蓄电池物流管理论文（精选9篇）

蓄电池物流管理论文 第1篇

长庆通信网蓄电池的管理维护

[摘 要]蓄电池可以将化学能变成电能供给负载（称为放电）；又能对它输入直流电能，将电能以化学能的形式储存起来（称为充电）。蓄电池是网络信息系统必不可少的设备，作为直流、交流电源系统备用电源，以保障设备安全、优质、不间断运行为前提。

[关键词]阀控式铅酸密封型电池；日常维护；温度补偿GFM电池的选型

GFM电池在使用前必须正确的选择型号，以保证电池有足够的放电容量；蓄电池组能获得与之相适应的浮充电压；还有就是安装时新旧蓄电池一般不能混用，不同类型的电池或不同容量的电池决不可混合使用。整流电源的配置蓄电池的工作方式

3.1 浮充工作方式

阀控铅酸蓄电池在现场的工作方式主要是浮充工作制。浮充工作制是在使用中将蓄电池和整流器设备并接在负载回路作为支持负载工作的惟一后备电源。浮充工作的特点是：一般说电池组平时并不放电，负载的电流全部有整流器供给。当然，实际运行中有可能局部放电，或者由于负载意外突然增大而放电。根据浮充电压选择原则与各种因素对浮充电压的影响，长庆通信网浮充电压的范围为2.23～2.27V。

3.2 浮充工作时的作用

3.3 温度补偿

当环境温度高于25℃时，电池容量高于额定容量；当环境温度低于25℃时，电池容量低于额定容量。蓄电池的容量是随着温度的变化而变化的，维护人员必须认真做到根据实际温度的变化合理地调整蓄电池的放电电流，同时要控制好蓄电池的温度使其保持在22℃～25℃范围内。高温使用环境是使蓄电池的实际寿命不能达到设计寿命的最主要原因。蓄电池温度每升高l0℃，恒定电压下的充电电流的接受量将增加一倍，蓄电池寿命就会受过度充电总累积电量增加的影响而缩短。蓄电池的安全运行

如果在半年内，电池组从未放过电，应对电池组进行一次治疗性充放电维护操作。

4.1 放电操作

放电是为了检查电池容量是否正常，一般采用10小时率放电，有条件的可用假负载放电；从方便考虑，直接用负载进行放电，即拉掉市电，用电池组供电，考虑到安全性，放电深度控制在30%～50%为宜。当然，有条件可放电更深一些，容易暴露电池潜在的问题。并且每小时检测一次单体电池电压，通过计算放出电池容量。

4.2 充电操作

电池组放电后，应立即转入充电，开始时可控制电流不大于0.2C（A）为宜（如330Ah电池，充电电流应不大于0.2×330=66A）。当电流变小时，可慢慢提高电池组充电电压，达到均充电压值，再充6小时，然后再调回浮充电压值。

4.3 定期检查

根据治疗性充放电过程，从放电容量和电池电压值判断每只电池的“健康情况”，因为不同放电容量过程中每只电池的电压变化，就代表了该电池的“健康”状况，如有不合格电池，应采取补救措施。

蓄电池物流管理论文 第2篇

0引言

因旧式能源的污染问题及其储藏量减少等因素，新式能源受到人们高度关注。锂电池由于其容量大、寿命长、使用安全、绿色环保等优点在电动汽车上得到了广泛的运用。有鉴于此，沈阳某实验室研制了一种利用锂电池的新型电动飞机。

但是由于锂电池的电压和容量很难做到非常大，所以只能把大量的锂电池串联起来使用。又由于锂电池具有明显的非线性、不一致性和时变特性，使其在长期充放电过程中由于各单体电池间充电接受能力、自放电率和容量衰减速率等的差异影响，容易造成组中电池之间的离散性加大，性能衰减加剧，严重情况下甚至会发生威胁安全的后果。

所以在电池充放电时，一定要注意对其进行均衡，而且放电时的稳定性尤为重要，否则电动飞机的安全性能将大幅降低。对于飞机来说，锂电池与传统燃料的最大区别就是锂电池能量的不可预知性，锂电池飞机不像使用航空煤油的飞机那样可以精确地获知里程，因此锂电池飞机的飞行具有危险性。而BMS可以通过锂电池的一些参数算出SOC，而仅仅知道SOC也无法解决飞机里程的问题。因为飞机在不同的飞行状态下能量的消耗有着巨大的差别。所以不仅要显示出SOC，还要提示驾驶员在各种不同的制动飞行状态下飞机的续航时间。实际上飞机中电池的健康状态(StateofHealth，SOH)比汽车中更加重要。一旦电池出现问题，必将导致重大事故。基于此上的种种原因，为了提高飞机安全性能引入电池管理系统是必不可少的。而在BMS中，为了获得精确的SOC值，就必须测量锂电池的某些参数如电池电压、电池电流和电池温度，所以精确的数据采集模块是首要的。

1数据采集模块

1.1电压采集

该电动飞机为了获得足够的动能，把72块电池串联在一起供飞机使用。为了在电池充放电时不引起过充、过放和电池电量的不一致，就要了解每一块电池的实时电压，故而选用了电池管理芯片LTC6804，其可以一次测量12块电池的电压，且每块LTC6804可以通过一个菊花链式结构连接在一起，所有电池电压可以一次性全部测量，且测量误差极小，一般在1.2mV以下。

