QC-UPS蓄電池組智能充放電設(shè)備開(kāi)發(fā)概述

1、挑戰(zhàn)者QC小組湖北省煙草公司荊州市公司UPS蓄電池組智能充放電設(shè)備開(kāi)發(fā)UPS蓄電池組智能充放電設(shè)備開(kāi)發(fā)小組名稱湖北省煙草公司荊州市公司挑戰(zhàn)者QC小組小組類型創(chuàng)新型小組人數(shù)5小組成立日期2014.1課題起止日期2014.1至2014.10課題名稱UPS蓄電池組智能充放電設(shè)備開(kāi)發(fā)序號(hào)姓名性別部門職務(wù)組內(nèi)分工1左華紅男科技信息中心小組組長(zhǎng)全面負(fù)責(zé)小組工作2王恒男科技信息中心組員負(fù)責(zé)小組策劃工作3陳嘯男科技信息中心組員充放電部分設(shè)計(jì)4陳執(zhí)男科技信息中心組員控制單元設(shè)計(jì)5程誠(chéng)男科技信息中心組員軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)UPS蓄電池組智能充放電設(shè)備開(kāi)發(fā) 傳統(tǒng)的蓄電池維護(hù)方法是對(duì)所有的蓄電池組嚴(yán)格按照維護(hù)規(guī)程進(jìn)行定期的全

2、容量放電試驗(yàn)UPS蓄電池組智能充放電設(shè)備開(kāi)發(fā)01傳統(tǒng)的蓄電池維護(hù)方法存在很大的弊病一年內(nèi)無(wú)法保證對(duì)所有的蓄電池組進(jìn)行一輪放電試驗(yàn)，亦即蓄電池組得不到及時(shí)有效的維護(hù)。數(shù)據(jù)日期蓄電池地點(diǎn)蓄電池組電池組成放電試驗(yàn)耗時(shí)（小時(shí)）充電試驗(yàn)耗時(shí)（小時(shí)）2010年9月10日中心機(jī)房電池房13V*208塊6.5162.52011年9月10日中心機(jī)房電池房13V*208塊6.0156.62012年9月10日中心機(jī)房電池房13V*208塊5.7151.92013年9月10日中心機(jī)房電池房13V*208塊5.1143.5平均耗時(shí)（小時(shí)）5.8153.6充放電試驗(yàn)耗時(shí)統(tǒng)計(jì)表工作量太大耗時(shí)耗力UPS蓄電池組智能充放電設(shè)備

3、開(kāi)發(fā)計(jì)算機(jī)中心機(jī)房最近三年的問(wèn)題蓄電池類型和數(shù)量統(tǒng)計(jì)15.51616.51717.51818.51919.52020.5波紋系數(shù)高電池內(nèi)阻大脈動(dòng)電壓大老化過(guò)程快問(wèn)題蓄電池?cái)?shù)量（塊）傳統(tǒng)的蓄電池維護(hù)方法存在很大的弊病02不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)蓄電池的問(wèn)題當(dāng)發(fā)現(xiàn)該組蓄電池有質(zhì)量問(wèn)題時(shí)，可能問(wèn)題早在半年前就存在了。UPS蓄電池組智能充放電設(shè)備開(kāi)發(fā)選定課題選定課題目的設(shè)計(jì)一套UPS蓄電池智能充放電設(shè)備，用于對(duì)蓄電池組進(jìn)行周期性維護(hù)，延長(zhǎng)蓄電池組的放電時(shí)間和使用壽命，切實(shí)保障計(jì)算機(jī)房供電安全。PURPOSE選定課題UPS蓄電池組智能充放電設(shè)備開(kāi)發(fā)小組活動(dòng)時(shí)間進(jìn)度實(shí)際進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)度UPS蓄電池組智能充放電設(shè)備開(kāi)發(fā) 如

