直流系統(tǒng)蓄電池在線均衡裝置

1.一種直流系統(tǒng)蓄電池在線均衡裝置，其特征在于：包括上位機(jī)及以太網(wǎng)/RS485轉(zhuǎn)換器和蓄電池內(nèi)阻測量模塊；上位機(jī)連接在以太網(wǎng)上，通過以太網(wǎng)/RS485轉(zhuǎn)換器，以RS485總線方式連接各蓄電池內(nèi)阻測量模塊；所述的蓄電池內(nèi)阻測量模塊包括一微處理器、電流變送器、多路轉(zhuǎn)換開關(guān)、光電耦合器、MOSFET管、大功率電阻和485接口電路；所述的微處理器采用MSP430AFE252單片機(jī)，所述的電流變送器采用電流傳感器TBC50A，所述的多路轉(zhuǎn)換開關(guān)由六個光電耦合器并聯(lián)構(gòu)成，所述的MOSFET管采用MOSFET管75NE75，所述的
485接口電路采用485接口電路芯片ADM2483，所述的光電耦合器采用光耦351G；微處理器MSP430AFE252的一個I/O口和光耦351G的輸入相連， 光耦351G的輸出連接MOSFET管
75NE75的控制G極而構(gòu)成電流調(diào)節(jié)控制回路；電流傳感器TBC50A穿心于三只串聯(lián)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(gòu)成電流采樣回路；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的輸出分別連接三只電池的正負(fù)極組成多路轉(zhuǎn)換開關(guān)，然后連接微處理器的另一個差分A/D輸入腳而構(gòu)成各單體電池電壓采樣回路；微處理器MSP430AFE252的異步串行通訊口連接485接口電路芯片ADM2483，掛在485總線上，通過以太網(wǎng)/RS485轉(zhuǎn)換器ETH232GH與上位管理機(jī)進(jìn)行通訊，接受遙控指令，上傳遙測數(shù)據(jù)。

直流系統(tǒng)蓄電池在線均衡裝置\n技術(shù)領(lǐng)域\n[0001] 本發(fā)明涉及一種統(tǒng)蓄電池在線均衡裝置，具體是一種直流系統(tǒng)蓄電池在線均衡裝置。\n背景技術(shù)\n[0002] 目前，國內(nèi)外在蓄電池組在線在線均衡裝置還不能足夠準(zhǔn)確地利用技術(shù)手段進(jìn)行各項參數(shù)的采集、蓄電池均衡、蓄電池剩余容量測試，且不能始終在線實時反映蓄電池性能好壞；通過蓄電池內(nèi)阻測試，可預(yù)估蓄電池容量，本裝置優(yōu)點在于測試時間短，操作簡單方便，是檢測蓄電池性能的一種有效實用手段。\n[0003] 當(dāng)前國內(nèi)蓄電池內(nèi)阻測試主要手段是蓄電池內(nèi)阻測試儀、蓄電池電導(dǎo)儀等便攜式儀器，但其必須現(xiàn)場人工操作；隨著電力系統(tǒng)的快速發(fā)展，變電站數(shù)量的增多，在有限人力物力的條件下很難按照規(guī)程要求完成蓄電池的定期維護(hù)工作，更別說實時在線檢測蓄電池內(nèi)阻，這就使蓄電池的性能無法得到保證，給電力系統(tǒng)的安全運行埋下巨大隱患。\n發(fā)明內(nèi)容\n[0004] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明公開了一種直流系統(tǒng)蓄電池在線均衡裝置，利用現(xiàn)有的計算機(jī)技術(shù)、實時以太網(wǎng)通信技術(shù)結(jié)合蓄電池內(nèi)阻測量模塊對蓄電池進(jìn)行遠(yuǎn)程內(nèi)阻測試，實現(xiàn)蓄電池內(nèi)阻在線實時測試、無需現(xiàn)場操作。\n[0005] 本發(fā)明是以如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：一種直流系統(tǒng)蓄電池在線均衡裝置，包括上位機(jī)、以太網(wǎng)/RS485轉(zhuǎn)換器和蓄電池內(nèi)阻測量模塊；上位機(jī)連接在以太網(wǎng)上，通過以太網(wǎng)/RS485轉(zhuǎn)換器，以RS485總線方式連接各蓄電池內(nèi)阻測量模塊。\n[0006] 所述的微處理器采用MSP430AFE252單片機(jī)，所述的電流變送器采用電流傳感器TBC50A，所述的多路轉(zhuǎn)換開關(guān)由六個光電耦合器并聯(lián)構(gòu)成，所述的MOSFET管采用MOSFET管\n75NE75，所述的485接口電路采用485接口電路芯片ADM2483，所述的光電耦合器采用光耦\n351G；微處理器MSP430AFE252的一個I/O口和光耦351G的輸入相連， 光耦351G的輸出連接MOSFET管75NE75的控制G極而構(gòu)成電流調(diào)節(jié)控制回路；電流傳感器TBC50A穿心于三只串聯(lián)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(gòu)成電流采樣回路；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的輸出分別連接三只電池的正負(fù)極組成多路轉(zhuǎn)換開關(guān)，然后連接微處理器的另一個差分A/D輸入腳而構(gòu)成各單體電池電壓采樣回路；微處理器MSP430AFE252的異步串行通訊口連接485接口電路芯片ADM2483，掛在485總線上，通過以太網(wǎng)/RS485轉(zhuǎn)換器ETH232GH與上位管理機(jī)進(jìn)行通訊，接受遙控指令，上傳遙測數(shù)據(jù)。