蓄电池远程管理维护系统研究与设计_王晓舜.pdf
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1、wwwele169com|97电子基础0 引言地铁的稳定运行需要多项设备系统的支撑,每项设备系统都需要 UPS 电池为其提供稳定可靠的电源输出,同时地铁需要在危险情况下,列车、车站等紧急疏散乘客,需要EPS 电池提供稳定可靠的后备电源供应1。对使用中的电池维护由于 UPS 主机只能检测电池组部分数据且并不一定具备数据上传功能,因此各行业对电池的维护仍然以人工现场操作为主(测量指标、充放电、检查外观等),不仅加大了维护成本,还导致数据不准、问题难发现等问题,成为当前电池使用的最大痛点。许多科研机构和企业开始加强电池管理系统的研发和设计,基于信息化手段实现电池运行管理和操作。目前,我国电池管理系统
2、行业发展趋势主要体现在技术、市场和竞争三个方面。在技术上,BMS 相关软件算法不断优化,逐步朝着高集成化、高精度估算、智能化的趋势发展2;在市场上,BMS 需求量将随着电池市场渗透率提升而增大,储能 BMS 市场需求随着产业发展也有待进一步释放3;在竞争上,随着电池管理系统企业数量越来越多以及技术要求的升级,行业企业或面临着新一轮的洗牌4。1 蓄电池远程管理维护系统应用分析电池管理系统经过多年的研究和应用,开发技术不断地提升,随着我国BMS厂商数量逐步增多,产品类型更加丰富,电池管理系统相关行业标准的不断完善,以及动力电池系统性能逐步升级和储能 BMS 市场开启发掘,我国电池管理系统未来的发展
3、空间十分广阔。BMS 技术将来关键有两个发展前景:一是内阻、SOC 更精确,内阻、SOC 是关键主要参数指标值。怎样根据收集电池组内各电池的工作电压、蓄电池充电电流量、温度等数据信息,创建更精确预测分析电池内阻大小、SOC 的数学分析模型,将是将来电池智能管理系统科学研究的关键发展前景;二是 BMS 均衡工作能力将进一步提高,BMS 关键处理单细胞间的差别。电池危害电池组的高效率和安全系数。因而,怎样赔偿式子电池充电的不一致性,维持电池中间的相对性一致性,将是将来电池智能管理系统发展趋势的另一个方位。它由很多串连的单个电池构成。因为在生产过程中不太可能保证每一块电池都彻底一样,即便是同样型号、
4、同规范规格型号的电池,在工作电压、电阻器、电池容积等物理学主要参数上也会存有一定的差别。这类组合很有可能已经应用中。它会进一步扩张。数次蓄电池充电后,电池会越来越不平衡,比较严重危害电池组的应用高效率和安全系数。因而,怎样赔偿式子电池充电的不一致性,维持电池中间的相对性一致性,也是电池智能管理系统发展趋势的另一个方位。地铁 UPS 电池管理系统采用分布式架构,通过开发单体电池参数检测模块、汇集模块、霍尔传感器和主控制器,实现对单体电池电压、温度、内阻、组端电压及电流的检测,并实现对浮充电池进行各参数实时监控。主控制器实现对单体电池检测模块的管理,通过网络将数据传送到监控中心;搭建监控中心,收集
5、来自电池管理系统(BMS)传来的电池参数数据,对电池及其检测数据进行有效的分析和管理,确保电池组安全可靠地运行。具体的,蓄电池远程管理系统主要包括两个关键组成部分,分别是硬件组成部分和软件组成部分。电池组检测维护系统和软件组成,检测维护系统由单体电池检测模块、汇集模块、霍尔传感器和主控制器等构成。单体电池检测模块是系统的关键,具备单体电压检测、单体温度检测,单体内阻检测,可尽早发现亏损电池,提醒维护或调换,避免电池组故障,延长电池寿命。数据通过通讯总线发送到汇集模块上传至主控制器进行管理。单体采集模块硬件由电压采集电路、内阻采集电路、温度采集电路、蓄电池远程管理维护系统研究与设计王晓舜1,邵飞
6、2,董利军1,杨堃1,周怡1(1.无锡地铁集团有限公司,江苏无锡,214000;2.江苏太湖云计算信息技术股份有限公司,江苏无锡,214000)摘要:蓄电池管理系统采用物联网、移动通信、集成芯片等技术,可以实时的采集和分析蓄电池的运行状况,从而能够实现蓄电池的运行管理和维护更新。本文结合地铁站蓄电池管理需求,设计一个蓄电池远程管理维护系统,该系统采用分布式的架构,能够详细地展示电池运行数据,比如电压、内阻、温度等,基于电池运行数据进行综合分析,从而可以在线判断电池容量可靠性,及时准确发现电池各类隐性故障,同时监控电池的单体承载,均衡蓄电池的实际容量,避免过度依赖某一单体电池产生恶性循环,进一步
7、调了电池维护的智能化和自动化。关键词:蓄电池;管理维护;分布式架构;集成芯片电池接口及电源微控制器通讯级联接口电压采集电路内阻采集电路温度采集电路图 1 单体电池检测模块DOI:10.16589/11-3571/tn.2023.01.00798|电子制作 2023 年 1 月电子基础电池电源输入、通讯接口及核心微控制器构成,从而实现对单体电池电压、温度和内阻的测量以及对外通讯功能。单体电池检测模块组成如图 1 所示。2 蓄电池远程管理维护系统设计 2.1 系统整体结构设计单体采集模块程序以初始化硬件和加载用户配置参数开始,ADC 硬件单元持续进行采样,循环执行温度与电压的计算,系统整体架构如图
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