CN102955134A - 一种蓄电池健康状态的在线检测方法及装置 - Google Patents

一种蓄电池健康状态的在线检测方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种蓄电池健康状态的在线检测方法，(1)对蓄电池进行直流放电，放电一定时间以去除蓄电池的虚电压后检测蓄电池的电压；(2)使用交流恒流发生装置向蓄电池发出定频率的交流信号，根据交流法测电池内阻的原理获得蓄电池的内阻；(3)在一次检测过程中，上述的(1)和(2)既可以同时进行，也可以以任意顺序先后进行。本发明公开的在线检测方法，把对蓄电池进行直流放电以检测其是否存在电池穿刺等损坏和用交流法测蓄电池内阻结合起来，在保持蓄电池在线的情况下，准确反映蓄电池的健康状态。

Description

一种蓄电池健康状态的在线检测方法及装置
技术领域
本发明涉及电池检测领域，具体的说涉及该领域中的一种蓄电池健康状态的在线检测方法及装置。
背景技术
冗余电源设计是一种常见的电源设计方式，它是指系统将蓄电池与电源线路并联连接到负载电路上，在电源线路正常的情况下，由电源线路为负载电路供电，并一直为蓄电池充电使其维持在容量饱和状态；在电源线路中断的情况下，则切换为蓄电池供电，这样蓄电池只有在电源线路中断的情况下才作为后备电源使用，为了确保蓄电池能正常工作，有必要检测其健康状态，避免出现在电源线路中断后蓄电池无法正常工作的情况。
随着蓄电池的不断充放电，其在饱和状态下的容量会不断降低，而内阻则不断升高，当内阻升高到一定程度时，与之相对应的饱和容量已经不能满足负载电路的供电要求，即蓄电池的健康状态为老化，需要更换，可见蓄电池的内阻可以间接反映蓄电池的健康状态，但是如果蓄电池遭受电池穿刺等损坏，反而会引起蓄电池的内阻降低，因此仅凭电池内阻大小，并不能充分反映蓄电池的健康状态。
在某些应用蓄电池的工业领域，特别是在风力发电机及其各个部件的冗余电源设计中所使用的蓄电池，还没有在保持蓄电池与负载电路连接，也就是在蓄电池在线的情况下，获得蓄电池健康状态的方法及装置。
发明内容
本发明所要解决的技术问题，就是提供一种蓄电池健康状态的在线检测方法及装置。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种蓄电池健康状态的在线检测方法，
(1)对蓄电池进行直流放电，放电一定时间以去除蓄电池的虚电压后检测蓄电池的电压；
(2)使用交流恒流发生装置向蓄电池发出定频率的交流信号，根据交流法测电池内阻的原理获得蓄电池的内阻；
(3)在一次检测过程中，上述的(1)和(2)既可以同时进行，也可以以任意顺序先后进行。
在一个优选的实施例中，在开始检测前以及在检测的过程中，一旦接收到中断检测信号，就立即停止检测。
在一个优选的实施例中，在开始检测前需要断开为蓄电池充电的充电电路。
在一个优选的实施例中，(1)中所述的放电时间为3-60秒。
在一个优选的实施例中，(1)中所得的蓄电池的电压低于额定值一定范围，则蓄电池存在损坏。
在一个优选的实施例中，(2)中所获得的蓄电池的内阻需要根据环境温度进行校正。
在一个优选的实施例中，(2)中所得的蓄电池的内阻超过额定值一定范围，则蓄电池存在老化。
在一个优选的实施例中，根据(2)中所得的蓄电池内阻，以及蓄电池内阻和容量的对应曲线，可以得到蓄电池的容量。
一种蓄电池健康状态的在线检测装置，该装置包括：与电源相连接的运算控制单元，该运算控制单元通过通信模块与外部进行通信；可以控制充电电路断开和接通的开关，该开关与运算控制单元相连接并受其控制；可以与蓄电池组成直流放电回路的直流放电单元，该直流放电单元包括负载和开关，该开关与运算控制单元相连接并受其控制；能够发出定频率的交流信号的交流恒流发生装置，该交流恒流发生装置与运算控制单元相连接并受其控制；测量单元，该测量单元包括电压测量模块、分别采集上述发生装置的交流电压信号和蓄电池的交流电压信号，并对两者进行乘法运算的乘法器、与乘法器相连用来滤除运算结果中的交流电压分量的低通滤波器；模数转换单元，该单元把测量单元的测量结果转换为数字信号后输入运算控制单元。
在一个优选的实施例中，在乘法器和低通滤波器之间还包括有对运算结果进行放大的放大器。
本发明的有益效果是：
本发明公开了一种蓄电池健康状态的在线检测方法，把对蓄电池进行直流放电以检测其是否存在电池穿刺等损坏和用交流法测蓄电池内阻结合起来，在保持蓄电池在线的情况下，准确反映蓄电池的健康状态。
为了配合上述的检测方法，本发明还公开了一种蓄电池健康状态的在线检测装置，增加了直流放电单元和测量单元，并用运算控制单元来对上述两单元进行控制，从而实现了准确检测蓄电池的健康状态。
附图说明
图1是本发明实施例1所公开的在线检测方法流程图；
图2是本发明实施例4所公开的装置的电路连接示意图；
图3是本发明实施例4所公开的装置的直流放电单元的电路连接示意图；
图4是本发明实施例4所公开的装置的交流法测蓄电池内阻部分的电路连接示意图。
