系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
華天HTBM蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由集中監(jiān)控單元、蓄電池分布采集單元和上位機(jī)監(jiān)控平臺(tái)(選配)構(gòu)成。HTBM蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用分布式結(jié)構(gòu),蓄電池分布采集單元安裝在蓄電池側(cè),一個(gè)HTBM蓄電池分布采集單元可對(duì)兩節(jié)蓄電池進(jìn)行電壓、溫度和內(nèi)阻進(jìn)行監(jiān)測(cè),并將測(cè)得的蓄電池電壓、溫度和內(nèi)阻等參數(shù)通過總線上傳至集中監(jiān)控單元。
分布式結(jié)構(gòu)與集中式結(jié)構(gòu)相比,具有接線簡(jiǎn)單,安裝維護(hù)方便靈活、測(cè)量精確等優(yōu)點(diǎn),避免了集中式結(jié)構(gòu)的復(fù)雜的接線,減少了安裝的工作量,降低了短路及其他故障幾率。同時(shí),一個(gè)HTBM蓄電池分布采集單元對(duì)兩節(jié)蓄電池進(jìn)行監(jiān)控,可有效降低使用成本,經(jīng)濟(jì)性更好。
通過配備上位機(jī)監(jiān)控平臺(tái),上位機(jī)與集中監(jiān)控單元之間采用標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS RTU(TCP/IP) 協(xié)議建立通信連接,進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集與顯示,便于對(duì)設(shè)備進(jìn)行管理,進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。
系統(tǒng)組成
集中監(jiān)控單元:
集中監(jiān)控單元實(shí)現(xiàn)向下與蓄電池分布采集單元的串口通訊,將蓄電池組的電壓、電流、內(nèi)阻、溫度等信息進(jìn)行匯總、分析、處理;對(duì)每節(jié)蓄電池的荷電量(SoC)和健康狀態(tài)(SoH)進(jìn)行計(jì)算分析,當(dāng)蓄電池荷電量不足或健康狀態(tài)異常時(shí),可進(jìn)行報(bào)警并實(shí)施記錄。
當(dāng)蓄電池發(fā)生其他異常時(shí),進(jìn)行報(bào)警,并可向上可支持RS485接口、RJ45網(wǎng)口等多種方式,將蓄電池組信息進(jìn)行上傳,支持MODBUS RTU/TCPIP通訊協(xié)議;通過配置顯示屏,也可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的本地查看。一臺(tái)集中監(jiān)控單元最多可實(shí)現(xiàn)對(duì)4組共計(jì)256節(jié)蓄電池進(jìn)行電壓、溫度、內(nèi)阻實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
圖1集中監(jiān)控單元
圖2集中監(jiān)控單元顯示界面
蓄電池分布采集單元:
蓄電池分布采集單元通過對(duì)每個(gè)蓄電池的電壓、溫度和內(nèi)阻等信號(hào)進(jìn)行采集,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理、分析,通過總線與集中監(jiān)控單元進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。蓄電池分布采集單元與蓄電池一一對(duì)應(yīng),方便對(duì)蓄電池進(jìn)行溫度采集。
蓄電池分布采集單元對(duì)蓄電池進(jìn)行小電流脈沖放電,放電時(shí)間短(1~2s),放電電流幅值小(小于0.1C),并采用了先進(jìn)的濾波控制算法,將內(nèi)阻重復(fù)計(jì)算精度控制在遠(yuǎn)低于±2%的水平,實(shí)現(xiàn)了高精度的內(nèi)阻測(cè)算。
蓄電池分布采集單元對(duì)放電的安全性也進(jìn)行了充足的考慮。當(dāng)放電電流過大時(shí),會(huì)觸發(fā)保護(hù)電流動(dòng)作,切斷放電回路。當(dāng)放電回路溫度異常時(shí),保護(hù)動(dòng)作,減小電流直至切斷放電回路,以達(dá)到保護(hù)蓄電池組的安全的目的。
蓄電池分布采集單元通過增加硬件模塊設(shè)計(jì),可實(shí)現(xiàn)對(duì)電池間連接條的阻抗的計(jì)算、監(jiān)控,通過該數(shù)據(jù),可了解連接條的連接緊固程度,避免了因連接條松動(dòng)造成導(dǎo)通阻抗增大,發(fā)熱甚至造成火災(zāi)等事故,極大提高了系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。
圖3 蓄電池分布采集單元
上位機(jī)監(jiān)控平臺(tái):
通過在上位機(jī)安裝監(jiān)控平臺(tái),可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程對(duì)設(shè)備進(jìn)行管理,并實(shí)時(shí)查看數(shù)據(jù)。通過人機(jī)界面可實(shí)時(shí)查看設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、歷史記錄和所有參數(shù),通過模擬畫面實(shí)時(shí)了解設(shè)備的運(yùn)行情況,工作人員可通過上位機(jī)實(shí)時(shí)修改現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行的各種參數(shù)和功能。