1.2电流采集

LTC6804辅助ADC输入(GPIO引脚)可用于任何模拟信号，包括那些来自产生兼容电压的各种有源传感器的信号。其中用于BMS的一个典型范例就是霍尔电流传感器测量电流。LEM-dhab系列霍尔电流传感器是由LEM公司应用霍尔效应原理开发的新一代电流传感器，dhab系列传感器最适用于测量直流、交流和脉冲电流，主要应用于大功率、低电压的电路。原边电路(大功率)和副边电路(电子电路)之间采用电气隔离设计。原理如下：该传感器采用一个5V电源供电，然后原边电流在聚磁环处所产生的磁场通过一个次级线圈电流所产生的磁场进行补偿，其副边电流精确地反映原边电流，LEM-dhab传感器把副边电流作为ADC输入的GPIO1和GPIO2转化为与电池输入相同的转换序列进行相同的数字化处理。

1.3温度采集

温度对于电池的容量有着不小的影响，一般来说25℃~30℃环境下电池容量最大。所以为了解决温度对SOC估计的影响，电池环境温度是一个非常重要的因素。而且电池在过充和过放的时候，温度可能会有比较剧烈的波动，所以电池管理系统必须对电池的实时温度进行监控。LTC6804具有温度采集功能，但实际上需要测量比其路数更多的信号，故增设一个多路复用(MUX)电路来支持更多的信号数目。该电路可采用GPIOADC对多达8个输入源信号进行数字化处理，而MUX控制则由3个配置为I2C端口的GPIO线路提供。缓冲放大器可以帮助选定信号快速恢复稳定，以增加可用的转换速率。

2均衡模块、通信模块和微控制器

2.1均衡模块

LTC6804采取控制内部MOSFET或外部MOSFET的方法来对电池组进行均衡。为获得更大的放电电流，提高放电效率，通常采用外部均衡。LTC6804利用S管脚内部的上拉电阻驱动外电路的P道沟MOSFET的栅极，从而使电量从高电压电池转移到低电压电池，达到均衡的目的。

2.2通信模块

由于通信所用的数据类型及对可靠性的要求不尽相同，由多条总线构成的情况很多，线束的数量也随之增加。为适应“减少线束的数量”、“通过多个LAN进行大量数据的高速通信”的需要，该系统使用控制器局域网络(ControllerAreaNetwork，CAN)。CAN总线能够有效地应对采集数据数量大、种类多的特点。

2.3微控制器

本文以Atmel公司生产的ATmega8单片机作为微控制器。ATmega8是一款采用低功耗CMOS工艺生产的基于AVRRISC结构的8位单片机。AVR单片机的核心是将32个工作寄存器和丰富的指令集联结在一起，所有的工作寄存器都与ALU(算术逻辑单元)直接相连，实现了在一个时钟周期内执行一条指令同时访问(读写)两个独立寄存器的操作。这种结构提高了代码效率，使得大部分指令的执行时间仅为一个时钟周期。因此，ATmega8可以达到接近1MIPS/MHz的性能，运行速度比普通CISC单片机高出10倍。

3SOC测量原理

SOC是电池组的最主要的一个状态参数，它直接显示电池的剩余电量。所以有很多的学者对此进行研究。目前研究SOC的主要方法有：放电实验法、安时积分法、开路电压法、负载电压法、电池内阻法、卡尔曼滤波法、神经网络法。这些方法都有其优缺点：放电实验法是在实验室中常温条件下以恒定的电流放电，其优点是稳定可靠，缺点是需要大量时间，且不能用在工作的`电池上;开路电压法是在电池充分静置后测量电池的开路电压，其优点是计算SOC简单易行，缺点是电池不能处于工作状态中，无法在行驶的飞机上使用;安时积分法是把电池看成是一个黑匣子，不管其内部到底怎样，简单地认为其放出量等于其充入量，该方法的优点是测量简单，可在线计算，缺点是无法计算初始值，且因其是积分的，所以其误差也无法得到修正;负载电压法是在电池工作时测量其电压，其优点是能够实时地估计SOC，缺点是飞机飞行状态不同，其负载上的电压会剧烈地波动，从而导致负载电压法应用困难;电池内阻法是通过测量电池的内阻来获知其SOC，其优点是在SOC较高或较低时相当准确，缺点是测量行驶飞机上电池的内阻比较困难，且不同批次电池的内阻差异较大;卡尔曼滤波法和神经网络法是新型的测量方法，是系统的状态做出最小方差意义上的最优估计，其优点是实时性好，能够不停地修正误差，缺点是对于锂电池的模型精度和BMS统筹计算能力要求较高;神经网络法是以计算机为基础，通过模拟人脑的推理、设计、思考、学习等智能行为，解决和处理复杂问题，其优点是能够模拟任何电池的动态特性，缺点是需要大量的参考数据进行训练，估计误差受训练数据和训练方法的影响很大。根据这些方法的优缺点，本文提出一种以开路电压法来获知电池的初始SOC，在这个基础上对其进行以能量为核心的安时积分法，最后为了解决安时积分法带来的误差，采用卡尔曼滤波法通过充放电倍率、电池温度、自放电损耗和电池循环次数等方法来对误差进行修正。

4软件设计

4.1LTC6804的配置

在微控制器上电或复位后，首先通过SPI口初始化LTC6804，主要是设置SPI的通信速率、LTC6804的ADC工作模式。根据其读、写时序可以写出LTC6804的配置程序，程序如下：

voidLTC6804_initialize//LTC6804初始化配置{

quikeval_SPI_connect();

spi_enable(SPI_CLOCK_DIV16);

set_adc(MD_NORMAL，DCP_DISABLED，

CELL_CH_ALL，AUX_CH_ALL);}

voidset_adc(uint8_tMD，//ADC模式

uint8_tDCP，//放电许可

uint8_tCH，//哪些电池被测量

uint8_tCHG//测量哪些GPIO)

voidLTC6804_adcv();//启动LTC6804电池测量

uint8_tLTC6804_rdcv(uint8_treg，uint8_ttotal_ic，

uint16_tcell_codes);//读取12节电池测量电压voidLTC6804_wrcfg(uint8_tnIC，uint8_tconfig);//写配置寄存器int8_tLTC6804_rdcfg(uint8_tnIC，uint8_tr_config);

voidspi_write_read(uint8_t*TxData，uint8_tTXlen，uint8_t*rx_data，uint8_tRXlen);//SPI读写

