自动化蓄电池在线健康管理系统

马万莹

摘 要：介绍了一种自动化蓄电池在线健康管理系统，实现了智能充电、集中显控等功能，并就其功能组成、关键技术和试验结果进行了说明和分析。经试验验证和用户使用性能实用，具有一定的推广价值。

关键词：铅酸蓄电池；充电；电力载波通信；自动化控制

中图分类号：TB

文献标识码：A

doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2016.29.142

1 引言

蓄电池在很多通信、军事等重要设施或设备中都作为后备电能储存部件，维护其健康状态具有重要意义。为解决现有的人工维护带来的弊端，我公司开发了一套自动化蓄电池在线健康管理系统。

2 系统组成和功能

自动化蓄电池在线健康管理系统主要由监控系统、充电机单元、供电电缆等组成。监控系统包括工控机、触摸屏显示器、主机数据通信模块构成。主要功能是运行测试软件，管理整个充电机系统，进行充电任务的调度，实时接收各个充电机单元的数据并进行分析、处理和显示。

充电机单元由充电机、采集控制模块、从机数据通信模块等构成。充电机单元由从机数据通信模块接收监控系统指令，由采集控制模块对指令进行解析和执行，控制充电机的输出。在设备运行过程中由采集控制模块采集充电电压和电流，并通过从机数据通信模块上传数据。从机数据通信模块完成组网和数据通信。

各单元之间采用成品供电电缆进行连接，节省了通信布线，自动化蓄电池在线健康管理系统功能组成如图1所示。

3 关键技术

3.1 充电机选型设计

根据电池厂家提供的技术资料，设电池的20小时率容量为C安时，该类电池应采用的充电电流范围为：C×1.5%≤I≤C×15%，并且铅酸电池宜采用慢速充电形式，充电时间T≥12h。充电机选用具有多级充电模式的充电机，此种充电机结构尺寸最小、并且可以避免充电后期大电流在电池腔体内产生高压的危险。

3.2 通信网络设计

该系统采用电力载波通信形式，实现了电力线完成供电和通信通道两种功能。充电机单元之间线缆采用串行级联方式。通信采用电力载波形式实现通信。通信部分电气原理图如图2所示。F1～F4为自恢复保险丝，R2～R4、R8为压敏电阻，C1，C2为X2电容，R5，R6为1M欧姆电阻，N1、N2为自主开发的电力通信载波模块。该通信电路支持自组网、支持单相和三相通讯、支持自动中继路由、传输速率5.5kbps、可扩展100个从机模块、最大组网距离1.5km。

3.3 通信网络设计

自动化蓄电池在线健康管理系统软件在Windows XP 32bit操作系统下运行，开发软件采用NI公司LabWindows/CVI2010进行开发。在实际的软件设计过程中，根据实际测试需求，通过DLL链接、进程通讯等方式结合使用，从而开发出高质量的程序。该软件可实现对电瓶电压、充电电流、电量状态、充电状态直观显示，并可对每个编号的电瓶的数据进行后台数据库存储和处理。软件界面如图3所示。

4 试验应用

试验中针对型号为68025D这种180Ah的铅酸电池进行充电试验，其充电数据统计曲线如图4所示，该系统可以对蓄电池的电量、充电次数、充电曲线等数据进行很好的管理和直观监测。