具体实施方式
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。
实施例1，如图1所示，本实施例公开了一种蓄电池健康状态的在线检测方法，该方法包括如下步骤：
在开始检测前需要断开为蓄电池充电的充电电路。
(1)对蓄电池进行直流放电，放电3秒以去除蓄电池的虚电压后再检测蓄电池的电压，如果低于额定值95％，则蓄电池存在损坏；
(2)使用交流恒流发生装置向蓄电池发出定频率的交流信号，根据交流法测电池内阻的原理，具体为：分别采集发生装置的交流电压信号和蓄电池的交流电压信号，并对两者进行乘法运算，把该运算结果信号输入低通滤波器滤除交流电压分量，仅剩直流电压分量，利用
Figure BSA00000800767300031
其中I是上述定频率的交流信号，A是交流信号I的信号幅度，V是上述的直流电压分量，得到蓄电池内阻，再根据环境温度对该内阻值进行校正，如果校正后的内阻值超过额定值25％，则蓄电池存在老化；另外根据蓄电池内阻和容量的对应曲线，可以得到蓄电池的容量。
(3)在一次检测过程中，上述的步骤(1)和步骤(2)同时进行，如果检测出蓄电池存在损坏或者老化，说明蓄电池的健康状态较差，用户需要对其进行更换；如果没有检测出蓄电池存在损坏或者老化，说明蓄电池的健康状态较好，用户可以继续使用。
在开始检测前以及在检测的过程中，一旦接收到中断检测信号，就立即停止检测。
实施例2，本实施例公开了一种蓄电池健康状态的在线检测方法，该方法包括如下步骤：
在开始检测前需要断开为蓄电池充电的充电电路。
(1)对蓄电池进行直流放电，放电60秒以去除蓄电池的虚电压后再检测蓄电池的电压，如果低于额定值85％，则蓄电池存在损坏；
(2)使用交流恒流发生装置向蓄电池发出定频率的交流信号，根据交流法测电池内阻的原理获得蓄电池的内阻，再根据环境温度对该内阻值进行校正，校正使用IEEE 1188-1996附件C所公开的标准，如果校正后的内阻值超过额定值20％，则蓄电池存在老化；另外根据蓄电池内阻和容量的对应曲线，可以得到蓄电池的容量。
(3)在一次检测过程中，先进行步骤(1)，再进行步骤(2)，如果检测出蓄电池存在损坏或者老化，说明蓄电池的健康状态较差，用户需要对其进行更换；如果没有检测出蓄电池存在损坏或者老化，说明蓄电池的健康状态较好，用户可以继续使用。
在开始检测前以及在检测的过程中，一旦接收到中断检测信号，就立即停止检测。
实施例3，本实施例公开了一种蓄电池健康状态的在线检测方法，该方法包括如下步骤：
在开始检测前需要断开为蓄电池充电的充电电路。
(1)对蓄电池进行直流放电，放电10秒以去除蓄电池的虚电压后再检测蓄电池的电压，如果低于额定值90％，则蓄电池存在损坏；
(2)使用交流恒流发生装置向蓄电池发出定频率的交流信号，根据交流法测电池内阻的原理获得蓄电池的内阻，再根据环境温度对该内阻值进行校正，如果校正后的内阻值超过额定值30％，则蓄电池存在老化；另外根据蓄电池内阻和容量的对应曲线，可以得到蓄电池的容量。
(3)在一次检测过程中，先进行步骤(2)，再进行步骤(1)，如果检测出蓄电池存在损坏或者老化，说明蓄电池的健康状态较差，用户需要对其进行更换；如果没有检测出蓄电池存在损坏或者老化，说明蓄电池的健康状态较好，用户可以继续使用。
在开始检测前以及在检测的过程中，一旦接收到中断检测信号，就立即停止检测。
实施例4，如图2所示，本实施例公开了一种利用上述实施例1-3中任一实施例所公开方法对蓄电池健康状态进行在线检测的装置，该装置包括：
与电源相连接的运算控制单元1，该运算控制单元通过通信模块2与外部进行通信，通信的内容包括接收中断检测信号以及输出蓄电池的健康状态信号；
可以控制充电电路断开和接通的开关3，该开关与运算控制单元相连接并受其控制；
可以与蓄电池组成直流放电回路的直流放电单元4，如图3所示，该直流放电单元包括负载41和开关42，该开关与运算控制单元1相连接并受其控制，所述的负载可以是与蓄电池连接的负载电路中的现成器件，以风力发电机的变桨系统为例，可以把电机作为负载使用；
能够发出定频率的交流信号的交流恒流发生装置5，该交流恒流发生装置与运算控制单元相连接并受其控制，在接收到运算控制单元发出的发送指令后即向蓄电池发出定频率的交流信号；
测量单元6，该测量单元包括用于测量蓄电池直流电压值的电压测量模块61、分别采集上述发生装置的交流电压信号和蓄电池的交流电压信号，并对两者进行乘法运算的乘法器62、与乘法器相连用来滤除运算结果中的交流电压分量的低通滤波器63；在乘法器和低通滤波器之间还包括有对运算结果进行放大的放大器64；
模数转换单元7，该单元把测量单元的测量结果转换为数字信号后输入运算控制单元1。
运算控制单元与交流恒流发生装置、测量单元、模数转换单元之间的电路连接示意图如图4所示。
运算控制单元可以根据上述实施例1-3中任一实施例所公开的检测方法，控制上述的各个单元和模块获得测量结果并对所获得的测量结果进行处理，最终得到蓄电池的健康状态。

