系统概述

 

铅酸蓄电池作为世界上产量最大、应用最广泛的化学电池，具有电压平稳、安全可靠、价格低廉、回收利用率高等显著优点，是通讯机房、UPS电源等直流系统中不可或缺的重要组成部分。

 

由于铅酸蓄电池的化学特性，其剩余容量、寿命等关键状态无法直接观测，且电池组通常采用串联结构，单个蓄电池故障可能导致整个电池组失效。因此，实现对蓄电池的实时在线监测，对保障系统稳定运行具有重要意义。内阻是蓄电池的核心参数之一，与容量密切相关。实际数据表明，内阻增加通常伴随着容量下降，当内阻增大30%~50%时，电池容量往往已低于额定容量的80%，进入失效区间（依据《DL/T 724-2000》规程）。通过对内阻、温度等参数进行持续监测，可准确评估蓄电池健康状态，预警潜在故障，避免系统中断。

 

蓄电池在线监测系统通过实时采集电压、内阻、温度等数据，分析并推算电池剩余容量与寿命，在异常时及时告警，辅助维护人员掌握电池状态，提升供电系统的安全性与稳定性。

 

HTBM蓄电池在线监测系统采用分布式设计，包括安装在电池侧的分布采集单元、集中监控单元及上位机监控平台。采集单元将测量数据通过总线传输至集中监控单元。相比集中式结构，该系统具备接线简单、安装灵活、测量准确等优势，大幅减少接线复杂度与安装工作量，同时降低了短路等故障风险。该系统由集中监控单元、蓄电池分布采集单元和上位机监控平台三部分构成，共同实现对蓄电池组的智能化监测与管理。

 

 

集中监控单元

 

 

 

 

集中监控单元通过串口与蓄电池分布式采集单元通信，实时采集各蓄电池的电压、电流、内阻、温度等数据，并进行汇总、分析与处理。该单元能够计算每节蓄电池的荷电量（SoC）与健康状态（SoH），在荷电量过低或健康状态异常时发出报警并保存记录；同时可对其他异常状态进行报警。

 

 

系统支持通过RS485、RJ45网口等多种上行通信方式，以MODBUS等协议将蓄电池组信息上传至上级监控平台。此外，可通过外接显示屏实现数据的本地查看。单台集中监控单元最多支持对256节蓄电池的电压、温度及内阻进行实时监测。

 

 

 

蓄电池分布采集单元

 

 

 

 

 

蓄电池分布采集单元与蓄电池一一对应，负责采集各蓄电池的电压、温度等信号，并对数据进行预处理与分析。采集单元通过总线与集中监控单元进行数据交换，实现对蓄电池状态的集中监测。

 

 

该单元采用小电流、短时脉冲放电技术（电流小于0.1C，持续时间1~2秒），结合先进的滤波控制算法，将内阻重复计算精度控制在远低于±2%的水平，从而实现高精度的内阻测量。

 

 

在安全方面，单元具备多重保护机制：当放电电流过大时，自动切断放电回路；当检测到回路温度异常时，可降低电流或切断回路，确保蓄电池组安全运行。

 

 

此外，通过可选硬件模块设计，该单元还可监测电池间连接条的阻抗，从而判断连接是否紧固。该功能有助于预防因连接松动导致的阻抗升高、发热乃至火灾等风险，显著提升系统整体的安全性。

 

 

 

 

上位机监控平台

 

 

通过在上位机部署集中监控平台，用户可实现对设备的远程管理及数据实时监测。该平台提供直观的人机交互界面，支持实时显示设备运行状态、查询历史记录与全部参数，并通过动态模拟画面清晰呈现设备运行实景。此外，工作人员还可直接在上位机上实时调整现场设备的各项运行参数与功能设置，实现远程精准控制。

 

 

 

 

 

 

HTBM蓄电池在线监测系统主要特点：

 

 

支持实时采集单体电池电压与电池组电流

 

 

通过被动直流放电法实现在充放电过程中的无损内阻测量

 

 

支持主动直流放电法以满足用户灵活的主动激励测量需求

 

 

在蓄电池侧进行就近温度检测，提升测量准确性

 

 

采用先进算法精准计算每节电池的剩余电量（SoC）与健康状态（SoH）

 

 

具备电池组充放电电流监测与数据记录功能，可记录故障信息，并在电池状态异常时及时告警

 

 

配备丰富的网络通信接口，支持远程监控与数据上传。

 

 

电池内阻检测工作原理：

 

 

 

 

 

 

图中，Rm称为金属阻抗，包括电池内部的电极、隔膜、连接条和极柱等全部零部件的电阻。

 

 

Re称为电解液阻抗。Re和Rm统称为欧姆内阻。

 

 

Rct称为极化内阻，该值大小是由化学反应的离子浓度的变化和电化学反应的性质所决定的。

 

 

Cdl称为极板电容，该值大小与极板面积、电解液特性相关。

 

 

WI称为Warburg阻抗，是由离子在电解液和多孔电极中扩散速度决定的。WI阻抗为低频复阻抗，在充放电过程中不体现。

 

 

通过Randles等效电路可以得出，蓄电池内阻由欧姆内阻和极化内阻组成。

 

 

HTBM蓄电池在线监测系统综合了直流放电法与交流注入法的优势，采用直流脉冲放电法进行蓄电池内阻测量。在检测单节蓄电池时，系统通过控制器闭合开关电路，使蓄电池对放电电阻进行脉冲式放电，并由测量电路实时捕捉电池端电压的变化。

 

 

该方法既避免了向直流系统引入交流干扰信号，也显著提升了放电过程的安全性。系统在确保测试精度的前提下，可将放电电流幅值有效控制在0.1C以内，不仅大幅提高了操作安全性，也降低了对蓄电池及相关设备的潜在影响。

 

 

 

 

 

 

 

 

通过配置分布采集单元硬件模块，HTBM蓄电池在线监测系统在监测电池内阻变化的基础上，新增了对带连接条的电池内阻的同步测量功能。一旦连接条发生松动，其内阻会急剧上升，甚至可能引发火灾。该系统通过实时监测带连接条电池的内阻，可及时检测连接条的紧固状态，从而有效预防此类恶性事故的发生。

 

 

 

 

技术参数表

 

 

 

 

 

 

目前已获得CE的EMC和LVD认证