4.2电流采集程序设计

霍尔电流传感器通过作为ADC输入的GPIO1和GPIO2把信号在与电池输入相同的转换序列中进行数字化处理，从而达到与电压同步的效果。然后数据转化为二进制数存在辅助寄存器A中，从寄存器中读出来的数据共16位，记为DATA1，G1V为GPIO1的电压，I为被测电流。计算公式如下：

G1V2=I20圯I=10G1V=10DATA1100μV

4.3总体程序设计

首先对各个模块进行初始化，测量电池的电压、电流和温度。然后根据测得的数据进行SOC的估算，并对电池所处状态进行分析、显示。最后通过总线传到上一级，完成对电池组的监控。

5数据与分析

本文采用麦格纳公司为电动汽车生产的大容量的锂电池作为测量载体，采用安捷伦公司生产的34970A数据采集器作为辅助测量仪器。

由上表数据可知，LTC6804的测量误差小于0.05%，符合设计需求，由图5可知电池在电压范围3.0V~3.5V之间储能极少，且电动飞机飞行时所需动能极大，故可推测出电池电压达到3.5V时会急剧下降，所以本文将SOC的初始值预设为3.5V，并且利用高斯拟合得出一个开路电压的公式0.96exp(-((volt-1.58)/0.81)2)+0.5exp(-((volt-0.48)/0.66)2)：经计算得知此公式误差约为0.8%，可以使用。由图6(a)可知电池在充电时充入35kW/10s能量，放电时放出32.4kW/10s能量，可以推测出电池损耗约为7.5%。由图6(b)可知，电池在常温下放出22kW/10s能量，-20℃时放出15kW/10s能量，可以推测出温度对电池影响极大，约为32%。由图6(c)可知，电池在-20℃时放出15kW/10S能量，而这时却充入约23.9kW/10S能量，影响约为38%，基本上等于电池损耗和温度损耗之和。由图6(d)可知，电池在充电时充入39.2kW/10S能量，然后放置了约50天，放电时放出37.8kW/10S能量，可以得知此次损耗约为9.5%。除去原来得知的电池7.5%的损耗，电池在50天的自损约为2%。

6结论

独立光伏电站蓄电池优化管理研究 第3篇

光伏发电是当前利用太阳能的主要方式。光伏电站系统可分为并网型系统和独立供电型系统2种。前者可以看作集中式或者分布式的太阳能电站;而后者则不与电网相连, 直接向负载提供电力, 为了提供持续的能量供应必须使用储能装置[1]。阀控铅酸蓄电池 (VRLA) 广泛应用于独立光伏电站中, 其能量是由太阳能提供, 白天由太阳能转化为电能给蓄电池充电, 夜间则由蓄电池给用户提供所需的电能。

从已建光伏电站的调查分析发现, 蓄电池是导致光伏电站系统故障和失效的主要原因之一。导致蓄电池提前失效的原因很多, 除设计不合理、维护管理不到位外, 蓄电池的控制方式不合理是导致其提前失效的重要原因[2,3]。因此, 建立合理的蓄电池控制方式, 可延长蓄电池使用寿命, 降低系统运行成本并保证独立光伏电站的安全可靠运行。

1 蓄电池优化管理策略

容量和寿命是蓄电池的重要参数, 它们受充电方法影响很大。在独立光伏电站系统中, 不仅关心蓄电池的充电速度, 而更关心如何在充电的过程中既能最大限度地利用光伏电池, 又能实现充电的最小损耗和蓄电池的最长寿命。

1.1 分段式充电方法

根据蓄电池的充放电特性, 建立科学、合理的充放电制度, 对蓄电池进行智能化管理, 有利于延长蓄电池的工作寿命、提高充电效率以及光伏电站系统的可靠性。该系统将蓄电池的充电分为恒流、恒压均充和浮充3个阶段, 充电曲线如图1所示。系统可控制进行恒流、恒压均充、浮充状态的转换, 从而实现蓄电池的优化管理。

a. 恒流阶段:先采用0.1 C10 的恒定电流对蓄电池进行充电, 其中 C10为10 h 放电率时蓄电池的额定容量, 随着充电的不断进行蓄电池电压会逐渐升高。

b. 恒压均充阶段:当充电电压达到均充电压时, 转为恒压均充充电, 这时蓄电池的充电电流会逐渐减小。

c. 浮充阶段:当充电电流小于0.01 C10时, 启动定时 (2～3 h, 可设定) , 定时到, 则转浮充, 浮充电压根据电池温度进行实时补偿。

将定时功能与电流判据结合起来, 控制均、浮充的转换, 可避免蓄电池的过充或欠充。系统可实现最优化的电池充放电管理, 根据系统的工作状态, 自动实现蓄电池的程序充电。当电池电压低于设定值或非恒流状态充电电流大于恒流均充电流后, 控制器可自动启动充电程序对蓄电池进行补充充电。如在较长时间 (几个月, 可设置) 内未对电池进行均充, 控制器可根据参数设置启动一次周期充电。充电的持续时间可设定, 或根据充电电流和电压由控制器自动控制。

1.2 浮充电压补偿

温度和浮充电压的变化会给铅酸蓄电池带来严重危害。在适当的浮充状态下, 阀控铅酸蓄电池能够稳定工作6～10年。而浮充电压即使只有5% 的偏差, 也会使蓄电池的寿命减半[4]。因此, 要求控制器必须根据电池温度对蓄电池的浮充电压进行实时补偿, 避免高温过充电和低温欠充电, 使蓄电池在各种温度环境下都能保持满容状态。