4、果智能充放電設(shè)備研制成功，就能延長(zhǎng)蓄電池的放電時(shí)間，提高蓄電池的使用壽命。2014年2月1-15日，小組成員反復(fù)商量認(rèn)為02468現(xiàn)狀目標(biāo)值蓄電池組放電時(shí)間使蓄電池組平均放電時(shí)間從目前5.8小時(shí)延長(zhǎng)到7小時(shí)本次QC課題的目標(biāo)UPS蓄電池組智能充放電設(shè)備開(kāi)發(fā) 2014年2月17日，QC小組針對(duì)蓄電池充放電選擇何種方式開(kāi)會(huì)運(yùn)用“頭腦風(fēng)暴法”初步擬定了三種方案。1將蓄電池組離線，利用線性電阻模擬蓄電池組的負(fù)載，把電能轉(zhuǎn)化為熱能釋放出去，從而考核電池組的負(fù)載能力及性能。利用電阻箱進(jìn)行充放電2全在線測(cè)試法充放電3以規(guī)定的恒定電流進(jìn)行放電，同時(shí)監(jiān)測(cè)每一節(jié)蓄電池的電壓，當(dāng)其中任何一節(jié)電池的電壓跌到終止電壓時(shí)

5、，所放出的容量即為該蓄電池的實(shí)際容量。找出最落后的一到幾節(jié)電池，以落后電池到達(dá)終止電壓時(shí)的放電時(shí)間與放電電流來(lái)估算其容量和性能。利用實(shí)際負(fù)載進(jìn)行充放電UPS蓄電池組智能充放電設(shè)備開(kāi)發(fā) 2014年2月17日，QC小組針對(duì)蓄電池充放電選擇何種方式開(kāi)會(huì)運(yùn)用“頭腦風(fēng)暴法”初步擬定了三種方案。UPS蓄電池組智能充放電設(shè)備開(kāi)發(fā)充放電試驗(yàn)耗時(shí)統(tǒng)計(jì)表試驗(yàn)日期蓄電池地點(diǎn)蓄電池組電池組成放電試驗(yàn)耗時(shí)（小時(shí)）充電試驗(yàn)耗時(shí)（小時(shí)）2014年3月5日中心機(jī)房電池房13V*64塊2.647.52014年3月15日中心機(jī)房電池房13V*64塊2.546.72014年3月25日中心機(jī)房電池房13V*64塊2.746.1平均耗

6、時(shí)（小時(shí)）2.646.8實(shí)驗(yàn)2014年3月，小組分三次利用實(shí)際負(fù)載對(duì)一組蓄電池（13V*64塊）進(jìn)行了充放電測(cè)試。經(jīng)測(cè)試放電過(guò)程平均大約花費(fèi)2.6小時(shí)左右UPS蓄電池組智能充放電設(shè)備開(kāi)發(fā)1、充電時(shí)間長(zhǎng)，風(fēng)險(xiǎn)大，電池必須脫離系統(tǒng)，增加了系統(tǒng)斷電風(fēng)險(xiǎn)。2、要在市電基本保障的條件下進(jìn)行。3、只能測(cè)試整組電池容量，不能測(cè)試每一節(jié)單體電池容量，以容量最低的一節(jié)作為整組容量，而其它部分電池由于放電深度不夠，其劣化或落后程度不能完全充分暴露出來(lái)。缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)無(wú)需專門購(gòu)買專門儀器UPS蓄電池組智能充放電設(shè)備開(kāi)發(fā) 2014年2月17日，QC小組針對(duì)蓄電池充放電選擇何種方式開(kāi)會(huì)運(yùn)用“頭腦風(fēng)暴法”初步擬定了三種方案。U

7、PS蓄電池組智能充放電設(shè)備開(kāi)發(fā)試驗(yàn)日期蓄電池地點(diǎn)蓄電池組電池組成放電試驗(yàn)耗時(shí)（小時(shí)）充電試驗(yàn)耗時(shí)（小時(shí)）2014年3月8日中心機(jī)房電池房13V*64塊2.6248.52014年3月18日中心機(jī)房電池房13V*64塊2.6547.72014年3月28日中心機(jī)房電池房13V*64塊2.747.5平均耗時(shí)（小時(shí)）2.6547.9充放電試驗(yàn)耗時(shí)統(tǒng)計(jì)表實(shí)驗(yàn)2014年3月，小組分三次利用電阻箱對(duì)一組蓄電池組進(jìn)行了充放電測(cè)試。經(jīng)測(cè)試放電過(guò)程平均大約花費(fèi)2.65小時(shí)左右UPS蓄電池組智能充放電設(shè)備開(kāi)發(fā)1、線性電阻把電能轉(zhuǎn)化為熱能，模擬用戶設(shè)備的耗電情況，但是，這個(gè)過(guò)程浪費(fèi)了大量的電能，同時(shí)，為了散熱，大功率的

