CN102868197B - 直流系统蓄电池在线均衡装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种直流系统蓄电池在线均衡装置，涉及一种蓄电池在线均衡维护的装置。该装置主要由一上位机及以太网/RS485转换器和蓄电池内阻测量模块组成；上位机连接在以太网上，通过以太网/RS485转换器，以RS485总线方式连接各蓄电池内阻测量模块。优点：采用直流放电法实现了蓄电池内阻的准确测量，不对直流系统附加干扰，且采用分段测量方式，可实时在线。实现了蓄电池在线均衡的远程自动控制，无需现场操作，避免了往返现场的劳顿，节约了大量的人力和物力，提高了工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种统蓄电池在线均衡装置，具体是一种直流系统蓄电池在线均衡装置。
背景技术
目前，国内外在蓄电池组在线在线均衡装置还不能足够准确地利用技术手段进行各项参数的采集、蓄电池均衡、蓄电池剩余容量测试，且不能始终在线实时反映蓄电池性能好坏；通过蓄电池内阻测试，可预估蓄电池容量，本装置优点在于测试时间短，操作简单方便，是检测蓄电池性能的一种有效实用手段。
当前国内蓄电池内阻测试主要手段是蓄电池内阻测试仪、蓄电池电导仪等便携式仪器，但其必须现场人工操作；随着电力系统的快速发展，变电站数量的增多，在有限人力物力的条件下很难按照规程要求完成蓄电池的定期维护工作，更别说实时在线检测蓄电池内阻，这就使蓄电池的性能无法得到保证，给电力系统的安全运行埋下巨大隐患。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明公开了一种直流系统蓄电池在线均衡装置，利用现有的计算机技术、实时以太网通信技术结合蓄电池内阻测量模块对蓄电池进行远程内阻测试，实现蓄电池内阻在线实时测试、无需现场操作。
本发明是以如下技术方案实现的：一种直流系统蓄电池在线均衡装置，包括上位机、以太网/RS485转换器和蓄电池内阻测量模块；上位机连接在以太网上，通过以太网/RS485转换器，以RS485总线方式连接各蓄电池内阻测量模块。
所述的微处理器采用MSP430AFE252单片机，所述的电流变送器采用电流传感器TBC50A，所述的多路转换开关由六个光电耦合器并联构成，所述的MOSFET管采用MOSFET管75NE75，所述的485接口电路采用485接口电路芯片ADM2483，所述的光电耦合器采用光耦351G；微处理器MSP430AFE252的一个I/O口和光耦351G的输入相连， 光耦351G的输出连接MOSFET管75NE75的控制G极而构成电流调节控制回路；电流传感器TBC50A穿心于三只串联电池的总“-”与MOSFET管的Ｓ极连接线，其二次信号输出连接微处理器MSP430AFE252的一个A/D输入脚而构成电流采样回路；微处理器MSP430AFE252的其中六个I/O口和六个光耦351G的输入相连，六个351G的输出分别连接三只电池的正负极组成多路转换开关，然后连接微处理器的另一个差分A/D输入脚而构成各单体电池电压采样回路；微处理器MSP430AFE252的异步串行通讯口连接485接口电路芯片ADM2483，挂在485总线上，通过以太网/RS485转换器ETH232GH与上位管理机进行通讯，接受遥控指令，上传遥测数据。
本发明的有益效果是：该装置采用直流放电法实现了蓄电池内阻的准确测量，不对直流系统附加干扰，且采用分段测量方式，可实时在线。
实现了蓄电池在线均衡的远程自动控制，无需现场操作，避免了往返现场的劳顿，节约了大量的人力和物力，提高了工作效率。
附图说明
下面结合附图和实施例进一步对本发明作进一步说明。
图1是整套装置的总体框图；
图2是蓄电池内阻测量模块原理框图；
图3是蓄电池内阻测量模块电路图。
如图1所示，一种直流系统蓄电池在线均衡装置有一上位机，上位机是一台安装了利用VC语言编制的蓄电池内阻测试监控软件的计算机，它连接在以太网上，通过以太网/RS485转换器，以RS485总线方式连接各蓄电池内阻测量模块；以太网/RS485转换器采用光电隔离方式，型号为：ETH232GH。各蓄电池内阻测量模块并联在485总线上，通过以太网及以太网/RS485转换器接收上位管理机遥控指令，依次自动调节测试电流，进行内阻测量，并上传电池电压、内阻等相关数据。
