CN103605000B - 一种并联蓄电池内阻在线检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种并联蓄电池内阻在线检测方法，涉及蓄电池内阻检测技术领域。该系统包括与蓄电池一一对应的智能模块，每个智能模块通过电源开关连接交流配电单元；智能模块包括与交流配电单元连接的EMI电路，分别与EMI电路连接的功率因素校正电路、控制电路和恒流发生器，功率因素校正电路连接第一DC/DC变换器和第二DC/DC变换器；恒流发生器并联在蓄电池的两端产；控制电路包括并联在蓄电池两端的交流差分电路，与交流差分电路连接的模拟乘法器，与模拟乘法器连接的低通滤波器，与低通滤波器连接的直流放大电路，与直流放大电路连接的模/数转换电路，与模/数转换电路连接的单片机。实时在线测量蓄电池单体实际内阻，提高直流系统的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及蓄电池内阻检测技术领域，具体是一种并联蓄电池内阻在线检测方法。
背景技术
蓄电池是直流系统的重要组成部分，决定了系统的后备时间。而蓄电池的内阻大小决定了其性能的好坏。内阻越大，蓄电池自身消耗的能量越多，蓄电池的使用效率越低。内阻很大的蓄电池在充电时发热很厉害，产生的热量无法及时散发时，会进一步引发电池的热失控，将在电池内部产生很大的压强，一旦压强超过电池的最大承受能力。将引起电池的爆炸及其连锁反应，后果将非常严重。而传统的直流系统往往只能对电池进行电压与温度的在线测量，无法对电池的内阻进行在线测量，当要对电池内阻测量时，只能将电池组断电脱离系统后再进行测量，需要耗费大量的人力、物力和时间。
发明内容
为了解决上述现有技术的缺点，本发明提供一种并联蓄电池内阻在线检测方法，能实时在线测量蓄电池单体实际内阻，及时发现蓄电池的问题并及时消除隐患，提高直流系统的可靠性，降低系统维护的难度和人力、物力成本。
本发明是以如下技术方案实现的：一种并联蓄电池内阻在线检测方法，包括与蓄电池一一对应用于控制蓄电池充放电并检测其内阻的智能模块，每个智能模块通过电源开关连接交流配电单元；所述的智能模块包括与交流配电单元连接的EMI电路，分别与EMI电路连接的功率因素校正电路、控制电路和恒流发生器，功率因素校正电路连接第一DC/DC变换器和第二DC/DC变换器；恒流发生器并联在蓄电池的两端产生1.0kHZ±0.1kHZ的恒定交流激励电流信号所述的第一DC/DC变换器输出直流12V连接蓄电池；所述的第二DC/DC变换器输出直流110V或220V通过馈出开关给直流设备供电；所述的控制电路包括并联在蓄电池两端的交流差分电路，与交流差分电路连接的模拟乘法器，与模拟乘法器连接的低通滤波器，与低通滤波器连接的直流放大电路，与直流放大电路连接的模/数转换电路，与模/数转换电路连接的单片机；多个智能模块中的单片机之间通过通信均流线连接组成智能模块组；具体检测步骤是：系正常时，在充电状态下，智能模块中的第一DC/DC变换器根据接收的监控命令调节充电电压及电流，为相对应的蓄电池充电；在放电状态下，第一DC/DC变换器根据接收的监控命令调节相对应的蓄电池的放电终止电压，对蓄电池进行均、充电以维持蓄电池的能量；在系统需要进行蓄电池内阻测量时，该系统中的一个智能模块启动恒流发生器给蓄电池一个稳定的正弦信号，蓄电池两端上的电压响应信号通过交流差分电路与产生恒定交流源的正弦信号经过模拟乘法器相乘，再将模拟乘法器的输出电压信号通过滤波电路，使交流信号转变为直流信号，直流信号经直流放大器后进行模数转换，将转换后的值送入单片机进行处理，得到电池的内阻值，并对本次内阻数据与内阻历史数据进行对比分析和判断，将内阻数据及判断结果上传到后台监控系统，当系统中一个蓄电池内阻测试完成后，监控单元控制系统中另一个智能模块对蓄电池内阻进行测量，直到整个系统中所有蓄电池都完成内阻测试。
