CN102879744A - 一种蓄电池在线监测系统及其监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于蓄电池管理技术领域，提供了一种蓄电池在线监测系统及其监测方法。其中的系统包括：至少一个设置在对应监测点、连接蓄电池极柱的蓄电池监测终端，用于采集蓄电池的纹波电压；包含纹波信号注入模块的蓄电池监测中心，纹波信号注入模块用于同步给蓄电池注入纹波电流，蓄电池监测中心同时采集蓄电池组所在回路上的纹波电流，并根据纹波电压和纹波电流计算并显示对应蓄电池的内阻。该蓄电池在线监测系统及其监测方法中，由于对蓄电池进行纹波电压采集的蓄电池监测终端分布在各监测点，而纹波电流的采集由蓄电池监测中心独立完成，避免了由同一监测模块进行采集纹波电压和纹波电流的工作，减少了资源浪费，在保证精度的前提下降低了成本。
Description
一种蓄电池在线监测系统及其监测方法
技术领域
[0001] 本发明属于蓄电池管理技术领域，尤其涉及一种蓄电池在线监测系统及其监测方法。
背景技术
[0002] 蓄电池在线监测系统是一种通过对蓄电池的电池参数进行采集及分析，进而对蓄电池性能进行监测的系统。其中的电池参数一般是指电池内阻、端电压、温度以及工作电流
坐寸ο
[0003] 现有技术提供的蓄电池在线监测系统在对蓄电池进行内阻监测时，通过监测模块采集蓄电池上的纹波电压和纹波电流，之后将纹波电压除以纹波电流，即得到蓄电池的内 阻。然而，由于纹波电压和纹波电流的采集均由同一监测模块实现，若该监测模块距离蓄电池较远，则由于采集的纹波电压经过了长距离传输而出现了衰减，会导致得到的内阻存在较大误差；而若该监测模块安装在每一监测点的蓄电池上，由于同时具备纹波电压和纹波电流监测功能,增加了监测成本。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于提供一种蓄电池在线监测系统，旨在解决现有技术提供的蓄电池在线监测系统由同一监测模块实现纹波电压和纹波电流的采集，使得监测到的内阻误差较大或监测成本高的问题。
[0005] 本发明是这样实现的，一种蓄电池在线监测系统，所述系统包括：
[0006] 至少一个设置在对应监测点、连接对应蓄电池的极柱的蓄电池监测终端，所述蓄电池监测终端用于采集所述对应蓄电池的纹波电压；
[0007] 连接所述蓄电池监测终端以及蓄电池组的两端，且内置有一纹波信号注入模块的蓄电池监测中心，用于通过所述纹波信号注入模块向所述蓄电池组注入纹波电流，并在所述蓄电池监测终端采集所述纹波电压的同时，同步采集所述蓄电池组所在回路上的纹波电流，并根据所述纹波电压和所述纹波电流计算并显示所述对应蓄电池的内阻；所述蓄电池组至少包括供采集所述纹波电压的所述对应蓄电池，且当所述蓄电池组包括两个或多个蓄电池时，各蓄电池串联连接构成一回路。
[0008] 本发明的另一目的在于提供一种如上所述的蓄电池在线监测系的监测方法，所述方法包括以下步骤：
[0009] 蓄电池监测终端采集对应蓄电池的纹波电压，蓄电池监测中心通过所述蓄电池监测中心内置的纹波信号注入模块向包括所述对应蓄电池的蓄电池组注入纹波电流，并同步采集所述蓄电池组所在回路上的纹波电流；
[0010] 蓄电池监测中心根据所述纹波电压和所述纹波电流，计算并显示所述对应蓄电池的内阻。
[0011] 本发明提供的蓄电池在线监测系统及其监测方法中，由于对蓄电池进行纹波电压采集的蓄电池监测终端分布在各监测点，而纹波电流的采集由蓄电池监测中心独立完成，避免了由同一监测模块进行采集纹波电压和纹波电流的工作，减少了资源浪费，在保证精度的前提下降低了成本。
附图说明
[0012] 图I是本发明提供的蓄电池在线监测系统的电路原理图；
[0013] 图2是图I中蓄电池监测终端的电路原理图；
[0014] 图3是本发明中，测温电缆的结构图；
[0015] 图4是本发明提供的蓄电池在线监测系统的监测方法的流程图。
