CN102162823A - 一种电池过流保护器状态检测方法及装置 - Google Patents

一种电池过流保护器状态检测方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电池过流保护器状态检测方法及装置,包括:获取供电电源的电压Uout,以及通过过流保护器与供电电源连接的电池的电压Ubat,并计算U,其中,U=|Uout-Ubat|;当UL≤U≤UH、且|Ibat|≤Imin时,调整供电电源电压为U′out;其中,UL为供电电源电压与电池电压差值的最小值,UH为供电电源电压与电池电压差值的最大值,Ibat为电池的电流值,Imin为检测电池电流设备的电流检测精度值;获取供电电源电压调整后的电池电压U′bat,并计算U′,其中,U′=|U′out-U′bat|;根据U′与UH的关系,判定电池过流保护器的状态。本发明在电池电压与供电电压差值较小的情况下,通过调节供电电压,再次比较过流保护器两端的电压差值,能够精确检测电池过流保护器的状态,而且可以降低检测成本。

Description

一种电池过流保护器状态检测方法及装置
技术领域
本发明涉及电学技术领域,特别是涉及一种电池过流保护器状态检测方法及装置。
背景技术
一般负载供电系统中,蓄电池作为系统的备份电源,实现了主供电来源断电情况下负载继续正常工作,确保了系统稳定可靠运行。蓄电池的过流保护是通过在蓄电池输入端口串接过流保护器来实现。在蓄电池充放电过度或温度过高时,该过流保护器能够自动断开,保护负载设备和蓄电池。蓄电池的过流保护器的状态至关重要,一方面说明蓄电池的充放电情况,同时反映过流保护器是否损坏和接入。负载供电系统中,作为蓄电池保护的过流保护器在整个系统的位置如图1所示,该系统包括主供电输出单元、过流保护器、蓄电池、负载等。
一般过流保护器状态判断方法有两种:一是根据过流保护器的辅助触点状态判断过流保护器的状态。如图2所示,过流保护器断开会造成过流保护器的辅助触点跳变,通过硬件电路检测该辅助触点的跳变,从而判断过流保护器的状态;二是根据蓄电池电压与系统电压之间的压差,即蓄电池过流保护器两端压差,来判断蓄电池过流保护器的状态。如图3所示,过流保护器断开时,蓄电池电压与系统电压不一致,通过比较过流保护器两端的电压差,然后将电压差转换为数字量,通过该数字量判断过流保护器的状态。
根据过流保护器辅助触点状态判断过流保护器状态的检测方式存在如下缺点:辅助触点一般采用机械传动方式,往往会造成辅助触点的失效,使检测不可靠;带辅助触点的过流保护器价格相对不带辅助触点的过流保护器高,成本上不占据优势;该方法要求系统监控设备必须具备辅助触点的硬件检测电路,增加监控硬件成本。
根据蓄电池与系统电压之间的压差判断蓄电池过流保护器状态的方法存在如下缺点:蓄电池电压与系统电压的压差与蓄电池的质量和充放电的程度有关,当蓄电池质量较好、充放电程度较低的情况下,两者的压差值会很小。而通常压差判断会基于一个固定的基准,这样在过流保护器两端压差较低的情况下,必然会造成过流保护器状态的误判断。另外该方法要求直流电源监控设备必须具备电压接口电路和电压比较判别电路,增加了监控硬件成本。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种电池过流保护器状态检测方法及装置,用以解决现有技术在判断过流保护器状态时存在可靠性不高或误判断的问题。
为解决上述技术问题,一方面,本发明提供一种电池过流保护器状态检测方法,所述方法包括以下步骤:
获取供电电源的电压Uout,以及通过过流保护器与所述供电电源连接的电池的电压Ubat,并计算U,其中,U=|Uout-Ubat|;
当UL≤U≤UH、且|Ibat|≤Imin时,调整所述供电电源电压为U′out;其中,UL为所述供电电源电压与所述电池电压差值的最小值,UH为所述供电电源电压与所述电池电压差值的最大值,Ibat为所述电池的电流值,Imin为检测所述电池电流设备的电流检测精度值;
获取供电电源电压调整后的电池电压U′bat,并计算U′,其中,U′=|U′out-U′bat|;
根据U′与UH的关系,判定所述电池过流保护器的状态。
进一步,当Uout>Ubat时,U′out=Uout+Δu;当Uout≤Ubat时,U′out=Uout-Δu,其中,Δu为所述供电电源电压的调整值。
进一步,当U′≤UH时,所述电池过流保护器的状态为导通;当U′>UH时,所述电池过流保护器的状态为断开。