本文的控制器采用了线性补偿方式, 先对蓄电池温度进行实时监测, 然后相应地调整蓄电池浮充电压, 从而达到了浮充电压温度补偿的目的。以蓄电池的工作环境温度25℃ 为标准, 当环境温度每升高1℃ 时, 蓄电池单体浮充电压要降低3 mV;当环境温度每降低1℃ 时, 蓄电池单体浮充电压要升高 3 mV。

1.3 恒流充电算法

常规 PID 控制系统是按偏差的比例、积分和微分线性组合进行控制的, 它是在获取对象数学模型的基础上, 根据某一整定原则, 适当地整定 PID 的Kp、Ki、Kd 3个参数, 可以获得比较满意的控制效果。实践证明, 这种参数整定的过程实际上是对比例、积分、微分3部分控制作用的折衷, 这种控制无法解决稳定性与准确性之间的矛盾。加大控制作用可使误差减小、准确性提高, 但降低了系统的稳定性。反之, 为保证系统的稳定性, 限制控制作用, 这样又降低了控制的准确性。虽然存在许多 PID 参数的整定方法及经验公式, 但这种整定不仅时间长, 且参数间相互影响, 往往很难达到最优效果。即使对被控对象整定了一组满意的 PID 控制参数, 当对象特性发生变化时, 也难以保证良好的控制性能[5]。

实践中试验比较了多种控制算法, 由于光伏电池输出、蓄电池充电电流与蓄电池电压、蓄电池温度之间难以用精确的数学模型描述, 对蓄电池恒流或恒压充电的控制, 采用如图2所示的混合型模糊 PID 控制器较为合适。其中, r 为系统给定值, y 为实际输出值, e 为 r 和 y 之间的偏差, K1、K2为比例系数, i1为模糊控制器的输出, i2为 PID 控制器的输出, i 为混合型模糊 PID 控制器的总输出。当系统的偏差较大时, 积分系数和比例系数较大;当系统的偏差较小时, 积分系数和比例系数也较小。实验表明, 这种控制方式既可保证系统的动态响应速度, 又能满足一定的稳态精度。其中, 恒流充电时的仿真结果如图3所示。

1.4 欠压保护

太阳光微弱时将由蓄电池为用户负载供电。当电池放电至终止电压时控制器会及时切断用电负载, 同时发出声光告警, 以防止蓄电池深度放电。蓄电池的欠压切断有软硬件双重措施, 切实保证电池不会过放电。

2 控制器设计

控制器以 C8051F021单片机为控制和检测核心, 利用 IGBT 作为斩波器件, 从而实现蓄电池的优化管理和光伏电站的运行监测。其结构框图如图4所示。

2.1 硬件设计

2.1.1 单片机 C8051F021

C8051F021单片机是 Cygnal 公司生产的高速、低功耗、多功能的8位单片机[6,7,8]。在该控制器中, 利用片内 ADC 子系统测量系统的电压和电流;利用 PCA 定时器阵列产生 PWM 控制信号;利用2个电压比较器实现过压、过流保护;利用 I/O 口实现单体电池的温度测量、蓄电池放电欠压保护以及声光告警。由此可见, 采用 C8051F021单片机单个芯片即可完成系统的控制、检测和保护, 不但简化了系统硬件设计, 也显著降低了系统成本。

2.1.2 主电路

系统主电路如图5所示, 其中 U*、U 分别为电压给定值与实际输出值, I*、I 分别为电流给定值与实际输出值。当恒流或恒压充电时, 分别将蓄电池的充电电流或充电电压作为反馈信号进行闭环控制。系统设定值与实际值相比较得误差 e, 经混合型模糊 PID 控制器调节后, 通过实时改变单片机 C8051F021输出 PWM 控制信号的占空比, 再经光耦隔离驱动控制 IGBT 功率器件的导通和关断, 进行 DC /DC 斩波降压, 改变系统输出电压的大小, 从而实现了恒流或恒压充电功能。

2.1.3 驱动电路

IGBT的驱动采用 TLP250芯片, TLP250内部有光耦隔离。为了实现 IGBT 的快速关断, 关断时需为 G、E 端提供一负偏压。驱动电路如图6所示, 其中稳压管 VD1为5.1 V, 采用+20 V 电源供电。由于稳压管 VD1及电容 C2的储能作用, 当 IGBT 导通时, G、E 之间产生+14.9 V 的驱动电压;当 IGBT 关断时, G、E 之间产生 -5.1 V 的偏压。

2.1.4 模拟量检测电路

模拟量检测主要包括电池电压、充放电电流以及单体电池温度等。

a. 电池电压。为了方便隔离, 这里选用了 LEM 公司的电压传感器 LV25-P。LV25-P 是应用霍尔原理的闭环电流传感器, 原边与副边之间是绝缘的。使用时原边串联一限流电阻 R1, 额定电流为10 mA, 这时副边对应电流为25 mA, 在副边接一测量电阻 R2可将电流信号转换为电压信号 UO, UO与Ui 是线性成正比的, 因此通过测量 UO 即可得到电池电压 Ui。其测量原理如图7所示。

b. 充放电电流。蓄电池充放电电流的检测采用了 LEM 公司的磁平衡式霍尔电流传感器, 具有全隔离、高精度以及抗干扰能力强等优点, 其输出为0～25 mA 电流, 经电阻转换成电压后通过单片机 C8051F021的 ADC 子系统转换处理。

c. 电池温度。在电池负极柱根部安置温度传感器, 实时测量各单体电池的温度, 然后相加取平均值作为浮充电压的补偿温度。在这里选用了 DALLAS 公司生产的单线数字温度传感器 DS1820, 多个 DS1820可并联在一起, 仅需单片机1条 I/O 口即可实现多点温度的准确测量[9]。