具体实施方式 [0016] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，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，并不用于限定本发明。
[0017] 针对现有蓄电池在线监测系统存在的问题，本发明提供的蓄电池在线监测系统中，蓄电池监测中心12通过蓄电池监测终端11采集对应蓄电池的纹波电压，蓄电池监测中心12同时采集对应蓄电池纹波电流。
[0018] 图I示出了本发明提供的蓄电池在线监测系统的电路原理，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。
[0019] 本发明提供的蓄电池在线监测系统包括：至少一个设置在对应监测点、连接对应蓄电池的极柱的蓄电池监测终端11，用于采集对应蓄电池的纹波电压；连接蓄电池监测终端11以及蓄电池组两端，且内置有一纹波信号注入模块14的蓄电池监测中心12，用于通过纹波信号注入模块14向蓄电池组注入纹波电流，并在蓄电池监测终端11采集纹波电压的同时，同步采集蓄电池组所在回路上的纹波电流，并根据纹波电压和纹波电流计算并显示对应蓄电池的内阻。
[0020] 其中，所述蓄电池组至少包括供采集纹波电压的对应蓄电池，还可以包括一个、两个或多个其它蓄电池，且当蓄电池组包括两个或多个蓄电池时，各蓄电池串联连接构成一回路。其中，蓄电池监测中心12可以包括一 RS485接口，则蓄电池监测终端11是连接到蓄电池监测中心12的该RS485接口上的。
[0021] 本发明提供的蓄电池在线监测系统中，由于对蓄电池进行纹波电压采集的蓄电池监测终端11分布在各监测点，而纹波电流的采集由蓄电池监测中心12独立完成，避免了由同一监测模块进行采集纹波电压和纹波电流的工作，减少了资源浪费，在保证精度的前提下降低了成本。
[0022] 本发明中，蓄电池监测终端11还用于采集对应蓄电池的直流电压和/或电池温度，并将采集的直流电压和/或电池温度发送给蓄电池监测中心12。
[0023] 进一步地，由于现有技术中，蓄电池在线监测系统是从蓄电池的表面采集温度，不能真实的反映蓄电池内部的温度，为此，本发明中，蓄电池监测终端11通过测温电缆连接蓄电池的极柱，由于是从极柱采集温度，相对于现有技术而言，采集的温度更接近电池内部的温度。[0024] 为了实现对过压、欠压、过温、内阻过大等蓄电池故障情况进行提示，本发明中，蓄电池监测中心12还用于将蓄电池监测终端11发送的直流电压与预存的对应直流电压标准值比较，当直流电压大于对应直流电压标准值的上限时，发出过压报警信号，当直流电压小于对应直流电压标准值的下限时，发出欠压报警信号；蓄电池监测中心12还用于将蓄电池监测终端11发送的电池温度与预存的对应电池温度标准值比较，当电池温度大于对应电池温度标准值时，发出过温报警信号；蓄电池监测中心12还用于将计算得到的内阻与预存的对应蓄电池内阻标准值比较，当计算得到的内阻大于对应蓄电池内阻标准值时，发出内阻过大报警信号。其中的报警信号可以并不限于是语音信号、声/光信号等。
[0025] 为了防止纹波电流过大对蓄电池监测中心12的影响，本发明提供的蓄电池在线监测系统还包括：放置在蓄电池组的电流通路上、并连接蓄电池监测中心12的电流传 感器13，用于检测蓄电池组的电流通路上的电流并发送给蓄电池监测中心12，该检测到的电流包括直流电流和纹波电流。之后，当蓄电池监测中心12判断蓄电池组电流通路上的纹波电流高于预设的第一电流值时，控制纹波信号注入模块14停止向蓄电池组注入纹波电流，并根据纹波电压和电流传感器13检测到的纹波电流计算并显示对应蓄电池的内阻，之后在当蓄电池监测中心12判断蓄电池组电流通路上的电流低于或等于预设的第二电流值时，控制纹波信号注入模块14重新开始向蓄电池组注入纹波电流。其中的第一电流值与第二电流值可以相同或不同。
[0026] 由于在现有的蓄电池在线监测系统中，监测模块从蓄电池取电，会导致蓄电池出现小电流放电现象，对蓄电池造成损害，为此，本发明中，蓄电池监测中心12可以向蓄电池监测终端11供电，起到对蓄电池的保护作用。具体而言，蓄电池监测中心12向蓄电池监测终端11提供的供电电压可以是介于5V到48V之间的直流电，也可以是不同频率的交流电，且交流电的频率根据所选用的变压器的不同而不同。