本发明的有益效果是：系统的内阻测试自动完成操作和检测，在任何时刻系统中只有一个蓄电池在进行内阻测试操作，保证了系统安全性不受内阻测试操作的影响；同时对蓄电池的电压和电流可实现精确的控制和测量，保证内阻测试数据的精确性，提高直流系统的可靠性，降低系统维护的难度和人力、物力成本。
附图说明
图1是基于蓄电池间接并联直流电源系统的电路图；
图2是智能模块原理结构图；
图3是控制电路原理图；
图4是交流配电单元原理示意图。
具体实施方式
如图1-3所示，一种并联蓄电池内阻在线检测方法包括与蓄电池12一一对应用于控制蓄电池12充放电并检测其内阻的智能模块11，与智能模块11连接的交流配电单元10；所述的智能模块11包括与交流配电单元10连接的EMI电路，分别与EMI电路连接的功率因素校正电路、控制电路和恒流发生器，功率因素校正电路连接第一DC/DC变换器和第二DC/DC变换器；所述的第一DC/DC变换器输出直流12V连接蓄电池，恒流发生器并联在蓄电池12的两端产生1.0kHZ±0.1kHZ的恒定交流激励电流信号，所述的第二DC/DC变换器输出直流110V或220V通过馈出开关给直流设备供电；
所述的控制电路包括并联在蓄电池两端的交流差分电路，与交流差分电路连接的模拟乘法器，与模拟乘法器连接的低通滤波器，与低通滤波器连接的直流放大电路，与直流放大电路连接的模/数转换电路，与模/数转换电路连接的单片机；多个智能模块11中的单片机之间通过通信均流线连接组成智能模块组。
如图4所示，所述的交流配电单元10包括1#AC380V输入和2#AC380V输入，1#AC380V输入和2#AC380V输入分别通过进线开关给智能模块组供电；1#AC380V输入和2#AC380V输入之间连接有交流监控单元，所述的交流监控单元包括用于采集1#AC380V输入和2#AC380V输入信号的交流信号采集单元，与交流信号采集单元连接用于判断AC电源状态的电源状态判断单元，电源状态判断单元输出的信号通过逻辑出口和逻辑接口送入逻辑开关，逻辑开关输出连接一机械型互锁接触器，机械型互锁接触器中的两个接触器的常开触点分别连接在进线开关与智能模块组之间。当1#AC380V输入和2#AC380V输入均正常的情况下，通过逻辑开关和机械型互锁接触器实现1#AC380V输入供电，当1#AC380V输入出现故障时，2#AC380V输入用于供电。电源状态判断单元用于判断交流电源的欠压、过压和缺相信号。
智能模块11可对蓄电池12进行充放电管理与内阻测试，系统集中监控器可控制系统中的并联单元的工作，并可与监控后台进行通讯以传递各种数据。
系统正常时，在充电状态下，智能模块中的第一DC/DC变换器根据接收的监控命令调节充电电压及电流，为相对应的蓄电池充电；在放电状态下，第一DC/DC变换器根据接收的监控命令调节相对应的蓄电池的放电终止电压，对蓄电池进行均、充电以维持蓄电池的能量。
在系统需要进行蓄电池内阻测量时，该系统中的一个智能模块启动恒流发生器给蓄电池一个稳定的正弦信号，蓄电池两端上的电压响应信号通过交流差分电路与产生恒定交流源的正弦信号经过模拟乘法器相乘，再将模拟乘法器的输出电压信号通过滤波电路，使交流信号转变为直流信号，直流信号经直流放大器后进行模数转换，将转换后的值送入单片机进行处理，得到电池的内阻值，并对本次内阻数据与内阻历史数据进行对比分析和判断，将内阻数据及判断结果上传到后台监控系统。当系统中一个蓄电池内阻测试完成后，监控单元控制系统中另一个智能模块对蓄电池内阻进行测量。过程如上所述，直到整个系统中所有蓄电池都完成内阻测试，整个系统的电池内阻测试过程结束。