8、風(fēng)機(jī)給環(huán)境造成了巨大的噪音污染。2、要在市電基本保障的條件下進(jìn)行。3、放電結(jié)束后，需要利用獨(dú)立的充電機(jī)把被測(cè)電池的電壓提高到總線電壓附近，再把蓄電池組并接到總線上，這樣更加耗時(shí)耗力。缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)1、容量測(cè)試比較準(zhǔn)確。2、放電本身可以對(duì)電池起到一定的維護(hù)作用。UPS蓄電池組智能充放電設(shè)備開(kāi)發(fā) 2014年2月17日，QC小組針對(duì)蓄電池充放電選擇何種方式開(kāi)會(huì)運(yùn)用“頭腦風(fēng)暴法”初步擬定了三種方案。UPS蓄電池組智能充放電設(shè)備開(kāi)發(fā)一種能有效的達(dá)到監(jiān)測(cè)和維護(hù)蓄電池目的的測(cè)試方法預(yù)計(jì)使用全在線測(cè)試法對(duì)實(shí)驗(yàn)用的13V*64塊蓄電池組進(jìn)行充放電耗時(shí)大約為2.8小時(shí)全在線測(cè)試法充放電智 能 切 換 控 制 單 元充放

9、電測(cè)試儀后臺(tái)控制軟件全在線測(cè)試法UPS蓄電池組智能充放電設(shè)備開(kāi)發(fā)1、需要進(jìn)行單片機(jī)的選型和設(shè)計(jì)。2、需要一定的研發(fā)費(fèi)用。缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)1、節(jié)約了能源，減少了噪音污染。2、電池組不用脫離系統(tǒng)，減少了系統(tǒng)斷電風(fēng)險(xiǎn)。3、通過(guò)軟件可以設(shè)置蓄電池單體到達(dá)報(bào)警終止測(cè)試的節(jié)數(shù)，可以增加放電深度，便于分析蓄電池狀態(tài)。UPS蓄電池組智能充放電設(shè)備開(kāi)發(fā)方案方案一：利用實(shí)際負(fù)載進(jìn)行充放電方案二：利用電阻箱進(jìn)行充放電方案三：全在線測(cè)試法充放電評(píng)估結(jié)果評(píng)估分（10分）評(píng)估結(jié)果評(píng)估分（10分）評(píng)估結(jié)果評(píng)估分（10分）蓄電池放電方式負(fù)載消耗5以熱輻射消耗4回饋到機(jī)房總線中9環(huán)境影響不發(fā)熱，無(wú)環(huán)境影響8很大影響3不發(fā)熱，無(wú)環(huán)境影響

10、8火災(zāi)隱患無(wú)9有3無(wú)9節(jié)能效果完全消耗3完全消耗3回收95%以上的電能8測(cè)試精度較高7較高7高8全自動(dòng)控制無(wú)4無(wú)4有8遠(yuǎn)方監(jiān)控?zé)o2無(wú)2易于集成到遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中7實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守不允許2不允許2完全可以7斷電風(fēng)險(xiǎn)高3高3低6總評(píng) 43 31 70放電方式環(huán)境影響火災(zāi)隱患節(jié)能效果測(cè)試精度全自動(dòng)控制遠(yuǎn)方監(jiān)控實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守?cái)嚯婏L(fēng)險(xiǎn)UPS蓄電池組智能充放電設(shè)備開(kāi)發(fā)針對(duì)確定的最佳方案，小組按照5W1H原則，制訂詳細(xì)的對(duì)策計(jì)劃表對(duì)策目 標(biāo)措 施實(shí)施責(zé)任人實(shí)施地點(diǎn)實(shí)施時(shí)間設(shè)計(jì)智能切換控制單元實(shí)現(xiàn)對(duì)多組蓄電池分別維護(hù)以功能繼電器控制大功率接觸器組成邏輯門程誠(chéng)、陳執(zhí) 信息中心 2014年5月16日至5月25日設(shè)計(jì)升壓和