\n[0007] 本發(fā)明的有益效果是：該裝置采用直流放電法實現(xiàn)了蓄電池內(nèi)阻的準(zhǔn)確測量，不對直流系統(tǒng)附加干擾，且采用分段測量方式，可實時在線。\n[0008] 實現(xiàn)了蓄電池在線均衡的遠(yuǎn)程自動控制，無需現(xiàn)場操作，避免了往返現(xiàn)場的勞頓，節(jié)約了大量的人力和物力，提高了工作效率。\n附圖說明\n[0009] 下面結(jié)合附圖和實施例進(jìn)一步對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。\n[0010] 圖1是整套裝置的總體框圖；\n[0011] 圖2是蓄電池內(nèi)阻測量模塊原理框圖；\n[0012] 圖3是蓄電池內(nèi)阻測量模塊電路圖。\n[0013] 如圖1所示，一種直流系統(tǒng)蓄電池在線均衡裝置有一上位機(jī)，上位機(jī)是一臺安裝了利用VC語言編制的蓄電池內(nèi)阻測試監(jiān)控軟件的計算機(jī)，它連接在以太網(wǎng)上，通過以太網(wǎng)/RS485轉(zhuǎn)換器，以RS485總線方式連接各蓄電池內(nèi)阻測量模塊；以太網(wǎng)/RS485轉(zhuǎn)換器采用光電隔離方式，型號為：ETH232GH。各蓄電池內(nèi)阻測量模塊并聯(lián)在485總線上，通過以太網(wǎng)及以太網(wǎng)/RS485轉(zhuǎn)換器接收上位管理機(jī)遙控指令，依次自動調(diào)節(jié)測試電流，進(jìn)行內(nèi)阻測量，并上傳電池電壓、內(nèi)阻等相關(guān)數(shù)據(jù)。\n[0014] 如圖2所示，本實施例中，每個蓄電池內(nèi)阻測量模塊檢測三只單體電池，所有模塊通過485接口掛在485總線上，485總線經(jīng)以太網(wǎng)/RS485轉(zhuǎn)換器再通過以太網(wǎng)連接上位管理機(jī)，構(gòu)成整個蓄電池組內(nèi)阻遠(yuǎn)程在線測試系統(tǒng)。\n[0015] 微處理器采用MSP430AFE252單片機(jī)，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(nèi)置數(shù)控振蕩器（DCO）16K的片內(nèi)FLASH，512 RAM ，二個24位差分輸入可編程增益的Σ-Δ型A/D轉(zhuǎn)換器，一個異步串行通訊接口（USART）。RS485接口電路采用隔離型的485接口芯片，型號為：ADM2483；電流信號變送部分采用霍爾電流傳感器，型號為：TBC50A，輸入0-50A，輸出0-4V。多路轉(zhuǎn)換開關(guān)由多個光電耦合器并聯(lián)構(gòu)成。光電耦合器是351G，隔離強(qiáng)弱電。MOSFET管采用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(yōu)點。在信號變送部分，電流變送器采用霍爾電流傳感器，型號為：TBC50A，輸入0-50A，輸出0-4V。485接口電路采用隔離型的485接口芯片，型號為：\nADM2483。自動調(diào)節(jié)測試電流，實現(xiàn)內(nèi)阻測量是微處理器采用PWM脈寬調(diào)制方式，通過光耦驅(qū)動MOSFET管控制大功率電阻投切產(chǎn)生合適的測試電流，采用大電流直流放電法實現(xiàn)蓄電池內(nèi)阻測量。上述各部分連接方式如下：電池組其中三只串聯(lián)電池的總“+”，經(jīng)端子排串聯(lián)大功率電阻后連接MOSFET管75NE75的D極，75NE75的Ｓ極穿過電流變送器TBC50A后經(jīng)端子排接至三只串聯(lián)電池的總“-”，而構(gòu)成電流主回路；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(gòu)成電流調(diào)節(jié)控制回路；電流傳感器TBC50A穿心于三只串聯(lián)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(gòu)成電流采樣回路；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的輸出分別連接三只電池的正負(fù)極組成多路轉(zhuǎn)換開關(guān)，然后連接微處理器的另一個差分A/D輸入腳而構(gòu)成各單體電池電壓采樣回路；微處理器MSP430AFE252的異步串行通訊口連接485接口電路芯片ADM2483，掛在485總線上，通過以太網(wǎng)/RS485轉(zhuǎn)換器ETH232GH與上位管理機(jī)進(jìn)行通訊，接受遙控指令，上傳遙測數(shù)據(jù)。 