[0027] 另外，用户可以通过蓄电池监测中心12设置监测参数，该监测参数包括：需要监测的蓄电池的数量、每一蓄电池组所包含的蓄电池的数量、蓄电池监测终端11对电压的校正系数、对应直流电压标准值、对应电池温度标准值、对应蓄电池内阻标准值、第一电流值和第二电流值等。
[0028] 图2示出了图I中蓄电池监测终端11的电路原理。
[0029] 具体地，蓄电池监测终端11可以包括：连接对应蓄电池的极柱的纹波电压检测单元112，用于从对应蓄电池的输出电压中提取出纹波电压；连接纹波电压检测单元112和蓄电池监测中心12的中央处理器113，用于将纹波电压检测单元112提取出的纹波电压进行模/数转换，并对转换后的纹波电压进行电压校正后，发送给蓄电池监测中心12。
[0030] 进一步地，蓄电池监测终端11可以包括：直流电压检测单元111，用于从对应蓄电池的输出电压中提取出直流电压，并将提取出的直流电压发送给中央处理器113，此时，直流电压检测单元111连接中央处理器113。中央处理器113对该直流电压进行模/数转换，并对转换后的直流电压进行电压校正后，发送给蓄电池监测中心12。
[0031] 当蓄电池监测终端11还具有温度检测功能时，蓄电池监测终端11还可以包括：连接中央处理器113，并通过测温电缆连接蓄电池的极柱的温度检测单元115，用于通过测温电缆采集对应蓄电池的电池温度，并将采集到的电池温度发送给中央处理器113。中央处理器113对该电池温度进行模/数转换后，发送给蓄电池监测中心12。[0032] 当蓄电池监测终端11从蓄电池监测中心12取电时，蓄电池监测终端11还可以包括：隔离电源114，隔离电源114的输入端连接蓄电池监测中心12的供电输出端，隔离电源114的输出端连接直流电压检测单元111、纹波电压检测单元112、中央处理器113和温度检测单元115。
[0033] 图3示出了本发明中，测温电缆的结构。
[0034] 具体地，测温电缆可以包括：0T端子31、封装有负温度系数热敏电阻的传输线32、电压传输线33。其中，OT端子31连接蓄电池的一个极柱；传输线32的一端压接在OT端子31内，传输线32的另一端的第一端子A和第二端子B连接温度检测单元115 ;电压传输线33的一端焊接在OT端子31上，电压传输线33的另一端的端子C连接直流电压检测单元111。此时，对于温度检测单元115而言，会分别通过两根测温电缆同时检测到两个极柱的温度，则中央处理器113在将两个极柱的温度进行模/数转换后，选择数值较大的温度作为电池温度发送给蓄电池监测中心12。 [0035] 本发明还提供了一种如上所述的蓄电池在线监测系统的监测方法，如图4所示，该方法包括以下步骤：
[0036] 步骤SlOl :蓄电池监测终端11采集对应蓄电池的纹波电压。
[0037] 进一步地，蓄电池监测终端11采集对应蓄电池的纹波电压的步骤可以包括以下步骤：蓄电池监测终端从对应蓄电池的输出电压中提取出纹波电压；蓄电池监测终端11对提取出的纹波电压进行模/数转换，并对转换后的纹波电压进行电压校正后，发送给蓄电池监测中心12。
[0038] 更进一步地，在蓄电池监测终端11从对应蓄电池的输出电压中提取出纹波电压的步骤之前或之后，本发明还可以包括以下步骤：蓄电池监测终端11从对应蓄电池的输出电压中提取出直流电压；蓄电池监测终端11对提取出的直流电压进行模/数转换；蓄电池监测终端11对模/数转换后的直流电压进行电压校正后，发送给蓄电池监测中心12。
[0039] 另外，在蓄电池监测终端11从对应蓄电池的输出电压中提取出纹波电压的步骤的同时，本发明还包括以下步骤：蓄电池监测终端11通过测温电缆采集对应蓄电池的电池温度；蓄电池监测终端11对采集到的电池温度进行模/数转换后，发送给蓄电池监测中心12。
[0040] 步骤S102 :蓄电池监测中心12通过蓄电池监测中心内置的波纹信号注入模块14向包括对应蓄电池的蓄电池组注入纹波电流，并同步采集蓄电池组所在回路上的纹波电流。