如图2所示，本实施例中，每个蓄电池内阻测量模块检测三只单体电池，所有模块通过485接口挂在485总线上，485总线经以太网/RS485转换器再通过以太网连接上位管理机，构成整个蓄电池组内阻远程在线测试系统。
微处理器采用MSP430AFE252单片机，它是德州仪器(TI)公司提供的一款超低功耗16位RISC微控制器，内置数控振荡器（DCO）16K的片内FLASH，512 RAM ，二个24位差分输入可编程增益的Σ-Δ型A/D转换器，一个异步串行通讯接口（USART）。RS485接口电路采用隔离型的485接口芯片，型号为：ADM2483；电流信号变送部分采用霍尔电流传感器，型号为：TBC50A，输入0-50A，输出0-4V。多路转换开关由多个光电耦合器并联构成。光电耦合器是351G，隔离强弱电。MOSFET管采用ST公司的75NE75，75A 75V；大功率电阻具有纯阻性、重量轻、功率大等优点。在信号变送部分，电流变送器采用霍尔电流传感器，型号为：TBC50A，输入0-50A，输出0-4V。485接口电路采用隔离型的485接口芯片，型号为：ADM2483。自动调节测试电流，实现内阻测量是微处理器采用PWM脉宽调制方式，通过光耦驱动MOSFET管控制大功率电阻投切产生合适的测试电流，采用大电流直流放电法实现蓄电池内阻测量。上述各部分连接方式如下：电池组其中三只串联电池的总“+”，经端子排串联大功率电阻后连接MOSFET管75NE75的D极，75NE75的Ｓ极穿过电流变送器TBC50A后经端子排接至三只串联电池的总“-”，而构成电流主回路；微处理器MSP430AFE252的一个I/O口和光耦351G的输入相连， 351G的输出连接MOSFET管75NE75的控制G极而构成电流调节控制回路；电流传感器TBC50A穿心于三只串联电池的总“-”与MOSFET管的Ｓ极连接线，其二次信号输出连接微处理器MSP430AFE252的一个A/D输入脚而构成电流采样回路；微处理器MSP430AFE252的其中六个I/O口和六个光耦351G的输入相连，六个351G的输出分别连接三只电池的正负极组成多路转换开关，然后连接微处理器的另一个差分A/D输入脚而构成各单体电池电压采样回路；微处理器MSP430AFE252的异步串行通讯口连接485接口电路芯片ADM2483，挂在485总线上，通过以太网/RS485转换器ETH232GH与上位管理机进行通讯，接受遥控指令，上传遥测数据。 控制过程如下：上位管理机经以太网/RS485转换器ETH232GH通过485总线依次向各蓄电池内阻测量模块发送遥控指令，蓄电池内阻测量模块微处理器MSP430AFE252通过485接口电路芯片ADM2483从485总线上接收上位管理机遥控指令后，采用PWM脉宽调制方式，由MSP430AFE252的一个I/O口驱动光耦351G，再由光耦推动MOSFET管75NE75来控制大功率电阻投切，产生合适的测试电流；同时电流传感器把电流强电信号隔离转化为0～4V弱电信号传递给给微处理器MSP430AFE252的一个A/D输入脚采集冲击电流I，MSP430AFE252的另六个I/O口驱动六个光耦351G，组成多路转换开关，在冲击电流前后依次把该测量模块连接的三只单体电池电压传送给MSP430AFE252的另一个差分A/D输入脚而采集各单体电池在冲击电流前后的电压跌落值ΔUi，然后微处理器采用公式Ri=Δui/I计算出各单体电池的内阻值Ri，并实时通过485总线经以太网/RS485转换器ETH232GH向上位管理机上传遥测数据。
如图3所示，MSP430AFE252单片机的AVSS、DVSS、和A1-与地线相连接；AVCC、DVCC、Vref接3.3V高电平。单片机MSP430AFE252的RST脚与电阻R2的一端相连接，R2的另一端接3.3V电源，完成上电复位功能。MSP430AFE252的RXD、TXD分别连接隔离型RS485接口芯片ADM2483的RXO、TXI，MSP430AFE252的P2.6与ADM2483的RE、DE相连， ADM2483的VDD1、PV接3.3V高电平，GND1接3.3V地, ADM2483的VDD2接来自通讯端子排J2 1脚5V高电平，GND2接来自通讯端子排4脚5V地,A、B接通讯端子排2、3脚，组成485接口电路，连接在485总线上。 