蓄电池组在线均衡技术的应用分析

　　一、引言
　　蓄电池组作为重要设备的后备电源是设备可靠运行的一道关键防线，绝不能出现半点
闪失。但事实上因蓄电池问题致使运行设备失去主供电源后最终被迫停用的现象却屡有发生，
甚至造成不必要的损失，严重影响了用户对后备电源的信赖度。究其原因，可以从蓄电池组
的工作原理来分析。传统的蓄电池组充电运行状况是：
　　用充机对一组串联的蓄电池组进行在线充电。这种充电方式无法保证蓄电池组中每节蓄
电池的均衡充电，往往由于蓄电池组中某几节蓄电池的电压变化（变高或变低）而导致其
它蓄电池处于过充电或欠充电，长时间的这种充电状态势必大大降低蓄电池组的使用寿命。
　　传统的蓄电池组充电曲线是定期（

720h）的强充电，目的是对蓄电池组中性能落后的

蓄电池进行补偿性充电，恢复它的容量，但是这种充电方式往往把蓄电池组中好的蓄电池
过充了，大大降低了蓄电池的使用寿命及可靠性。
　　只能检测单体电池的端电压，无法对单体电池的容量、内阻等参数进行全面的在线监测，
不能正确判断运行中蓄电池的好坏，无法做到蓄电池组中的单体电池的在线活化。
　　蓄电池组在线均衡技术则可以很好地解决运行中的蓄电池单体不均衡问题，用蓄电池
组均衡技术对在线运行的蓄电池组的传统充电方式进行优化，使每节电池都处于相同的工
作状态，通过使用先进的微机数字控制技术和电力电子技术来自动调节每节蓄电池的端电
压，令每节蓄电池的端电压的一致；同时可对性能偏弱的电池进行在线活化，延长蓄电池
的使用寿命，从而提高蓄电池设备运行可靠性。
　　二、蓄电池组在线均衡技术的原理及系统设计

蓄电池组在线均衡系统可依托工业级高性能单片微机为平台，应用电力电子技术，由

电池电压测量单元、均衡调节单元、电池内阻测量单元及监控管理单元组合而成。通过对每节
电池的高精度及高速测量，完成对蓄电池组的实时监测，并计算出电池组的均衡度，由均
衡调节单元对相应电池进行电压调节，使整组电池达到较理想的均衡度。系统通过电池内阻
测量单元定期对蓄电池组进行内阻测量，监控管理单元将负责各单元的协调，进行计算分
析、保护及告警处理、界面显示、综合管理及通讯功能。
　　为了高速测量电池电压，可利用多

CPU 方式即 6 片 16 位单片 CPU,每片 CPU 测量 19

个电池电压，

6 个 CPU 通过串行通讯口连接，速率为 9600,为了使个 CPU 的测量对应时刻

同步，由监控管理单元发出启动测量的同步命令，

6 个 CPU 开始同时测量，由此保证了

112 个电池的高速测量和测量数据的时刻一致性，将为均衡调节单元和电池内阻测量单元
提供可靠实时的处理依据。
　　均衡调节单元是系统最关键的基础单元，它主要利用微电子控制技术，由微电子控制
部分通过串行通讯口，将电池电压测量单元测得的数据读入，通过计算得出整组电池的均
衡度，计算方法如下：均衡度

=（单电池节最高电压-单节电池最低电压）/单节电池最低电

压

 X 100% .当均衡度大于设定值时，单元将找出电压较高和较低的电池，对它们分别进行

充电和放电处理，充电和放电由单元的功率电路部分来完成，通过一段时间运行后，每只
电池的电压逐渐一致，于是整组的电池均衡度可以大大提高，达到设定的理想值。
　　蓄电池组达到了较理想的均衡度，日常工作的性能和状态得到了很好的维护，使电池
的寿命得到延长，充电质量获得了保障，但蓄电池的好坏是不能一各电池电压过高和过低
来判断的，而且各节电池的电压一直也不能反映电池都是好的，电池内阻值的大小才是真
实反映其品质和好坏的，电池内阻测量单元采用直流内阻测量法对其内阻进行精确测量，
当本单元得到监控管理单元启动命令后，对整组电池进行瞬间放电，同时启动电池电压测