进一步,当U<UL,或|Ibat|>Imin时,所述电池过流保护器的状态为导通。
进一步,当U>UH,且|Ibat|≤Imin时,所述电池过流保护器的状态为断开。
另一方面,本发明还提供一种电池过流保护器状态检测装置,所述装置包括:
原始电压差获取单元,用于获取供电电源的电压Uout,以及通过过流保护器与所述供电电源连接的电池的电压Ubat,并计算U,其中,U=|Uout-Ubat|;
供电电源电压调整单元,用于当UL≤U≤UH、且|Ibat|≤Imin时,调整所述供电电源电压为U′out;其中,UL为所述供电电源电压与所述电池电压差值的最小值,UH为所述供电电源电压与所述电池电压差值的最大值,Ibat为所述电池的电流值,Imin为检测所述电池电流设备的电流检测精度值;
调整后电压差获取单元,用于获取供电电源电压调整后的电池电压U′bat,并计算U′,其中,U′=|U′out-U′bat|;
状态判定单元,用于根据U′与UH的关系,判定所述电池过流保护器的状态。
进一步,当Uout>Ubat时,U′out=Uout+Δu;当Uout≤Ubat时,U′out=Uout-Δu,其中,Δu为所述供电电源电压的调整值。
进一步,当U′≤UH时,所述电池过流保护器的状态为导通;当U′>UH时,所述电池过流保护器的状态为断开。
进一步,当U<UL,或|Ibat|>Imin时,所述电池过流保护器的状态为导通。
进一步,当U>UH,且|Ibat|≤Imin时,所述电池过流保护器的状态为断开。
本发明有益效果如下:
本发明在电池电压与供电电压差值较小的情况下,通过调节供电电压,再次比较过流保护器两端的电压差值,能够精确检测电池过流保护器的状态。利用现有的检测数据判断蓄电池过流保护器状态,不需要额外扩展过流保护器状态检测电路,降低了检测成本。
附图说明
图1是现有技术中包含有电池过流保护器的负载供电系统的结构示意图;
图2是现有技术中根据过流保护器的辅助触点状态判断过流保护器状态的电路原理图;
图3是现有技术中根据蓄电池电压与供电电压之间的压差来判断过流保护器状态的电路原理图;
图4是本发明实施例中一种电池过流保护器状态检测方法的流程图;
图5是本发明实施例中检测电池过流保护器状态的电路原理图;
图6是本发明实施例中电池过流保护器状态判断分区图;
图7是本发明实施例中供电电源调压过程中供电电源电压随时间变化的示意图;
图8是本发明实施例中再一种电池过流保护器状态检测方法的流程图;
图9是本发明实施例中一种电池过流保护器状态检测装置的结构示意图。
具体实施方式
为了解决现有技术在判断过流保护器状态时存在可靠性不高或误判断的问题,本发明提供了一种电池过流保护器状态检测方法及装置,以下结合附图以及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不限定本发明。
如图4、5所示,本发明涉及一种电池过流保护器状态检测方法,包括以下步骤:
步骤S101,获取供电电源的电压Uout,以及通过过流保护器与供电电源连接的电池的电压Ubat,并计算供电电源电压和电池电压的差值U,即:U=|Uout-Ubat|;
步骤S102,首先,需要预先设置供电电源电压与电池电压差值的最小值UL、供电电源电压与电池电压差值的最大值UH,以及检测电池的电流值Ibat、检测电池电流设备的电流检测精度值Imin;UL、UH与硬件检测电路和检测精度有关。用户设置UL、UH时,可以根据经验值进行设置,也可以设置之后,经过多次试验调整,最终得到合适的数值。Imin与蓄电池电流检测电路精度、电池容量等因素有关,通过检测仪器可以测量获得。
当|Ibat|>Imin时,即:当蓄电池电流绝对值超过Imin时,电池的充电或放电电流即说明蓄电池依然与系统输出联通,因此可以判断蓄电池过流保护器正常,即过流保护器的状态为导通,此时,判断区域落在图6的过流保护器导通2区。
当|Ibat|≤Imin,且U<UL时,即:当蓄电池过流保护器两端压差绝对值小于UL,蓄电池应该是通过蓄电池过流保护器与系统输出端相接,所以两者之间基本没有压差,因此蓄电池过流保护器状态正常,即过流保护器的状态为导通,此时,判断区域落在图6的蓄电池过流保护器导通1区。
当|Ibat|≤Imin,且U>UH时,即:当蓄电池过流保护器两端压差绝对值大于UH,蓄电池应该是与系统输出端断开,因此蓄电池过流保护器状态为断开。此时,判断区域落在图6的蓄电池过流保护器断开区。