11、降壓電路使儀器能適應(yīng)寬電壓范圍工作增加濾波電路的鏈接銅板面積王恒、陳嘯信息中心2014年5月26日至6月8日設(shè)計(jì)蓄電池充放電測(cè)試儀具有蓄電池組恒流放電，智能充電功能設(shè)計(jì)制作電路板、單片機(jī)以及元器件封裝左華紅、王恒 機(jī)房 2014年6月9日至6月30日開(kāi)發(fā)后臺(tái)控制軟件可以實(shí)時(shí)監(jiān)控蓄電池組的單體電壓、溫度等狀態(tài)根據(jù)業(yè)務(wù)類型編寫(xiě)程序，檢查程序運(yùn)行情況陳嘯、程誠(chéng) 信息中心 2014年7月1日至7月25日試運(yùn)行新儀器滿足規(guī)程要求搭建測(cè)試環(huán)境，利用新儀器進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，記錄數(shù)據(jù)陳執(zhí)、程誠(chéng) 機(jī)房 2014年7月26日至8月2日UPS蓄電池組智能充放電設(shè)備開(kāi)發(fā)控制面板開(kāi)發(fā)及指示燈智能切換控制單元電路邏輯圖小組成

12、員分別進(jìn)行了3次實(shí)驗(yàn)，確認(rèn)智能切換控制單元能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)多組電池組分別維護(hù)。實(shí)施一設(shè)計(jì)智能切換控制單元2014年5月16日至5月25日程誠(chéng)、陳執(zhí)效果檢查對(duì)策實(shí)施有效UPS蓄電池組智能充放電設(shè)備開(kāi)發(fā)小組成員分別進(jìn)行了3次實(shí)驗(yàn)，確認(rèn)輸入和輸出電壓都能在40V和60V之間。實(shí)施二設(shè)計(jì)升壓和降壓電路2014年5月26日至6月8日王恒、陳嘯效果檢查升壓和降壓電路時(shí)間電流表1讀數(shù)（A）電流表2讀數(shù)（A）電壓表讀數(shù)（V）輸出電壓（V）2014年5月26日14:0026.8526.8448.552.52014年5月27日 14:0026.7826.8746.651.62014年5月28日 14:0026.6926

13、.647.852.8對(duì)策實(shí)施有效UPS蓄電池組智能充放電設(shè)備開(kāi)發(fā)原理圖組成結(jié)構(gòu)圖實(shí)施三設(shè)計(jì)蓄電池充放電測(cè)試儀2014年6月9日至6月20日左華紅、王恒硬件電路示意圖UPS蓄電池組智能充放電設(shè)備開(kāi)發(fā)小組成員現(xiàn)場(chǎng)制作封裝之后的儀器試驗(yàn)日期蓄電池地點(diǎn)蓄電池組電池組成放電試驗(yàn)耗時(shí)（小時(shí)）充電試驗(yàn)耗時(shí)（小時(shí)）2014年6月22日中心機(jī)房電池房13V*64塊2.8492014年6月26日中心機(jī)房電池房13V*64塊2.7548.72014年6月30日中心機(jī)房電池房13V*64塊2.8548.5充放電試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)表實(shí)施三設(shè)計(jì)蓄電池充放電測(cè)試儀2014年6月9日至6月20日左華紅、王恒設(shè)計(jì)制作完成了電路板、單片機(jī)

14、以及元器件封裝，小組成員分別進(jìn)行了3次實(shí)驗(yàn)，確認(rèn)放電和充電都能正常進(jìn)行。效果檢查對(duì)策實(shí)施有效UPS蓄電池組智能充放電設(shè)備開(kāi)發(fā)主程序流程圖調(diào)用數(shù)據(jù)發(fā)送子程序調(diào)用數(shù)據(jù)顯示子程序調(diào)用數(shù)制轉(zhuǎn)換子程序取相應(yīng)通道數(shù)據(jù)調(diào)用標(biāo)度變換子程序調(diào)用數(shù)據(jù)采集子程序系統(tǒng)初始化開(kāi)始數(shù)據(jù)采集中斷程序流程圖返回啟動(dòng)下次轉(zhuǎn)換通道數(shù)+1通道號(hào)+1緩存單元地址+1存入A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)緩沖區(qū)取轉(zhuǎn)換量開(kāi)始實(shí)施四開(kāi)發(fā)后臺(tái)控制軟件2014年7月1日至7月25日陳嘯、程誠(chéng)A/D轉(zhuǎn)換程序流程圖定義A/D轉(zhuǎn)換緩沖區(qū)首地址開(kāi)始開(kāi)中斷置通道數(shù)置DPTR啟動(dòng)轉(zhuǎn)換等待中斷中斷處理關(guān)中斷返回各通道采完？YNUPS蓄電池組智能充放電設(shè)備開(kāi)發(fā)監(jiān)控軟件界面1實(shí)施