2.2 电磁兼容设计

由于控制器处在光伏电站的强电磁干扰环境中, 如果不采取完善的抗干扰措施, 轻则会影响控制器的采样和控制的精度, 重则会破坏其器件和程序。为了保证系统稳定可靠工作, 必须周密考虑和解决系统的抗干扰问题[10,11,12,13,14,15]。

2.2.1 硬件抗干扰设计

a. 选用了高可靠性的工业级开关电源, 其输入范围宽, 对输入电压的波动有较强的适应能力, 并在其输入端外加高性能 EMI 滤波器。

b. 印制板布局时数字电路、模拟电路及功率电路应分开布置, 高压和低压数字系统之间全部采用光耦隔离设计。

c. 数字电路、模拟电路应分别单独供电, 减少电源地线的公共阻抗, 防止形成地线回路, 同时保证系统一点接地;在电源入口适当位置增加去耦电容。

d. 各种弱电传输电缆全部采用屏蔽双绞线, 并且屏蔽层单端接地。

2.2.2 软件抗干扰设计

a. A/D 采样值计算采用数字滤波算法。对每个采样点作16次采样, 数值滤波通过筛除两端的数据并求平均值获得, 以减小干扰的影响, 提高测量的准确性。

b. 设置监视跟踪定时器 (WDT) , 当程序执行出错或进入死循环时, 自动使系统复位。

c. 设计多个软件看门狗, 用以监视整个程序和重要模块的运行。

d. 设置软件陷阱, 将已跑飞的程序马上拉回到正常运行轨道。

e. 采用指令冗余技术, 减少程序跑飞的概率。

2.3 软件设计

系统软件设计完全按照结构化的程序设计方法, 将整个程序按照功能分为若干个程序模块, 以方便调试和维护。为提高编程效率采用 Keil C51语言编程。本设计中的软件在 Keil μVision2集成环境中编辑、编译、连接、调试后, 直接通过 JTAG 接口将程序下载到 C8051F021单片机中 (ISP) , 系统投运后也可通过远方数据通道进行运行中编程 (IAP) , 实现远方程序版本升级[7]。它主要包括主程序、模拟量采样程序、混合型模糊 PID 调节程序、故障处理程序、键盘显示程序、串口通信程序、时钟处理程序等。

3 实验结果

控制器经实际测试, 性能指标完全达到了设计要求。其中, 恒流控制误差在稳态时小于等于0.2%, 调节过程中动态超调量小于等于1%, 具有良好的动态和稳态性能。

4 结论

实验和运行结果表明, 该控制器完全实现了独立光伏电站蓄电池的优化管理, 并且系统成本低、抗干扰能力强、使用维护方便, 有利于提高光伏电站的自动化水平。系统自投入运行以来, 取得了良好的效果, 完全能满足光伏电站无人监控的需要。

摘要：为了实现独立光伏电站系统中蓄电池的优化管理, 有效地延长其工作寿命, 提出了基于混合型模糊PID控制算法的分段式蓄电池充电策略。该策略将蓄电池的充电分为恒流充电、恒压均充和恒压浮充3个阶段, 浮充电压可根据电池温度进行实时补偿。将定时功能与电流判据相结合, 控制均、浮充的转换, 可避免蓄电池的过充或欠充。介绍了基于该策略的控制器的硬件组成以及软件实现。试验结果和实际运行表明, 该系统具有高效、稳定、自动化程度高的特点。

水电站蓄电池管理浅析 第4篇

关键词蓄电池组；电池管理；浮充充电

中图分类号TM文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)021-0206-01

蓄电池电源不受一次电网事故的影响，目前普遍应用于发电厂和水电站，当系统发生故障，电压下降甚至交流电源消失时，蓄电池组直流系统可供电给厂内继电保护装置，切除故障元件防止事故扩大，具有很高的可靠性。

蓄电池组是整个直流系统中最主要的组成部分，而对蓄电池的管理也是整个系统的重要任务之一。

1免维护蓄电池的应用

近几年，水电站及电力系统中应用的蓄电池可分为两种：铅酸蓄电池和镉镍蓄电池，但是通常所说的免维护电池，只是在运行过程中无须加酸加水，而非真正意义上的免维护，相反其维护变得要求更高。电池长期不用或长期处于浮充状态，电池极板的活性物质很容易硫化（PbS），当活性物质变得越来越少时，电池的放电能力也越来越差，甚至放不出电；因此，要求系统具备定期对电池做维护性的均充保养功能，以免电池硫化，确保电池的使用寿命。现就目前水电站普遍采用的免维护铅酸蓄电池在运行中的充放电管理及参数设置要求做简要分析。

2电池充电过程的管理

2.1电池充电的方法

电池充电方法主要有充电-放电法和浮充电法，而在水电站系统中广泛采用的是浮充电法，在正常运行时，充电装置承担经常负荷，同时向蓄电池组补充充电，使蓄电池以满容量的状态处于备用。

2.2浮充电的过程

1）电池正常充电过程。电池正常充电即均充充电过程可分为三个阶段：恒流充电、恒压充电、尾电流充电。当电池充电电流大于浮充转均充电流时，在设置的时间内，系统控制充电模块进入均充状态，并且开始均充计时。如果电池组亏电较深，充电电流大，则进入恒流充电阶段。随着时间的推移，电池组电压逐渐上升到均充电压，充电电流开始减小到电池组限流值以下，电池充电进入恒压充电阶段。充电电流继续减小，当小于均充转浮充电流时，在设置的时间内，开始均充倒计时，进入尾电流充电阶段，尾电流充电时间到达后进入浮充状态。当然，整个均充时间小于最长均充时间，当均充时间超过最长均充时间时，无论处于均充哪一个阶段，都要转为浮充状态。