MSP430AFE252的P2.0脚串联电阻RM7后和光耦M7 351G的1脚相连，M7 2脚接地，3脚与+12电源连接，4脚与电阻R1的一端及MOSFET管75NE75的G极相连，R1的另一端接地， 75NE75的Ｓ极穿过电流变送器TBC50A后经端子排J1的8脚与三只串联电池的总“-”连接， 75NE75的D极接大功率电阻R0的一端，R0的另一端经端子排J1的1脚与三只串联电池的总“+”连接,大功率电阻、MOSFET管、351G、R1、RM7一起构成电流主回路及其控制电路。电流传感器TBC50A穿心于三只串联电池的总“-”与MOSFET管的Ｓ极连接线，其二次信号输出连接微处理器MSP430AFE252的一个A/D输入脚而构成电流采样回路，TBC50A的的+E脚接12V， -E脚接-12V，GND脚接地，信号输出端Uz与MSP430AFE252的A1+脚相连接，构成电流采样电路。微处理器MSP430AFE252的P1.0脚串联电阻RM1后和光耦M1 351G的1脚相连，P1.1脚串联电阻RM2后和光耦M2的1脚相连，P1.2脚串联电阻RM3后和光耦M3的1脚相连，P1.5脚串联电阻RM4后和光耦M4的1脚相连，P1.6脚串联电阻RM5后和光耦M5的1脚相连，P1.7脚串联电阻RM6后和光耦M6的1脚相连，M1、M2、M3、M4、M5、M6的2脚全部接地；光耦M1的3脚经端子排J1的2脚与三只串联电池中的第一只电池“+”极相连，M2的3脚经J1的3脚与第一只电池“-”极相连，M3的3脚经端子排J1的4脚与三只串联电池中的第二只电池“+”极相连，M4的3脚经J1的5脚与第二只电池“-”极相连，M5的3脚经端子排J1的6脚与三只串联电池中的第三只电池“+”极相连，M6的3脚经J1的7脚与第三只电池“-”极相连，M1、M3、M5的4脚相互连接后经电阻R3和微处理器MSP430AFE252的PA0+脚相连，M2、M4、M6的4脚全部和MSP430AFE252的PA0-脚相连，MSP430AFE252的PA0+和PA0-脚之间并联有电阻R4；M1、M2、M3、M4、M5、M6、RM1、RM2、RM3、RM4、RM5、RM6、R3、R4和MSP430AFE252的PA0+、PA0-一起构成多路转换开关及单体电池电压采样回路及在线均衡。
本发明实现单体蓄电池电压、电流、内阻、温度等参数的采集，在线装置可以实时获取蓄电池组中单只电池的精确内阻值，参照内阻值控制单只蓄电池浮充电流，实现实时蓄电池单体电压在线均衡活化，让蓄电池工作在最佳状态，可以提高蓄电池使用寿命，间接为所供主设备的安全运行提供保证。
Claims (1)
1.一种直流系统蓄电池在线均衡装置，其特征在于：包括上位机及以太网/RS485转换器和蓄电池内阻测量模块；上位机连接在以太网上，通过以太网/RS485转换器，以RS485总线方式连接各蓄电池内阻测量模块；所述的蓄电池内阻测量模块包括一微处理器、电流变送器、多路转换开关、光电耦合器、MOSFET管、大功率电阻和485接口电路；所述的微处理器采用MSP430AFE252单片机，所述的电流变送器采用电流传感器TBC50A，所述的多路转换开关由六个光电耦合器并联构成，所述的MOSFET管采用MOSFET管75NE75，所述的485接口电路采用485接口电路芯片ADM2483，所述的光电耦合器采用光耦351G；微处理器MSP430AFE252的一个I/O口和光耦351G的输入相连， 光耦351G的输出连接MOSFET管75NE75的控制G极而构成电流调节控制回路；电流传感器TBC50A穿心于三只串联电池的总“-”与MOSFET管的Ｓ极连接线，其二次信号输出连接微处理器MSP430AFE252的一个A/D输入脚而构成电流采样回路；微处理器MSP430AFE252的其中六个I/O口和六个光耦351G的输入相连，六个351G的输出分别连接三只电池的正负极组成多路转换开关，然后连接微处理器的另一个差分A/D输入脚而构成各单体电池电压采样回路；微处理器MSP430AFE252的异步串行通讯口连接485接口电路芯片ADM2483，挂在485总线上，通过以太网/RS485转换器ETH232GH与上位管理机进行通讯，接受遥控指令，上传遥测数据。
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