15、四開(kāi)發(fā)后臺(tái)控制軟件2014年7月1日至7月25日陳嘯、程誠(chéng)小組成員分別進(jìn)行了3次實(shí)驗(yàn)，確認(rèn)軟件可以監(jiān)控蓄電池組的單體電壓、溫度等狀態(tài)。效果檢查監(jiān)控軟件界面2UPS蓄電池組智能充放電設(shè)備開(kāi)發(fā)在試運(yùn)行成功的基礎(chǔ)上，2014年8月開(kāi)始，小組成員分三次使用新設(shè)備對(duì)蓄電池組進(jìn)行了充放電測(cè)試試驗(yàn)日期蓄電池地點(diǎn)蓄電池組電池組成放電試驗(yàn)耗時(shí)（小時(shí)）充電試驗(yàn)耗時(shí)（小時(shí)）2014年8月10日中心機(jī)房電池房13V*208塊7.2176.52014年8月25日中心機(jī)房電池房13V*208塊7.3174.62014年9月15日中心機(jī)房電池房13V*208塊7.1175.9平均耗時(shí)（小時(shí)）7.2175.7充放電試驗(yàn)耗時(shí)統(tǒng)

16、計(jì)表蓄電池組放電時(shí)間平均增加1.4小時(shí)。測(cè)試結(jié)果表明完成目標(biāo)任務(wù)UPS蓄電池組智能充放電設(shè)備開(kāi)發(fā)01為進(jìn)一步驗(yàn)證新設(shè)備的使用效果，2014年12月至2015年3月，小組成員分兩次使用該設(shè)備對(duì)蓄電池組進(jìn)行了充放電測(cè)試。試驗(yàn)日期蓄電池地點(diǎn)蓄電池組電池組成放電試驗(yàn)耗時(shí)（小時(shí)）充電試驗(yàn)耗時(shí)（小時(shí)）2014年12月10日中心機(jī)房電池房13V*208塊7.3175.42015年3月10日中心機(jī)房電池房13V*208塊7.2173.5平均耗時(shí)（小時(shí)）7.25174.9充放電試驗(yàn)耗時(shí)統(tǒng)計(jì)表測(cè)試結(jié)果表明：蓄電池組放電時(shí)間均在7小時(shí)以上，效果穩(wěn)定。效果追蹤UPS蓄電池組智能充放電設(shè)備開(kāi)發(fā)蓄電池組智能充放電設(shè)備使用說(shuō)明書(shū)02規(guī)范性流程制定操作流程功能介紹UPS蓄電池組智能充放電設(shè)備開(kāi)發(fā)通過(guò)開(kāi)發(fā)UPS智能充放電設(shè)備，機(jī)房維護(hù)人員可以快捷有效地對(duì)蓄電池組進(jìn)行日常巡檢和周期性維護(hù)，能夠更加科學(xué)地對(duì)蓄電池組深度放電及充電。達(dá)到了節(jié)能減排，降低污染的效果使得蓄電池組的平均使用壽命從原來(lái)的約4.5年延長(zhǎng)到5.5年平均一年可以減少更換約100個(gè)蓄電池，節(jié)省資金約10多萬(wàn)元從經(jīng)濟(jì)效益層面分析一方面從社會(huì)效益層面分析UPS蓄電池組智能充放電設(shè)備開(kāi)發(fā)通過(guò)本次QC小組活動(dòng)，大大調(diào)動(dòng)了小組成員參與科技創(chuàng)新工作的積極性