2）长期浮充充电过程。正常运行浮充状态下每隔几个月，系统应控制充电模块自动转入均充状态运行，按正常充电程序进行充电，以补偿由于自放电而损失的能量。

3）交流电中断充电过程。正常浮充运行时，电网事故停电，这时充电模块停止工作，蓄电池通过降压模块，不间断向控制母线送电。当电池电压低于设置的告警值时，发出告警。交流电恢复送电时，系统控制充电模块进入浮充状态运行。如果电池放电较深，电池放电电流大于浮充转均充电流，系统控制充电模块进入均充状态，按照电池正常充电过程进行充电。

2.3充电-放电法充电过程

蓄电池按浮充电法运行，充电次数大为减少，一般规定电池每隔3个月需使用充电-放电法进行一次核对性的放电，工作过程为：放出蓄电池容量的50%~60%，终期电压降至1.9V为止，或进行全容量放电，在进行一次均衡充电，这样可以避免由于控制浮充电流不准确，造成硫酸铅沉淀在极板上，影响电池的容量和寿命。

3电池参数设置的管理

对电池的管理必须实行高效和智能管理，现在几乎所有水电站蓄电池组均是实行全自动运行，所以必须对电池管理系统的各个参数按照需要进行设置，保证电池充放电的智能化管理。

1）蓄电池个数选择。按浮充电方式运行时，直流母线电压为1.05Un选择蓄电池个数。

图1电池管理曲线

2）电流值设定。电池组限流值一般设置为电池容量的0.1倍，浮充转均充一般电流一般设置为电池容量的0.08倍，均充转浮充电流一般设置为电池总容量的0.01-0.02倍。

3）时间设定。尾电流充电时间指电池均充充电电流减小到均充转浮充电流时，系统并不立即转入浮充状态，而是当尾电流充电时间完成后再转入浮充状态。此值一般为3小时，可根据需要在0~5小时内选择设定。最长均充时间限定了均充的最大时间，起保护作用，长时间过充电即浪费能量同时会损坏电池，可根据电池组容量及性能来设定最长时间，在恒流条件下，可根据以下公式来推算充电时间T:

T=12（1-S）

式中S是蓄电池充电前的荷电状态，同时对均充时间间隔也可进行定时，可在0~999天内自行设定。

电池放电时间同样是为了维护电池而设，最长放电时间范围：0~10小时

4）温度补偿。蓄电池在不同的温度下对蓄电池充电电压应做相应的调整才能保障电池处于最佳状态，可根据电池的具体参数，选择电池温度补偿中心与温度补偿系数，自动调整电池浮充充电电压，满足电池充电的要求，均充时可不做温度补偿。温度补偿调整所需的补偿电压可用下面公式计算：

补偿电压=（电池组温度-温度补偿中心）×温度补偿系数

5）电压的设置。单体蓄电池均衡充电电压值可根据蓄电池个数及直流母线电压允许的最高值来选择；浮充电压应为1.05Un，均充电压应为1.1Un单体蓄电池事故放电末期终止电压可根据蓄电池个数及直流母线电压允许的最低值来选择。

4结论

近年来，水电站蓄电池管理均采用智能化的监控管理系统来实现，监控管理系统根据水电站需要和电池条件，对蓄电池组进行监测和智能化管理，实行全自动运行。电池管理的基本思想可归结为：以电池充电电流为依据，控制电池的均浮充转换；以充电时间作为限制条件，对电池进行保护。

参考文献

[1]董延广.密封铅酸蓄电池的充放电特性.UPS应用,2007,09.

[2]DL-T 5044-2004.电力工程直流系统设计技术规程.中华人民共和国国家发展和改革委员会.

作者简介

蓄电池质量控制措施论文 第5篇

为保证核电厂核安全相关系统电源可靠性，不间断电源和直流系统均设计可靠性的蓄电池组。核电厂蓄电池组主要分布在电气厂房和常规岛，是核安全相关的1E级设备。核电工程蓄电池可分220V、110V、48V共3个电压等级。核岛蓄电池为固定型防酸式铅酸蓄电池，由多个标称电压2V的单体电池串联组成蓄电池组，相互之间用电缆连接，布置在防震支架上。蓄电池为直流电源的重要组成部分，平时在浮充状态，当充电器发生故障或者充电器380V电源失去的时候，由蓄电池组向用电设备提供直流电源。

2蓄电池的安装实践

2.1蓄电池安装的先决条件

蓄电池安装之前监理单位应组织各方对每个安装房间进行了先决条件检查，检查内容主要包括蓄电池运输通道是否合适、安措是否到位，蓄电池防震支架、直流充电器柜是否安装调试完毕，相关电气设备接地条件是否满足，蓄电池安装房间其他物项的施工是否已经全部完成，临时通风是否具备可用条件，房间封堵是否完成等等。

2.2防震支架的安装重点

蓄电池的防震支架主要由支承件、承重件、绝缘件、紧固件四大部分组成。主要步骤：防震架组装测量定位钻孔防震架拼装固定间距复核接地线安装补漆。

2.3蓄电池安装就位要点

蓄电池就位之前需对每个蓄电池进行仔细的检查表面是否有裂纹、污染、破损等问题。如蓄电池带酸液，重量较大，无法人力直接搬运，应精心编制了就位方案，自行制作了吊车。蓄电池之间的连接，严格按图纸施工，确保正负极接线正确，连接处应涂抹导电膏。电缆引出线应有正极是红色、负极是蓝色的色标。

3蓄电池注酸及问题分析

蓄电池可以在工厂里完成注酸，也可以在现场注酸。如在现场实施注酸，酸液为厂家提供，核电工程一般采用酸液密度：d=1.22±0.01g/cm3(20℃)，重量：W=31.5kg/桶，浓度29.6%;注酸完成之后必须仔细检查每个蓄电池是否有泄漏现象。