圖4 HTBM蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)上位機(jī)監(jiān)控平臺(tái)
系統(tǒng)特點(diǎn)
1.實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各單體蓄電池端電壓、溫度和內(nèi)阻;
2.對(duì)單電池進(jìn)行小電流脈沖放電,放電時(shí)間短,安全可靠性好;
3.單體蓄電池側(cè)就近溫度測(cè)量,便于第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)溫度異常的蓄電池;
4.采用先進(jìn)算法計(jì)算分析各單體蓄電池剩余電量SoC (State of Charge)、健康狀態(tài)SoH(State of Health),為蓄電池的維護(hù)、更換提供可靠依據(jù);
5.生成單體蓄電池內(nèi)阻變化曲線,便于維護(hù)人員直觀分析蓄電池狀態(tài);
6.蓄電池組充、放電電流監(jiān)測(cè),數(shù)據(jù)記錄;
7.故障數(shù)據(jù)記錄,便于維護(hù)人員對(duì)故障進(jìn)行分析,蓄電池狀態(tài)異常時(shí),及時(shí)對(duì)異常情況進(jìn)行報(bào)警;
8.豐富的網(wǎng)絡(luò)通訊接口,便于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和數(shù)據(jù)上傳。
技術(shù)參數(shù)
技術(shù)指標(biāo)
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技術(shù)參數(shù)
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系統(tǒng)參數(shù) |
系統(tǒng)容量 |
可監(jiān)測(cè)256節(jié)蓄電池 |
電池電壓等級(jí) |
2V,6V,12V |
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開關(guān)量輸出 |
4路 |
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開關(guān)量輸入 |
4路 |
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電源電壓 |
176~264VAC |
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通訊接口 |
RS485,RJ45 |
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功耗 |
集中監(jiān)控單元(含顯示屏):8W 分布采集單元:0.5W |
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性能參數(shù) |
電池溫度測(cè)量范圍 |
-40℃~100℃ |
電池溫度測(cè)量精度 |
±1℃ |
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電流測(cè)量范圍 |
0~200A |
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電流測(cè)量精度 |
1%FS |
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電池電壓測(cè)量范圍 |
0~16V |
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電池電壓測(cè)量精度 |
0.2%FS |
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內(nèi)阻測(cè)量范圍 |
0~100mΩ |
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內(nèi)阻測(cè)量分辨率 |
0.001mΩ |
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內(nèi)阻重復(fù)測(cè)量精度 |
±2% |
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報(bào)警功能 |
單體電壓異常報(bào)警 |
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電池組電壓異常報(bào)警 |
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單體內(nèi)阻異常報(bào)警 |
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單體溫度異常報(bào)警 |
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電池組電流異常報(bào)警 |
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單體電池SoC異常報(bào)警 |
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單體電池SoH異常報(bào)警 |
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通訊異常報(bào)警 |
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外形尺寸(L*W*H) (mm) |
集中監(jiān)控單元 |
450*250*44.5 |
蓄電池分布采集單元 |
104.8*75*31.4 |