一种串联蓄电池组电压巡检仪的设计

1 引 言

应急电源多采用蓄电池提供能源，为了获得足够高的电压通常采用多块电池串联的方式进行工作，例如用24、32或48节铅酸蓄电池组成。电池组的失效往往是从单块电池失效开始的，尤其对于使用时间较长但又不超过使用期限的电池组，依靠维护人员的日常检查既耗时又不方便，也不符合现代管理的需要。因此，对于单块电池的电压进行自动巡检，以便及时发现问题，就变得极为重要。而对电池组单块电池电压进行测量存在以下主要技术难点。

(1)从降低成本角度考虑可采用多路选择方式测量，但是其电压范围超出了标准模拟[1]开关产品的工作电压范围而采用机械继电器将在速度、使用寿命、工作的可靠性方面都难以令人满意。

(2)为确保测量的精度，单元电池采用悬浮测量，系统设计时要考虑信号采集电路与信号处理电路采取有效的电气隔离。

(3)由于电池组串联电池数的增加，测量电路的功耗难于降低。国内已有很多关于单个单元电池的端电压侧测量方法的提出，构造电阻网络提取电压、继电器切换和V／F转换无触点采样提取电压。

2 串联电池组测量方法

2．1 电阻网络提取电压

从理论上分析这种方法是可行的，但在实际中却难以实现。比如，24节标称电压为12 V蓄电池，单节电池测试精度为O．5％的测试系统，单节电池测试绝对误差为±60 mV，24节串联积累的绝对误差可达1．44 V，显然，其相对误差可达到12％，这在应急电源监控系统中经常会造成误报警，所以不能满足应急电源监控系统的要求。

2．2 继电器切换提取电压[2]

传统的比较成熟的测试方法是用继电器和大的电解电容做隔离处理，基本原理如图1所示。

其基本的测试原理是：首先将继电器闭合到A区，对电解电容充电；测量时把继电器闭合到B区，将电解电容和蓄电池隔离开来，由于电解电容保持有该蓄电池的电压信号，因此，测试部分只需测电解电容上的电压，即可得到相应的蓄电池电压。此方法具有原理简单、造价低的优点。但是由于继电器存在着机械动作慢，使用寿命低等缺陷，实践证明，根据这一原理实现的检测装置在速度、使用寿命、工作的可靠性方面都难以令人满意。为解决上面问题可将机械继电器改用光耦继电器，这样无需外加电解电容提高了可靠性，速度和使用寿命也随之达到要求，但相对成本要大大提高。
2．3 V／F转换无触点采样提取电压

V／F转换无触点采样提取电压方法虽有提出，但是目前还没有应用到解决较多电池串联后单体电压测量中，本文就借助V／F转换方法，考虑前面提出的单元电池电压测量电路设计存在的主要技术难点，设计了一套单元电池电压测量系统。
3 单元电池电压测量系统的整体实现方案

在本系统中主要完成以下几方面的功能。其总体实现如图2所示。