控制過程如下：上位管理機(jī)經(jīng)以太網(wǎng)/RS485轉(zhuǎn)換器ETH232GH通過485總線依次向各蓄電池內(nèi)阻測量模塊發(fā)送遙控指令，蓄電池內(nèi)阻測量模塊微處理器MSP430AFE252通過485接口電路芯片ADM2483從485總線上接收上位管理機(jī)遙控指令后，采用PWM脈寬調(diào)制方式，由MSP430AFE252的一個I/O口驅(qū)動光耦351G，再由光耦推動MOSFET管75NE75來控制大功率電阻投切，產(chǎn)生合適的測試電流；同時電流傳感器把電流強(qiáng)電信號隔離轉(zhuǎn)化為0～4V弱電信號傳遞給給微處理器MSP430AFE252的一個A/D輸入腳采集沖擊電流I，MSP430AFE252的另六個I/O口驅(qū)動六個光耦351G，組成多路轉(zhuǎn)換開關(guān)，在沖擊電流前后依次把該測量模塊連接的三只單體電池電壓傳送給MSP430AFE252的另一個差分A/D輸入腳而采集各單體電池在沖擊電流前后的電壓跌落值ΔUi，然后微處理器采用公式Ri=Δui/I計算出各單體電池的內(nèi)阻值Ri，并實時通過485總線經(jīng)以太網(wǎng)/RS485轉(zhuǎn)換器ETH232GH向上位管理機(jī)上傳遙測數(shù)據(jù)。\n[0016] 如圖3所示，MSP430AFE252單片機(jī)的AVSS、DVSS、和A1-與地線相連接；AVCC、DVCC、Vref接3.3V高電平。單片機(jī)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(fù)位功能。MSP430AFE252的RXD、TXD分別連接隔離型RS485接口芯片ADM2483的RXO、TXI，MSP430AFE252的P2.6與ADM2483的RE、DE相連， ADM2483的VDD1、PV接3.3V高電平，GND1接3.3V地, ADM2483的VDD2接來自通訊端子排J2 1腳\n5V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P2.0腳串聯(lián)電阻RM7后和光耦M7 351G的1腳相連，M7 2腳接地，3腳與+12電源連接，4腳與電阻R1的一端及MOSFET管75NE75的G極相連，R1的另一端接地， 75NE75的Ｓ極穿過電流變送器TBC50A后經(jīng)端子排J1的8腳與三只串聯(lián)電池的總“-”連接， 75NE75的D極接大功率電阻R0的一端，R0的另一端經(jīng)端子排J1的1腳與三只串聯(lián)電池的總“+”連接,大功率電阻、MOSFET管、351G、R1、RM7一起構(gòu)成電流主回路及其控制電路。電流傳感器TBC50A穿心于三只串聯(lián)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(gòu)成電流采樣回路，TBC50A的的+E腳接12V， -E腳接-12V，GND腳接地，信號輸出端Uz與MSP430AFE252的A1+腳相連接，構(gòu)成電流采樣電路。微處理器MSP430AFE252的P1.0腳串聯(lián)電阻RM1后和光耦M1 351G的1腳相連，P1.1腳串聯(lián)電阻RM2后和光耦M2的1腳相連，P1.2腳串聯(lián)電阻RM3后和光耦M3的1腳相連，P1.5腳串聯(lián)電阻RM4后和光耦M4的1腳相連，P1.6腳串聯(lián)電阻RM5后和光耦M5的1腳相連，P1.7腳串聯(lián)電阻RM6后和光耦M6的1腳相連，M1、M2、M3、M4、M5、M6的2腳全部接地；光耦M1的3腳經(jīng)端子排J1的2腳與三只串聯(lián)電池中的第一只電池“+”極相連，M2的3腳經(jīng)J1的3腳與第一只電池“-”極相連，M3的3腳經(jīng)端子排J1的4腳與三只串聯(lián)電池中的第二只電池“+”極相連，M4的3腳經(jīng)J1的5腳與第二只電池“-”極相連，M5的3腳經(jīng)端子排J1的6腳與三只串聯(lián)電池中的第三只電池“+”極相連，M6的3腳經(jīng)J1的7腳與第三只電池“-”極相連，M1、M3、M5的4腳相互連接后經(jīng)電阻R3和微處理器MSP430AFE252的PA0+腳相連，M2、M4、M6的4腳全部和MSP430AFE252的PA0-腳相連，MSP430AFE252的PA0+和PA0-腳之間并聯(lián)有電阻R4；M1、M2、M3、M4、M5、M6、RM1、RM2、RM3、RM4、RM5、RM6、R3、R4和MSP430AFE252的PA0+、PA0-一起構(gòu)成多路轉(zhuǎn)換開關(guān)及單體電池電壓采樣回路及在線均衡。\n[0017] 本發(fā)明實現(xiàn)單體蓄電池電壓、電流、內(nèi)阻、溫度等參數(shù)的采集，在線裝置可以實時獲取蓄電池組中單只電池的精確內(nèi)阻值，參照內(nèi)阻值控制單只蓄電池浮充電流，實現(xiàn)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(tài)，可以提高蓄電池使用壽命，間接為所供主設(shè)備的安全運行提供保證。