1、来源与背景
在电力变电站、轨道交通、数据中心、能源化工企业等场景，往往采用直流电源系统作为控制设备的工作电源，并广泛采用阀控铅酸电池组作为后备电源，当交流电失电时，能立即切换到电池组供电，避免控制设备失电。电池组是由多个电池串联，以满足设备所需的较高的工作电压，但是存在以下问题：
（1）当串联电池组的某个电池出现性能劣化失效，在后备电源需要带负载输出电流时，该失效电池上会出现较大的反向电压，出现“电池开路”现象，使得整个电池组的端电压大幅度下降，导致设备失压停止工作。
（2）或者电池组存在连接回路接触电阻过大或因腐蚀等原因断裂因素，在后备电源需要带负载输出电流时，或者因为接触电阻大发热熔断连接条，或者连接本身断裂无法输出电流，均将导致电池组将无法提供足够的工作电压，设备停止工作。
2、技术原理与性能指标
（1）运行在线测量参数
电池电压、温度、内阻（周期性测量，默认10天），电池组电压、电流，母线电压；环境温度。
电池组放电曲线记录：电池组电压，放电电流，放电容量，放电时长，最低电池电压。
（2）电池劣化故障识别
基于电池内阻变化趋势法判断，参照IEEE 1188-2005标准。
（3）电池性能维护
采用涓流充放电电压均衡技术，实现电池组内各电池电压会动态平衡。
（4）电池开路保护
为确保可靠动作，电池传感器设计有两级电池开路防护电路，电池出现反相电压时，由高功率二极管组构成的I级防护电路动作，旁路该劣化电池；到二极管组温度达到定值时，II防护电路动作，理想二极管动作，旁路该劣化电池，从而不中断电池组后备供电。
（5）电池组脱离母线检测
电池组脱离母线是指电池组没有连接到直流母线上或回路中有断开点，直流电源系统是处于无后备状态。检测原理是电池组脱离后，电池组电压会下降，与直流母线之间产生电压差△U，以△U为启动量，通过电池传感器激发单信号脉冲，测量回路中电流响应的变化，识别是否处于脱离状态。
（6）电池组回路连通性检测（连接不良）
从直流充电机输出端正 → 断路器 → 熔断器 → 连接电缆 → 电池及连接条 → 连接电缆→ 熔断器→ 断路器 → 直流充电机输出端负整个回路的连通性。检测的原理是通过电池传感器周期性激发单信号脉冲，测量回路响应的电流突变量，由电路原理计算获得△R。
3、技术的创造性与先进性；
（1）一种电池开路的自动跨接电路，由两个阵列布置在同一导热面上。I段元件由多个高功率肖特基二极管并联组成阵列，并联在电池上；II段元件由多个低内阻高功率的MOS管并联组成阵列，并联在电池上。出现电池开路时，I段元件动作，跨接电池；当电池长时间开路或电流过大时，温度传感器动作，驱动II段元件动作，跨接电池。
（2）一种直流电源系统中充电机及电池组组成的有源闭合电路回路阻抗在线实时检测方法。通过对串联电池组中每个电池并联的防失压电池传感器发送指令，防失压电池传感器同步激发1个500ms负脉冲信号，同时读取回路中电池组两端电压变化量和电流变化量，利用自定义的模型函数，计算出回路连接阻抗值（不包含电池内阻值）。
（3）通过电子电路设计，将电压测量电路、负脉冲发生电路、小电流恒流补偿充电电路，温度测量电路，以及高功率肖特基二极管阵列电路、高功率MOS管阵列电路集成在产品PCB板上，结合MCU的控制及算法程序，构成防失压电池传感器，集合电池在线监测、电池故障诊断、电池电压均衡、电池开路自动跨接功能。
通过查新证明在所查范围内国内外文献中有无相同或类似的研究。
4、技术的成熟程度，适用范围和安全性
本研究成果已经小批量生产使用，从2019年第一批产品试用开始在浙江电网近70个变电站试点应用。
5、应用情况及存在的问题
得到用户认可，入选2024年浙江省电力公司科创产品超市化平台。
产品的结构需要进一步优化设计，适应现场快捷安装的需要，以及生产加工的效率。同时对电子电路做技术改进，提高可靠性并降低成本。

1.周怡  2.梁继勇  3.汪保  4.梁增辉