当|Ibat|≤Imin,且UL≤U≤UH时,即:蓄电池过流保护器两端的压差介于UL和UH之间,蓄电池电流绝对值小于Imin时,此时蓄电池过流保护器状态判断就进入了图6所示的检测盲区,此时,由于硬件电路的检测精度和蓄电池充放电程度的约束,无法清楚的判断电池过流保护器的状态,极易造成误判断。此种情况下,可以利用系统电压调整后,通过判断蓄电池电压是否变化,来判断蓄电池电压是否与供电电源电压存在跟随关系,来判断过流保护器的状态。因此,当UL≤U≤UH、且|Ibat|≤Imin时,通过调节主供电电源电压实现系统电压(主供电电源电压)Uout的调节,调整供电电源电压为U′out;;供电电源电压的调整值为Δu,Δu与(Uout-Ubat)、UH以及电压稳定性有关。Δu选择的范围为[Uout-Ubat,UH],当Uout>Ubat时,U′out=Uout+Δu;当Uout≤Ubat时,U′out=Uout-Δu。这样的调整范围,既符合系统输出电压稳定性要求,也能迅速将判断区域从盲区推进到清晰区。
系统电压(供电电源电压)调节过程如图7所示。系统电压的调整时间T1以及稳压时间T2和系统调压方式和系统稳定性要求有关。系统电压恢复时间T3到达后,系统电压恢复正常,此时蓄电池过流保护器的状态即为最后判定的状态。
步骤S103,获取供电电源电压调整后的电池电压U′bat,即检测主供电系统电压调整之后电池的电压,然后计算主供电系统电压调整之后供电电源电压和电池电压的差值U′,其中,U′=|U′out-U′bat|;
步骤S104,根据U′与UH的关系,判定电池过流保护器的状态。如果压差U′大于UH,说明蓄电池过流保护器断开;如果压差U′小于等于UH,说明过流保护器正常,即状态为导通。
以某通信基站为例,该基站通信直流电源的交流输入为220V,采用单相220V整流模块,直流输出为-48V,蓄电池容量为500Ah,蓄电池过流保护器采用熔丝。Imin设定为0.6A,UH设定为0.6V,UL设定为0.3V,蓄电池过流保护器状态判断方法的流程图如图8所示,包括如下步骤:
步骤S201,开始;
步骤S202,首先判断|Ibat|是否大于Imin,如果是,则转步骤S210,如果否,则转步骤S203。首先进行本步骤,是因为,如图6所示,在|Ibat|大于Imin时,电池过流保护器处于导通状态,则可以直接得到电池过流保护器的状态。
步骤S203,获取蓄电池电压Ubat和系统电压Uout,然后,求两者电压差的绝对值U,即蓄电池过流保护器两端压差绝对值U,U=|Uout-Ubat|;
步骤S204,判断U是否大于UH,即:判断U是否大于0.6V,如果是,则转步骤S209,如果否,则转步骤S205;
步骤S205,判断U是否大于UL,即:判断U是否大于0.3V,如果是,则转步骤S210,如果否,则转步骤S206;
步骤S206,当0.3V≤U≤0.6V,且|Ibat|≤0.6A时,过流保护器通断状态无法判断,此时需要进行调压判断。如果Uout>Ubat,调节后系统电压U′out=Uout+0.6;如果Uout<Ubat,调节后系统电压U′out=Uout-0.6;再次获取蓄电池过流保护器两端的压差,其中,供电电源电压调整后的电池电压为U′bat,计算U′,其中,U′=|U′out-U′bat|;
步骤S207,判断|I′bat|是否大于Imin,如果是,则转步骤S210,如果否,则转步骤S208;其中,|I′bat|为供电电源电压调整之后电池的电流值;
步骤S208,判断U′是否大于UH,即:判断U′是否大于0.6V,如果是,则转步骤S209,如果否,则转步骤S210;
步骤S209,蓄电池过流保护器的状态为断开;
步骤S210,蓄电池过流保护器状态正常,即:蓄电池过流保护器的状态为导通;
步骤S211,恢复供电电源直流输出电压至Uout,给出过流保护器的状态显示,检测完毕;
步骤S212,结束。
如图9所示,本发明还涉及一种实现上述方法的装置,即:一种电池过流保护器状态检测装置,包括:
原始电压差获取单元301,用于获取供电电源的电压Uout,以及通过过流保护器与供电电源连接的电池的电压Ubat,并计算U,其中,U=|Uout-Ubat|;
供电电源电压调整单元302,用于当UL≤U≤UH、且|Ibat|≤Imin时,调整供电电源电压为U′out;其中,UL为供电电源电压与电池电压差值的最小值,UH为供电电源电压与电池电压差值的最大值,Ibat为电池的电流值,Imin为检测电池电流设备的电流检测精度值;
调整后电压差获取单元303,用于获取供电电源电压调整后的电池电压U′bat,并计算U′,其中,U′=|U′out-U′bat|;