注酸过程中应注意如下问题：

(1)配置专用的注酸泵，人工倾倒既不安全，效率也不高。

(2)注酸以后必须静置6-12个小时以后，酸液温度降至30度以下时，方可充放电。

4蓄电池充电模式探讨

充电之前应检查蓄电池之间的连接线牢固，正负极正确无误，充电器相关试验全部完成，并且明确充电模式：恒流法。各组蓄电池以0.05C10(C10指10小时额定容量)充电电流充电，若充电期间蓄电池温度升高到43C°，则降低充电电流。降低充电电流以0.025C10充电电流充电，若蓄电池温度降低(约38C°)时再将充电电流调节到0.05C10充电电流充电。初充电压依据厂家资料，单节蓄电池最多可以承受2.7V电源，因此48V蓄电池组(共23节)采用64V充电电压充电;110V蓄电池组(共54节)采用148V充电电压充电;220V蓄电池组(共108节)采用295V充电电压充电。

充电期间，电解液温度应控制在15℃～40℃范围内，最高不得超过45℃。一旦超过应减小充电电流或停止充电，待电解液温度降到规定范围内再进行充电。初充电期间每二小时记录一次充电电流、电池组总电压，单体电池端电压、电解液密度和温度。初足电标志采用恒流充电时，充电末期电池的电压及电解液密度连续3小时以上保持稳定不变，并且电解液内部产生强烈气泡。由于充电过程中随着水分蒸发蓄电池内电解液比重会升高，初充电即将结束时应将电解液密度调整到1.24±0.005g/cm3(20℃)，电解液液面调至最高液面线。密度调节介质用厂家提供的酸液1.22±0.01g/cm3(20℃)和蒸馏水。

5蓄电池的放电实践案例分析

秦山二期扩建工程3号机组2种规格蓄电池的放电容量、电流及放电终止电压见下表。本次放电只考核10小时率容量，要求第一次10小时率容量不低于95%C10。如表1。

蓄电池放电主要是检查电池容量是否充足，蓄电池产品是否合格。初充电未完成时不允许放电，初次放电一般均以10小时放电率进行放电，并且放电电流应保持稳定。蓄电池是否合格的评定标准：

(1)首次放电时，不得过放。电池放电的最终电压及电解液密度应符合产品技术条件的规定。

(2)电池终止电压不合格的电池数不应该超过总数5%，且最低电压值不应低于单体电池电压平均电压的2%。

(3)电池放电容量及终止电压不得低于产品制定的标准。

蓄电池放电后应立即进行复充电，其间隔时间以不超过10小时为宜。蓄电池复充电可按初充电方法执行。蓄电池复充电结束后，对透明槽的电池应检查其内部情况，极板不得有严重弯曲、变形和活性物质严重脱落现象。复充电结束后应立即改为浮充电运行模式，浮充方式：将直流电源的充电电压置于2.23V/只。

6结论

蓄电池的电力工程车布线设计论文 第6篇

关键词:蓄电池;电力工程车;干扰;布线设计;电缆

引言

蓄电池的电力工程车布线设计论文 第7篇

底架布线基于不同电压等级电缆分区原则，将主、辅、控电缆分区布置。同时保证不同类电缆间敷设时应保留一定的间距，例如主电路电缆(如电机电缆、牵引逆变器电缆等)与信号电缆之间至少要留有200mm以上的距离。电缆分区布置，可以防止电缆绝缘层损坏时，高压系统串入低压设备使设备损坏，同时避免杂乱布置使主电缆的散热条件变差。虽然电缆在整体上有一个分区，但由于蓄电池电力工程车底架设备布置位的分散性，同一设备电缆等级的多样性，难免会出现划分区域出现规定电缆以外的其他电缆，此时应采取以下相应措施。1)当功率电缆与信号电缆需要交叉时，尽量设置为十字交叉，使磁力线尽量与电缆不匝链，避免产生感生电动势。2)如功率电缆与信号电缆既不是垂直交叉，又由于空间受限，无法留出足够间距，此时可在功率电缆外套一层金属编织网管，金属编织网管需接地。牵引逆变器等功率电缆传输交流电流信号，携带高频谐波，会向外辐射电磁波。金属编织网管可选用镀锌的不锈钢金属套管，镀锌层电导率较高，可对电场起到很好的反射作用，防止电场向外辐射，同时高频信号在磁导率较高的镀锌表层，产生较大涡流形成反磁场而抵消辐射磁场，防止高频磁场外泄，不锈钢作为高磁导率的导磁材料，为低频磁场提供了低磁阻路径，将低频磁场束缚在其内部，防止低频磁场外泄。在工程车的底架布线时，通常水平300mm以内，竖直500mm以内紧固一次。对于截面积小于16mm2的电缆使用尼龙编织软管进行防护，截面积较大的电缆在经过比较尖锐的地方使用橡胶皮进行防护。当电缆较多时，使用焊接支架进行支撑，支架上开有小孔，以便捆扎电缆，进行固定。

自动化蓄电池在线健康管理系统 第8篇

关键词：铅酸蓄电池,充电,电力载波通信,自动化控制

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

试析汽车用蓄电池管理系统 第9篇

关键词：蓄电池;管理系统;剩余电量;健康状况

1 概述

蓄电池是汽车的重要电源，当汽车发电机发电不足时，发动、点火、照明灯各项功能都需要蓄电池提供能源支持。当蓄电池两端电压低于发电机输出电压时，电池处于充电状态，当前阶段应用较多的蓄电池充电管理模式是由6只2V单电池串联组成12V蓄电池组进行充电管理的，这种整组管理模式忽略了个体的差异，容易导致过充或欠充的现象，不利于蓄电池良好性能的保持。长期的过充或欠充会缩短蓄电池的寿命，不仅引起经济的浪费，还会给环境造成污染，因此采取有效措施对蓄电池的充电管理模式进行科学管控，可有利于延长蓄电池的使用寿命。