[0041] 步骤S103 :蓄电池监测中心12根据纹波电压和纹波电流，计算并显示对应蓄电池的内阻。
[0042] 为了实现对过压、欠压、过温、内阻过大等蓄电池故障情况进行提示，在步骤S103之后，还可以包括以下步骤：蓄电池监测中心12将蓄电池监测终端11发送的直流电压与蓄电池监测中心12预存的对应直流电压标准值比较，当直流电压大于对应直流电压标准值的上限时，发出过压报警信号，当直流电压小于对应直流电压标准值的下限时，发出欠压报警信号；蓄电池监测中心12将蓄电池监测终端11发送的电池温度与蓄电池监测中心12预存的对应电池温度标准值比较，当电池温度大于对应电池温度标准值时，发出过温报警信号；蓄电池监测中心12将计算得到的内阻与蓄电池监测中心12预存的对应蓄电池内阻标准值比较，当计算得到的内阻大于对应蓄电池内阻标准值时，发出内阻过大报警信号。
[0043] 为了防止纹波电流过大对蓄电池监测中心12的影响，在步骤S103之前或之后，本发明还包括以下步骤：电流传感器13检测蓄电池组的电流通路上的电流并发送给蓄电池监测中心12，该检测到的电流包括直流电流和纹波电流；当蓄电池监测中心12判断蓄电池组电流通路上的电流高于预设的第一电流值时，控制纹波信号注入模块14停止向蓄电池组注入纹波电流，并根据纹波电压和电流传感器13检测到的纹波电流计算并显示对应蓄电池的内阻，之后在当蓄电池监测中心12判断蓄电池组电流通路上的电流低于或等于预设的第二电流值时，控制纹波信号注入模块14重新开始向蓄电池组注入纹波电流。
[0044] 另外，在步骤SlOl之前，本发明还包括通过蓄电池监测中心12设置监测参数的步骤，其中的监测参数如上所述，在此不再赘述。 [0045] 本发明提供的蓄电池在线监测系统及其监测方法中，由于对蓄电池进行纹波电压采集的蓄电池监测终端11分布在各监测点，而纹波电流的采集由蓄电池监测中心12独立完成，避免了由同一监测模块进行采集纹波电压和纹波电流的工作，减少了资源浪费，在保证精度的前提下降低了成本；再有，蓄电池监测终端11可向蓄电池监测中心12取电，以起到对蓄电池的保护作用；另外，蓄电池监测终端11可以通过连接蓄电池的极柱的测温电缆来采集电池温度，相对于现有技术而言，采集的温度更接近电池内部的温度。
[0046] 本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来控制相关的硬件完成，所述的程序可以在存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如R0M/RAM、磁盘、光盘等。
[0047] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1. 一种蓄电池在线监测系统，其特征在于，所述系统包括： 至少一个设置在对应监测点、连接对应蓄电池的极柱的蓄电池监测终端，所述蓄电池监测终端用于采集所述对应蓄电池的纹波电压； 连接所述蓄电池监测终端以及蓄电池组的两端，且内置有一纹波信号注入模块的蓄电池监测中心，用于通过所述纹波信号注入模块向所述蓄电池组注入纹波电流，并在所述蓄电池监测终端采集所述纹波电压的同时，同步采集所述蓄电池组所在回路上的纹波电流，并根据所述纹波电压和所述纹波电流计算并显示所述对应蓄电池的内阻；所述蓄电池组至少包括供采集所述纹波电压的所述对应蓄电池，且当所述蓄电池组包括两个或多个蓄电池时，各蓄电池串联连接构成一回路。
2.如权利要求I所述的蓄电池在线监测系统，其特征在于，所述蓄电池监测终端还用于采集所述对应蓄电池的直流电压和电池温度，并将采集的所述直流电压和电池温度发送给所述蓄电池监测中心； 所述蓄电池监测中心还用于将所述直流电压与预存的对应直流电压标准值比较，当所述直流电压大于所述对应直流电压标准值的上限时，发出过压报警信号，当所述直流电压小于所述对应直流电压标准值的下限时，发出欠压报警信号； 所述蓄电池监测中心还用于将所述电池温度与预存的对应电池温度标准值比较，当所述电池温度大于所述对应电池温度标准值时，发出过温报警信号； 所述蓄电池监测中心还用于将计算得到的所述内阻与预存的对应蓄电池内阻标准值比较，当所述内阻大于所述对应蓄电池内阻标准值时，发出内阻过大报警信号。