状态判定单元304,用于根据U′与UH的关系,判定电池过流保护器的状态。
其中,当Uout>Ubat时,U′out=Uout+Δu;当Uout≤Ubat时,U′out=Uout-Δu,其中,Δu为供电电源电压的调整值。
其中,当U<UL,或|Ibat|>Imin时,电池过流保护器的状态为导通。
其中,当U<UL时,电池过流保护器的状态为断开;当U>UH时,电池过流保护器的状态为导通。
其中,当U>UH,且|Ibat|≤Imin时,所述电池过流保护器的状态为断开。
由上述实施例可以看出,本发明利用现有的检测数据即可判断蓄电池过流保护器的状态,不需要增加或扩展过流保护器状态检测电路,降低监控硬件成本。同时,在蓄电池电压与系统电压差值较小的情况下,通过调节系统电压,再次比较过流保护器两端的电压差值,能够精确检测蓄电池过流保护器状态,提高过流保护器状态检测的灵敏度。另外,引入蓄电池电流作为附加判断依据,加快了蓄电池过流保护器状态判断速度,更加符合实时性要求。
尽管为示例目的,已经公开了本发明的优选实施例,本领域的技术人员将意识到各种改进、增加和取代也是可能的,因此,本发明的范围应当不限于上述实施例。

Claims (10)

1.一种电池过流保护器状态检测方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
获取供电电源的电压Uout,以及通过过流保护器与所述供电电源连接的电池的电压Ubat,并计算U,其中,U=|Uout-Ubat|;
当UL≤U≤UH、且|Ibat|≤Imin时,调整所述供电电源电压为U′out;其中,UL为所述供电电源电压与所述电池电压差值的最小值,UH为所述供电电源电压与所述电池电压差值的最大值,Ibat为所述电池的电流值,Imin为检测所述电池电流设备的电流检测精度值;
获取供电电源电压调整后的电池电压U′bat,并计算U′,其中,U′=|U′out-U′bat|;
根据U′与UH的关系,判定所述电池过流保护器的状态。
2.如权利要求1所述的电池过流保护器状态检测方法,其特征在于,当Uout>Ubat时,U′out=Uout+Δu;当Uout≤Ubat时,U′out=Uout-Δu,其中,Δu为所述供电电源电压的调整值。
3.如权利要求1所述的电池过流保护器状态检测方法,其特征在于,当U′≤UH时,所述电池过流保护器的状态为导通;当U′>UH时,所述电池过流保护器的状态为断开。
4.如权利要求1所述的电池过流保护器状态检测方法,其特征在于,当U<UL,或|Ibat|>Imin时,所述电池过流保护器的状态为导通。
5.如权利要求1所述的电池过流保护器状态检测方法,其特征在于,当U>UH,且|Ibat|≤Imin时,所述电池过流保护器的状态为断开。
6.一种电池过流保护器状态检测装置,其特征在于,所述装置包括:
原始电压差获取单元,用于获取供电电源的电压Uout,以及通过过流保护器与所述供电电源连接的电池的电压Ubat,并计算U,其中,U=|Uout-Ubat|;
供电电源电压调整单元,用于当UL≤U≤UH、且|Ibat|≤Imin时,调整所述供电电源电压为U′out;其中,UL为所述供电电源电压与所述电池电压差值的最小值,UH为所述供电电源电压与所述电池电压差值的最大值,Ibat为所述电池的电流值,Imin为检测所述电池电流设备的电流检测精度值;
调整后电压差获取单元,用于获取供电电源电压调整后的电池电压U′bat,并计算U′,其中,U′=|U′out-U′bat|;
状态判定单元,用于根据U′与UH的关系,判定所述电池过流保护器的状态。
7.如权利要求6所述的电池过流保护器状态检测装置,其特征在于,当Uout>Ubat时,U′out=Uout+Δu;当Uout≤Ubat时,U′out=Uout-Δu,其中,Δu为所述供电电源电压的调整值。
8.如权利要求6所述的电池过流保护器状态检测装置,其特征在于,当U′≤UH时,所述电池过流保护器的状态为导通;当U′>UH时,所述电池过流保护器的状态为断开。
9.如权利要求6所述的电池过流保护器状态检测装置,其特征在于,当U<UL,或|Ibat|>Imin时,所述电池过流保护器的状态为导通。
10.如权利要求6所述的电池过流保护器状态检测装置,其特征在于,当U>UH,且|Ibat|≤Imin时,所述电池过流保护器的状态为断开。
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