系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
華天HTBM蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)由集中監(jiān)控單元、蓄電池分布采集單元和上位機監(jiān)控平臺（選配）構(gòu)成。HTBM蓄電池在線監(jiān)測系統(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HTBM蓄電池分布采集單元可對兩節(jié)蓄電池進行電壓、溫度和內(nèi)阻進行監(jiān)測，并將測得的蓄電池電壓、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，具有接線簡單，安裝維護方便靈活、測量精確等優(yōu)點，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，一個HTBM蓄電池分布采集單元對兩節(jié)蓄電池進行監(jiān)控，可有效降低使用成本，經(jīng)濟性更好。
通過配備上位機監(jiān)控平臺，上位機與集中監(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，進行數(shù)據(jù)的采集與顯示，便于對設(shè)備進行管理，進行實時監(jiān)控。
系統(tǒng)組成
集中監(jiān)控單元：
集中監(jiān)控單元實現(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、溫度等信息進行匯總、分析、處理；對每節(jié)蓄電池的荷電量（SoC）和健康狀態(tài)（SoH）進行計算分析，當(dāng)蓄電池荷電量不足或健康狀態(tài)異常時，可進行報警并實施記錄。
當(dāng)蓄電池發(fā)生其他異常時，進行報警，并可向上可支持RS485接口、RJ45網(wǎng)口等多種方式，將蓄電池組信息進行上傳，支持MODBUS RTU/TCPIP通訊協(xié)議；通過配置顯示屏，也可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的本地查看。一臺集中監(jiān)控單元最多可實現(xiàn)對4組共計256節(jié)蓄電池進行電壓、溫度、內(nèi)阻實時監(jiān)測。
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每個蓄電池的電壓、溫度和內(nèi)阻等信號進行采集，對數(shù)據(jù)進行預(yù)處理、分析，通過總線與集中監(jiān)控單元進行數(shù)據(jù)交換。蓄電池分布采集單元與蓄電池一一對應(yīng)，方便對蓄電池進行溫度采集。
蓄電池分布采集單元對蓄電池進行小電流脈沖放電，放電時間短（1~2s），放電電流幅值?。ㄐ∮?.1C），并采用了先進的濾波控制算法，將內(nèi)阻重復(fù)計算精度控制在遠低于±2%的水平，實現(xiàn)了高精度的內(nèi)阻測算。
蓄電池分布采集單元對放電的安全性也進行了充足的考慮。當(dāng)放電電流過大時，會觸發(fā)保護電流動作，切斷放電回路。當(dāng)放電回路溫度異常時，保護動作，減小電流直至切斷放電回路，以達到保護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，可實現(xiàn)對電池間連接條的阻抗的計算、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)運行的安全性。
圖3 蓄電池分布采集單元
上位機監(jiān)控平臺：
通過在上位機安裝監(jiān)控平臺，可實現(xiàn)遠程對設(shè)備進行管理，并實時查看數(shù)據(jù)。通過人機界面可實時查看設(shè)備的運行狀態(tài)、歷史記錄和所有參數(shù)，通過模擬畫面實時了解設(shè)備的運行情況，工作人員可通過上位機實時修改現(xiàn)場設(shè)備運行的各種參數(shù)和功能。
圖4 HTBM蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)上位機監(jiān)控平臺
系統(tǒng)特點
1.實時監(jiān)測各單體蓄電池端電壓、溫度和內(nèi)阻；
2.對單電池進行小電流脈沖放電，放電時間短，安全可靠性好；
3.單體蓄電池側(cè)就近溫度測量，便于第一時間發(fā)現(xiàn)溫度異常的蓄電池；
4.采用先進算法計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、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，數(shù)據(jù)記錄；
7.故障數(shù)據(jù)記錄，便于維護人員對故障進行分析，蓄電池狀態(tài)異常時，及時對異常情況進行報警；
8.豐富的網(wǎng)絡(luò)通訊接口，便于實現(xiàn)遠程監(jiān)控和數(shù)據(jù)上傳。
技術(shù)參數(shù)
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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256節(jié)蓄電池 |
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電池電壓等級 |
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) |
電池溫度測量范圍 |
-40℃~100℃ |
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電池溫度測量精度 |
±1℃ |
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電流測量范圍 |
0~200A |
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電流測量精度 |
1%FS |
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電池電壓測量范圍 |
0~16V |
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電池電壓測量精度 |
0.2%FS |
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內(nèi)阻測量范圍 |
0~100mΩ |
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內(nèi)阻測量分辨率 |
0.001mΩ |
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內(nèi)阻重復(fù)測量精度 |
±2% |
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報警功能 |
單體電壓異常報警 |
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電池組電壓異常報警 |
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單體內(nèi)阻異常報警 |
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單體溫度異常報警 |
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電池組電流異常報警 |
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單體電池SoC異常報警 |
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單體電池SoH異常報警 |
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通訊異常報警 |
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外形尺寸(L*W*H) (mm) |
集中監(jiān)控單元 |
450*250*44.5 |
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蓄電池分布采集單元 |
104.8*75*31.4 |
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