3.如权利要求I所述的蓄电池在线监测系统，其特征在于，所述系统还包括： 放置在所述蓄电池组的电流通路上的电流传感器，用于检测所述蓄电池组的所述电流通路上的电流并发送给所述蓄电池监测中心，所述电流包括直流电流和纹波电流； 当所述蓄电池监测中心判断所述电流通路上的纹波电流高于预设的第一电流值时，控制所述纹波信号注入模块停止向所述蓄电池组注入纹波电流，并根据所述纹波电压和所述电流传感器检测到的纹波电流计算并显示所述对应蓄电池的内阻，之后在当所述蓄电池监测中心判断所述电流通路上的电流低于或等于预设的第二电流值时，控制所述纹波信号注入模块重新开始向所述蓄电池组注入纹波电流。
4.如权利要求I所述的蓄电池在线监测系统，其特征在于，所述蓄电池监测终端包括： 纹波电压检测单元，用于从所述对应蓄电池的输出电压中提取出纹波电压； 中央处理器，用于将所述纹波电压检测单元提取出的所述纹波电压进行模/数转换，并对转换后的所述纹波电压进行电压校正后，发送给所述蓄电池监测中心。
5.如权利要求4所述的蓄电池在线监测系统，其特征在于，所述蓄电池监测终端还包括： 直流电压检测单元，用于从所述对应蓄电池的输出电压中提取出直流电压，并将提取出的所述直流电压发送给所述中央处理器； 所述中央处理器对所述直流电压进行模/数转换，并对转换后的所述直流电压进行电压校正后，发送给所述蓄电池监测中心。
6.如权利要求4所述的蓄电池在线监测系统，其特征在于，所述蓄电池监测终端还包括：通过测温电缆连接所述对应蓄电池的极柱的温度检测单元，用于通过所述测温电缆采集所述对应蓄电池的电池温度，并将采集到的所述电池温度发送给所述中央处理器。
7.如权利要求6所述的蓄电池在线监测系统，其特征在于，所述测温电缆包括：01^¾子、封装有负温度系数热敏电阻的传输线、电压传输线； 所述OT端子连接所述对应蓄电池的一个极柱，所述传输线的一端压接在所述OT端子内，所述传输线的另一端的第一端子和第二端子连接所述温度检测单元，所述电压传输线的一端焊接在所述OT端子上，所述电压传输线的另一端的端子连接所述直流电压检测单J Li ο
8.如权利要求4所述的蓄电池在线监测系统，其特征在于，所述蓄电池监测终端包括： 隔离电源，所述隔离电源的输入端连接所述蓄电池监测中心的供电输出端，所述隔离电源的输出端连接所述直流电压检测单元、纹波电压检测单元和中央处理器。
9. 一种如权利要求I至8任一项所述的蓄电池在线监测系的监测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤： 蓄电池监测终端采集对应蓄电池的纹波电压； 蓄电池监测中心通过所述蓄电池监测中心内置的纹波信号注入模块向包括所述对应蓄电池的蓄电池组注入纹波电流，并同步采集所述蓄电池组所在回路上的纹波电流； 蓄电池监测中心根据所述纹波电压和所述纹波电流，计算并显示所述对应蓄电池的内阻。
10.如权利要求9所述的蓄电池在线监测系的监测方法，其特征在于，所述蓄电池监测终端采集对应蓄电池的纹波电压的步骤包括以下步骤： 蓄电池监测终端从所述对应蓄电池的输出电压中提取出纹波电压； 蓄电池监测终端对所述纹波电压进行模/数转换，并对转换后的所述纹波电压进行电压校正后，发送给所述蓄电池监测中心； 在所述蓄电池监测终端从所述对应蓄电池的输出电压中提取出纹波电压的步骤之前或之后，所述方法还包括以下步骤： 蓄电池监测终端从所述对应蓄电池的输出电压中提取出直流电压； 蓄电池监测终端对所述直流电压进行模/数转换； 蓄电池监测终端对模/数转换后的所述直流电压进行电压校正后，发送给所述蓄电池监测中心； 在所述蓄电池监测终端从所述对应蓄电池的输出电压中提取出纹波电压的步骤的同时，所述方法还包括以下步骤： 蓄电池监测终端通过测温电缆采集所述对应蓄电池的电池温度； 蓄电池监测终端对所述电池温度进行模/数转换后，发送给所述蓄电池监测中心。
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