Claims (10)

1.一种蓄电池健康状态的在线检测方法，其特征在于：
(1)对蓄电池进行直流放电，放电一定时间以去除蓄电池的虚电压后检测蓄电池的电压；
(2)使用交流恒流发生装置向蓄电池发出定频率的交流信号，根据交流法测电池内阻的原理获得蓄电池的内阻；
(3)在一次检测过程中，上述的(1)和(2)既可以同时进行，也可以以任意顺序先后进行。
2.根据权利要求1所述的蓄电池健康状态的在线检测方法，其特征在于：在开始检测前以及在检测的过程中，一旦接收到中断检测信号，就立即停止检测。
3.根据权利要求1所述的蓄电池健康状态的在线检测方法，其特征在于：在开始检测前需要断开为蓄电池充电的充电电路。
4.根据权利要求1所述的蓄电池健康状态的在线检测方法，其特征在于：(1)中所述的放电时间为3-60秒。
5.根据权利要求1所述的蓄电池健康状态的在线检测方法，其特征在于：(1)中所得的蓄电池的电压低于额定值一定范围，则蓄电池存在损坏。
6.根据权利要求1所述的蓄电池健康状态的在线检测方法，其特征在于：(2)中所获得的蓄电池的内阻需要根据环境温度进行校正。
7.根据权利要求1所述的蓄电池健康状态的在线检测方法，其特征在于：(2)中所得的蓄电池的内阻超过额定值一定范围，则蓄电池存在老化。
8.根据权利要求1所述的蓄电池健康状态的在线检测方法，其特征在于：根据(2)中所得的蓄电池内阻，以及蓄电池内阻和容量的对应曲线，可以得到蓄电池的容量。
9.一种蓄电池健康状态的在线检测装置，其特征在于，该装置包括：与电源相连接的运算控制单元，该运算控制单元通过通信模块与外部进行通信；可以控制充电电路断开和接通的开关，该开关与运算控制单元相连接并受其控制；可以与蓄电池组成直流放电回路的直流放电单元，该直流放电单元包括负载和开关，该开关与运算控制单元相连接并受其控制；能够发出定频率的交流信号的交流恒流发生装置，该交流恒流发生装置与运算控制单元相连接并受其控制；测量单元，该测量单元包括电压测量模块、分别采集上述发生装置的交流电压信号和蓄电池的交流电压信号，并对两者进行乘法运算的乘法器、与乘法器相连用来滤除运算结果中的交流电压分量的低通滤波器；模数转换单元，该单元把测量单元的测量结果转换为数字信号后输入运算控制单元。
10.根据权利要求9所述的蓄电池健康状态的在线检测装置，其特征在于：在乘法器和低通滤波器之间还包括有对运算结果进行放大的放大器。
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