1、系統功能

蓄電池在制造過程中必然存在的容量不一致和性能差異，造成后期成組使用時某些電池易出現過充和過放，嚴重影響整組電池的壽命。

針對這一現狀研制的“蓄電池狀態檢測及均衡活化系統”，結合現場的蓄電池充放電活化維護過程（即“三充兩放”），可以完成如下功能：

?  自動實時檢測電池狀態

蓄電池的端電壓是反映其性能的重要參數，也是目前現場人工檢測的主要依據。自動檢測功能可以減少維護工作量，降低工人勞動強度。

?  自動均衡放電

在活化過程中，系統根據測量結果能夠對電池進行自動均衡，保證每只電池都得到充分活化，最大限度增加電池的壽命，降低運營成本。

?  蓄電池活化曲線

系統將整個活化過程中所有蓄電池的端電壓的測量結果記錄并生成活化曲線，在計算機的顯示器上直接顯示，結果清晰直觀，也便于對每只電池的特性做進一步分析。

?  報告電池狀況

系統根據均衡活化過程的檢測數據對電池的老化程度進行判斷，對于性能很差或即將損壞的電池經過活化后仍不能恢復時，提示維護人員更換電池，以免影響整組電池的正常使用。

2、系統特點

該系統結合微電子、SMT、計算機控制、EMC、網絡以及電力電子等技術，系統具有以下特點：

可靠性高；測量準確；均衡效果好；判斷蓄電池狀態準確；使用簡便。

電動汽車的運用經驗表明，增加該系統后，電池壽命延長30％。

3、系統結構

系統采用計算機控制，網絡結構，避免了很多的拉線工作，系統的結構框圖如圖所示。

系統結構布置圖

系統電氣柜由控制主機（操作臺）、電源開關箱、8個監控箱組成。

監控主機為工業級平板式計算機，帶有顯示、監控、專家系統以及遠程通訊功能，負責在均衡活化過程中的數據采集、活化過程的報表生成以及電池狀態的判斷。

電源開關箱負責8個監控箱的供電，其中左側雙極空氣開關為監控箱的總開關，右側順序布置的8個單極空氣開關依次分別為1～8#監控箱獨立開關。

每個監控箱由6個電池狀態檢測和均衡控制模塊組成。每個模塊完成單只蓄電池的狀態檢測和均衡控制，優化活化過程。

連接方式如下：

1）狀態檢測和均衡控制模塊與控制主機通過柜內網絡通訊線連接；

2）均衡模塊與電池的連接采用夾子進行連接，拆裝方便。

系統電氣原理連接示意圖

4、檢測原理

檢測及均衡模塊原理如下圖所示。

檢測及均衡功能原理框圖 

電池電壓經過濾波電路進入AD，由檢測模塊的CPU進行檢測，CPU檢測的數據通過網絡通訊線（RS-485）傳輸到上位計算機的監控軟件。為了提高系統的可靠性，因此檢測模塊采用了隔離的變換電路，同時CPU采用了Microchip公司的PIC系列單片機，A/D采用了具有雙積分特性的電路，其與CPU接口通過單總線連接。

單節電壓檢測精度，由于采用的A/D為10位，分辨率為0.01V，對于2V電池來說，最大檢測誤差為±0.01V，該A/D溫度特性比較好，從-40℃到+70℃均保持了良好的溫度穩定性。

5、均衡原理

均衡采用了我公司的發明專利技術，專利申請號（03156376.7）。采用該種均衡方案，均衡電流為5～6A，對于200Ah電池，可在1個小時內補償其2.5％的不均衡度，一般的蓄電池不均衡度不會超過10％，因此系統可在4個小時內將電壓均衡。

詳細的技術細節請參見專利公開書。

6、監控軟件

①與檢測均衡單元通訊程序，采用標準RS-485方式通訊，具有可靠性高的優點；

②診斷系統，利用專家系統，采用仿人的智能判斷方法；

③系統整個流程如下圖所示；

④系統具有遠程通訊功能，可以和機務段其他設備聯網運行。