2 蓄电池管理系统分析

2.1 电池管理系统概述 电池管理系统（BMS）是一个处于监控运行和保护电池关键技术中的核心部件，系统主要功能是对蓄电池的电流、电压、温度等数据进行检测和采集，并对剩余电量及电池的健康状况进行科学评估，然后将电池的运行状态进行实时控制和现实，以确保蓄电池的安全可靠。电池管理系统是新能源汽车所必需的核心部件之一，该系统所承担的任务不仅为电池本身提供安全保障，还为汽车安全、稳定的运行提供有力保障。

2.2 蓄电池管理系统发展现状

2.2.1 基于专用芯片的蓄电池管理系统 电池管理系统的主要目的是如何快速高效的给电池补充电能，并最大限度的延长期使用寿命，这一目标的实现需要依靠智能化的充电维护电路，因此引入一个单片机或数字信号处理器（DSP）构成的复杂控制电路就成为必然，但由于需要耗费的成本较为庞大，因此采用蓄电池管理芯片作为此问题的解决方案。电池管理系统中应用较多的是对充电电压和充放电电流的控制，电池管理芯片的主要功能便是对以上两项进行有效控制，以实现对涓流充电模式、过充电模式、大功率充电模式、浮充电模式的管理。管理芯片具有简洁高效的优势，但其灵活性较差，无法实现智能化管理，因此在应用方面就受到了极大的限制。

2.2.2 基于监控测量的蓄电池管理系统 电池在运行过程中，其真实的工作状况可通过工作电压、工作电流、工作温度等参数反映出来，若能对以上电气参数进行实时监测和总结，就能对电池运行状况做出准确的判断。实际上，这些电池监管系统可以由故障诊断和遥控遥测、自动报警设备、事故现场处理功能的组合得到实现。监管系统可以在电池出现一般性故障时发出报警提示，提高电池组的可靠性;但这些故障仅局限在电池可能会发生断路、短路、过充电、过放电等范围内，无法解决电池充放电曲线管理问题、电池容量均一性问题以及落后电池的处理问题。因此这种只具有监控功能的管理系统只是被动防卫，无法对电池进行优化管理，也不能从根本上延长电池的使用寿命。

2.2.3 与电源设备一起构成的蓄电池充放电管理系统 电源与蓄电池一体化的充放电管理系统是将电池组直接挂在电源模块输出端，电网正常工作时，电池组处于浮充状态，起到补充自放电容量损失的作用，而电网处于断电状态，蓄电池则即可投入工作状态;当电网恢复时，电源模块开始对电池进行充电，并检测电池组的充电电流，调节电源模块的输出电压，以达到规定标准。该系统多应用在通讯程控交换机通电系统和电力合闸供电系统中，这种管理系统可解决电网漏电状态下蓄电池组补充电能的问题，能实现在规定时间内向负载供电，保障通信或电力合闸系统运转的正常性。

2.2.4 车用蓄电池管理系统 通用汽车公司的电池管理系统利用微电脑对电池的荷电状态和剩余能量进行监测，并控制蓄电池组的充放电状态，提高电池的充放电性能。克莱斯勒公司设计的汽车用电池能量管理系统（BEMS）利用超快速充电技术，实现了充电电流和电池组中各块电池充电接受能力之间匹配的最优化，使快速优化充电成为可能。BEMS的使用提高了对电池充电控制的精确度，防止电池过放电和过充电现象的发生，有效的延长了电池的使用寿命。

3 汽车用蓄电池管理系统的研究

3.1 汽车用蓄电池管理系统组成 汽车用蓄电池组主要有数据采集与检测，主要检测内容包括单体电池的电流、电压、温度的测量、蓄电池充放电管理、SOH估测、电池SOC、单个电池一致性均衡控制、实施通讯设备、显示设备、保护电路装置等。

3.2 各部分功能

3.2.1 数据采集设备 数据采集设备是对蓄电池组中单个电池的电流、电压、温度进行采集测量，采集结果输送给计算机后经过A/D转换后可做重要的控制参考;通过对数据的分析还可以发展某个单体电池可能存在的问题，即便于及时采取有效的防护措施。

3.2.2 充放电管理 管理设备主要对铅酸蓄电池的充放电特性进行分析，对几种简单的充电方式进行研究对比后，选择最佳的充电模式，以形成对蓄电池的有效管理，防止过充电或过放电的现象损坏蓄电池的性能。

3.2.3 SOH和SOC的估测 SOH和SOC分别是对蓄电池的健康状况和剩余电量进行估测，通过估测结果可获得电池的剩余电量，以便于对汽车的行驶里程进行准确判断，提高汽车运行的可靠性。

3.2.4 均衡控制 汽车用蓄电池多为单个电池串联起来的电池组，在使用过程中由于单体电池的初始容量、内阻、温度等因素的不同，可能会造成各个单电池耗电量不同，这就是蓄电池不均匀性产生的原因。在充电或放电过程中，单体电池为串联，因此会形成过充电或过放电的现象，采用均衡控制手段，可使各单体性能几乎一致，最大限度的消除或减少过充电或过放电现象的发生，从而达到保护蓄电池的目的。

4 总结

蓄电池是汽车中的重要动力能源，可在特定情况下为汽车的发动、点火、照明提供能源支持。蓄电池由多个单体电池组成，由于各個单体的性能存在差异，极容易出现过充电或过放电现象，严重影响了蓄电池的使用寿命。采用先进的智能控制技术、计算机技术、通讯技术对汽车蓄电池进行智能化管理，可有效提升蓄电池的使用寿命。

参考文献：

[1]贺莹.汽车用蓄电池管理系统[D].贵州大学，2009.

[2]王慧慧.电动汽车的蓄电池管理系统设计[D].西安工业大学，2014.