摘 要： 以包含48個單體的鈉硫電池模塊為研究對象，針對現(xiàn)有兩種常用的單體電壓檢測方法的不足，設計了一種改進的方案，運用光耦繼電器依次對奇數(shù)編號和偶數(shù)編號的單體電壓進行檢測，從而實現(xiàn)對整個電池模塊的巡檢。仿真和測試結果表明該方案切實、可行，具有良好的應用價值。

關鍵詞： 鈉硫電池； 單體電壓； 巡檢； 開關切換

中圖分類號： TN710?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）01?0101?03

0 引 言

當前，電力峰谷差的平抑、電網(wǎng)的安全可靠性和電能質量、可再生能源的開發(fā)以及智能電網(wǎng)技術的發(fā)展都對大規(guī)模儲能技術提出了較高的要求，在眾多的儲能技術中，鈉硫電池以其優(yōu)越的性能[1]，備受各國研發(fā)人員的關注。鈉硫電池的研發(fā)主要包括電池制造技術和電池管理技術的研發(fā)，這兩大技術也正是鈉硫電池實際應用中的最大技術瓶頸。

在鈉硫電池的管理技術中，單體電壓的檢測是不可或缺的一部分，其對整個電池模塊的安全和穩(wěn)定運行有著十分重要的影響。根據(jù)所檢測的單體電壓，進行均衡管理[2]和告警分析，其中單體電壓告警通常采用兩級梯度：報警和閉鎖（或者稱為切斷），一般包括：單體過壓報警、單體過壓閉鎖、單體欠壓報警、單體欠壓閉鎖、單體電壓負變化率報警、單體電壓負變化率閉鎖，有些還會增加單體電壓不均衡報警和閉鎖。鈉硫電池模塊通常包含很多個單體電池，比如5 kW的電池模塊包含單體電池48只[3]，正因為單體的數(shù)目較多，所以尋求一種切實可行的檢測方案具有重要意義。

單體電壓的檢測方法有很多，常用的測量方法有共模測量法和開關切換法[4?6]。共模測量法即相對同一參考點，用精密電阻等比例衰減各測量點的電壓，然后依次相減得到各單體的電壓，該方法電路比較簡單，缺點是存在累積誤差，從而使測量精度降低。參考文獻[4]中采用了開關切換法，但該方案中每個單體都配有兩個開關，從而增加了系統(tǒng)的成本、體積和功耗，本文在此基礎上，運用一種改進的方案來實現(xiàn)對單體電壓的檢測，該方案可以有效減少開關的數(shù)目以及整個檢測系統(tǒng)的體積。

1 單體電壓巡檢系統(tǒng)設計

本文的研究對象是包含48個單體的鈉硫電池模塊，測量時將48個單體分成4組：第一組為編號01～12的單體，第二組為編號13～24的單體，第三組為編號25～36的單體，第四組為編號37～48的單體。對這4組進行并行測量，即第一輪測量編號為01、13、25、37的單體，第二輪測量編號為02、14、26、38的單體，依此類推，第十二輪測量編號為12、24、36、48的單體，至此整個電池模塊的所有單體電壓檢測完畢。

以第一組測量為例，測量原理圖如圖1所示，其中IN+、IN-經(jīng)過信號調理電路接到A/D芯片。當測量編號為1的單體cell1時，開關S1、S2、O1、O2閉合，cell1的正端接到IN+、負端接到IN-。當測量編號為2的單體cell2時，開關S2、S3、E1、E2閉合，cell2的正端接到IN+、負端接到IN-，被測量單體與需要閉合的開關之間的關系如表1所示，不難發(fā)現(xiàn)，測量奇數(shù)編號的單體時，開關O1、O2閉合，測量偶數(shù)編號的單體時，開關E1、E2閉合，因此，為了減少開關O1、O2、E1、E2的動作次數(shù)和因開關頻繁動作引起的損耗、提高電壓巡檢的效率，將奇數(shù)編號的單體與偶數(shù)編號的單體分開測量，即先測量奇數(shù)編號的單體，然后再檢測偶數(shù)編號的單體[7]。