一、文献综述
(一)国内外研究现状
随着科技的飞速发展以及人民生活水平的不断提高,人们对生活质量也有了更高的要求。智能家居、智能汽车、智能医疗等设备不断涌现,为人民提供了极大的便利。而为了实现设备在断电的情况下可以正常地运行,蓄电池作为首选直流备用电源,对系统的安全可靠运行起到非常重要的作用。
由于生产工艺差异、电池自放电率不同等易造成动力电池组中各单体电池之间的不均衡,缩短电池使用寿命[4]。目前还在使用的铅酸蓄电池以其大容量、小体积、高性价比、较大的温度差适应范围、工作安全可靠等优点成为诸多种类蓄电池中使用最广泛的一种。而锂离子电池通过其能量密度高、体积小、质量轻、无记忆效应、自放电少、循环寿命长和环境友好等优点也决定其在存储电能等方面极具发展前景。但在实际使用过程中,经常会发生工作时温度过高、浮充电压不稳定、放电时达不到要求的供电电压、实际放电容量与标称值相差太多等意外情况[4]。为避免蓄电池在长期使用中因质量问题出现故障而引发事故带来经济损失,需对蓄电池进行实时在线监测[6]。目前电池行业对于电池监测管理方面的研发重点还在大规模电池组的监测及单体电池均衡上,针对蓄电池、起动电池等其他场景的电池的监测管理系统还投入较少。但随着单片机和计算机在智能化控制方面的应用和在变电站综合自动化系统等方面研究的不断深入,近年来蓄电池的自动化监测问题也开始被重视。
(1)国内研究现状
国内对蓄电池在线监测技术的研究尚在探索发展阶段。其中,关于温度和电流的测量都属常规测量,在这些方面的测量技术都已成熟。容量放电法和电压巡检法电路原理简单,所以目前国内的很多厂商就是通过这两种方法来研制蓄电池监测系统。国内研制并投产的ZXJ24/2-1型蓄电池组智能监测仪,采用浮动地技术测量蓄电池组中各单体电池电压,测量的参数还包括电池组电压、2路电流、2路温度[6]。一般情况下测量结果比较准确,但在如果电池组正处于充放电状态,可能影响监测仪记录数据,从而使测量结果偏差加大。哈尔滨子木科技研发的BM6500蓄电池监测管理系统已达到国际领先水平,通过一个控制单元对多个测量模块的控制实现对多个单体蓄电池构成的蓄电池组的参数测量。西安柯蓝电子有限公司生产的新型高科技智能产品CR-AR01蓄电池内阻测试仪通过在线测试及时稳定并准确地测量电池运行状态参数,同时显示并记录多组电池内阻、电压和连接条电阻等各个参数,是一种数字存储式多功能便携测试仪器[4]。虽然国内对蓄电池电压温远程监测系统的研究任未成熟,但在市场上已经研制出不少产品并在通信服务等行业得到了大量应用。为了进一步加强度对蓄电池供电的监测,国内蓄电池远程监测技术仍需不断研究与改进。
(2)国外研究现状
国外蓄电池监测系统的技术比较成熟。1991年,美国先进电池开发联合体(USABC, United States Advanced Battery Consortium)成立了专门从事电池管理系统(BMS, Battery Management System)开发和研究的实验室。所研发的BMS的基本功能包括:限制电池的过充和欠充;确保电池组内的电池之间的均衡;保持电池组的安全运行[12]。1989年,美国电力研究所与国家电能研究公司合作,共同研究了无人值守场站PBWC铅酸蓄电池综合在线状态监测系统。测定的参数包括:电池组电压、单体电压、(浮充电)维持电流、电池内部温度、电池组环境温度等[5]。内阻与电池的性能密切相关,由于技术难度等问题,公认最佳的内阻法无法被国内厂家大量使用。而国际上有许多公司一起进行电池内阻测量的开发工作,以便通过内阻来有效监测蓄电池的状况。目前国际上主要是MIDTRONICS和AVO公司两家公司在进行电池内阻测量仪器的开发工作。
(二)研究主要成果
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