75來控制大功率電阻投切，產生合適的測試電流；同時電流傳感器把電流強電信號隔離轉化為O 4V弱電信號傳遞給給微處理器MSP430AFE252的一個A/D輸入腳採集衝擊電流I，MSP430AFE252的另六個I/O 口驅動六個光耦351G，組成多路轉換開關，在衝擊電流前後依次把該測量模塊連接的三隻單體電池電壓傳送給MSP430AFE252的另一個差分A/D輸入腳而採集各單體電池在衝擊電流前後的電壓跌落值△ Ui，然後微處理器採用公式Ri= Λ Ui/I計算出各單體電池的內阻值Ri，並實時通過485總線經乙太網/RS485轉換器ETH232GH向上位管理機上傳遙測數據。如圖3所示，MSP430AFE252單片機的AVSS、DVSS、和Al-與地線相連接；AVCC、DVCC、Vref接3. 3V高電平。單片機MSP430AFE252的RST腳與電阻R2的一端相連接，R2的另一端接3. 3V電源，完成上電復位功能。MSP430AFE252的RXD、TXD分別連接隔離型RS485接口晶片 ADM2483 的 RXO、TXI，MSP430AFE252 的 P2. 6 與 ADM2483 的 RE、DE 相連，ADM2483的VDDI、PV接3. 3V高電平，GNDI接3. 3V地，ADM2483的VDD2接來自通訊端子排J2 I腳5V高電平，GND2接來自通訊端子排4腳5V地，A、B接通訊端子排2、3腳，組成485接口電路，連接在485總線上。MSP430AFE252的P2. O腳串聯電阻RM7後和光耦M7 351G的I腳相連，M7 2腳接地，3腳與+12電源連接，4腳與電阻Rl的一端及MOSFET管75NE75的G極相連，Rl的另一端接地，75NE75的S極穿過電流變送器TBC50A後經端子排Jl的8腳與三隻串聯電池的總連接，75NE75的D極接大功率電阻RO的一端，RO的另一端經端子排Jl的I腳與三隻串聯電池的總「 + 」連接，大功率電阻、MOSFET管、351G、R1、RM7 —起構成電流主迴路及其控制電路。電流傳感器TBC50A穿心於三隻串聯電池的總與MOSFET管的S極連接線，其二次信號輸出連接微處理器MSP430AFE252的一個A/D輸入腳而構成電流採樣迴路，TBC50A的的+E腳接12V，-E腳接-12V，GND腳接地，信號輸出端Uz與MSP430AFE252的Al+腳相連接，構成電流採樣電路。微處理器MSP430AFE252的Pl. O腳串聯電阻RMl後和光耦Ml 351G的I腳相連，Pl. I腳串聯電阻RM2後和光耦M2的I腳相連，Pl. 2腳串聯電阻RM3後和光耦M3的I腳相連，Pl. 5腳串聯電阻RM4後和光耦M4的I腳相連，Pl. 6腳串聯電阻RM5後和光耦M5的I腳相連，Pl. 7腳串聯電阻RM6後和光耦M6的I腳相連，Ml、M2、M3、M4、M5、M6的2腳全部接地；光耦Ml的3腳經端子排Jl的2腳與三隻串聯電池中的第一隻電池「 + 」極相連，M2的3腳經Jl的3腳與第一隻電池極相連，M3的3腳經端子排Jl的4腳與三隻串聯電池中的第二隻電池「 + 」極相連，M4的3腳經Jl的5腳與第二隻電池極相連，M5的3腳經端子排Jl的6腳與三隻串聯電池中的第三隻電池「 + 」極相連，M6的3腳經Jl的7腳與第三隻電池極相連，Ml、M3、M5的4腳相互連接後經電阻R3和微處理器MSP430AFE252的PAO+腳相連，M2、M4、M6的4腳全部和MSP430AFE252的PAO-腳相連，MSP430AFE252 的 PAO+ 和 PAO-腳之間並聯有電阻 R4 ;M1、M2、M3、M4、M5、M6、RM1、RM2、RM3、RM4、RM5、RM6、R3、R4 和 MSP430AFE252 的 ΡΑ0+、ΡΑ0_ —起構成多路轉換開關及單體電池電壓採樣迴路及在線均衡。本發明實現單體蓄電池電壓、電流、內阻、溫度等參數的採集，在線裝置可以實時 獲取蓄電池組中單只電池的精確內阻值，參照內阻值控制單只蓄電池浮充電流，實現實時蓄電池單體電壓在線均衡活化，讓蓄電池工作在最佳狀態，可以提高蓄電池使用壽命，間接為所供主設備的安全運行提供保證。
權利要求
1.一種直流系統蓄電池在線均衡裝置，其特徵在於包括上位機及乙太網/RS485轉換器和蓄電池內阻測量模塊；上位機連接在乙太網上，通過乙太網/RS485轉換器，以RS485總線方式連接各蓄電池內阻測量模塊。
2.根據權利要求I所述的一種直流系統蓄電池在線均衡裝置，其特徵在於所述的蓄電池內阻測量模塊包括一微處理器、電流變送器、多路轉換開關、光電稱合器、MOSFET管、大功率電阻和485接口電路；待測電池組中串聯電池的總「 + 」串聯大功率電阻後連接MOSFET管的D極，MOSFET管的S極穿過電流變送器後接至三隻串聯電池的總構成電流主迴路；微處理器通過光電耦合器和MOSFET管連接，微處理器通過多路轉換開關與待測電池組連接；微處理器通過485接口電路和乙太網/RS485轉換器連接。
3.根據權利要求2所述的一種直流系統蓄電池在線均衡裝置，其特徵在於所述的多路轉換開關由多個光電耦合器並聯構成。
全文摘要
本發明公開了一種直流系統蓄電池在線均衡裝置，涉及一種蓄電池在線均衡維護的裝置。該裝置主要由一上位機及乙太網/RS485轉換器和蓄電池內阻測量模塊組成；上位機連接在乙太網上，通過乙太網/RS485轉換器，以RS485總線方式連接各蓄電池內阻測量模塊。優點採用直流放電法實現了蓄電池內阻的準確測量，不對直流系統附加幹擾，且採用分段測量方式，可實時在線。實現了蓄電池在線均衡的遠程自動控制，無需現場操作，避免了往返現場的勞頓，節約了大量的人力和物力，提高了工作效率。
文檔編號G01R31/36GK102868197SQ201210378410
公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月29日 優先權日2012年9月29日
發明者王浩, 馬建輝, 甄文波, 李建軍, 劉豪傑, 王敏, 胡凱, 杜法剛, 須英倫 申請人:江蘇省電力公司徐州供電公司, 江蘇省電力公司, 國家電網公司