智能模块在对电池内阻进行测量时在电池两个端子施加一频率为1.0kHZ±0.1kHZ的恒定交流激励电流信号,另两个端子用于测量。响应电压信号是指蓄电池注入恒定交流激励电流信号后，在其两端测出的交流电压信号，正弦信号是经D/A产生的作为恒流发生器的输入信号。
设正弦信号为：
（1）
蓄电池两端的响应电压信号为：
（2）
其中θ为注入蓄电池的交流电流和其两端响应电压信号的相位差，
通过模拟乘法器后有：
（3）
其中K为模拟乘法器的放大系数；
进行低通滤波后滤掉交流成分得：
（4）
由交流法测内阻原理得：
（5）
式中I为交流恒流源信号的最大值。比较（4）、（5）可得：
上式中K、A、I都是已知量，而u为经过A/D采样送到单片机进行处理的采样值，在单片机中进行一个简单的除法运算便能得到蓄电池的内阻。
在基于蓄电池间接并联的直流系统中，智能模块能够对其对应的蓄电池单体内阻进行在线测量。智能模块可以对本单元的蓄电池进行安全、可靠、准确的内阻测量，具有如下特点：1）可以通过蓄电池两端上的电压信号通过电路转换后送入单片机进行处理，得到准确的实际电池内阻数据；
2）可以通过本地或远程操作对系统中的蓄电池内阻在线进行测量；
3）在线测量内阻过程中，对系统的安全性和可靠性不产生任何影响；
4）对内阻数据进行分析并对异常情况进行告警。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种并联蓄电池内阻在线检测方法，其特征在于：包括与蓄电池（12）一一对应用于控制蓄电池（12）充放电并检测其内阻的智能模块（11），每个智能模块（11）通过电源开关连接交流配电单元（10）；所述的智能模块（11）包括与交流配电单元（10）连接的EMI电路，分别与EMI电路连接的功率因素校正电路、控制电路和恒流发生器，功率因素校正电路连接第一DC/DC变换器和第二DC/DC变换器；所述的第一DC/DC变换器输出直流12V连接蓄电池，恒流发生器并联在蓄电池（12）的两端产生1.0kHZ±0.1kHZ的恒定交流激励电流信号，所述的第二DC/DC变换器输出直流110V或220V通过馈出开关给直流设备供电；所述的控制电路包括并联在蓄电池两端的交流差分电路，与交流差分电路连接的模拟乘法器，与模拟乘法器连接的低通滤波器，与低通滤波器连接的直流放大电路，与直流放大电路连接的模/数转换电路，与模/数转换电路连接的单片机；多个智能模块（11）中的单片机之间通过通信均流线连接组成智能模块组；具体检测步骤是：系统正常时，在充电状态下，智能模块中的第一DC/DC变换器根据接收的监控命令调节充电电压及电流，为相对应的蓄电池充电；在放电状态下，第一DC/DC变换器根据接收的监控命令调节相对应的蓄电池的放电终止电压，对蓄电池进行均浮、充电以维持蓄电池的能量；
在系统需要进行蓄电池内阻测量时，该系统中的一个智能模块启动恒流发生器给蓄电池一个稳定的正弦信号，蓄电池两端上的电压响应信号通过交流差分电路与产生恒定交流源的正弦信号经过模拟乘法器相乘，再将模拟乘法器的输出电压信号通过滤波电路，使交流信号转变为直流信号，直流信号经直流放大器后进行模数转换，将转换后的值送入单片机进行处理，得到电池的内阻值，并对本次内阻数据与内阻历史数据进行对比分析和判断，将内阻数据及判断结果上传到后台监控系统，当系统中一个蓄电池内阻测试完成后，监控单元控制系统中另一个智能模块对蓄电池内阻进行测量，直到整个系统中所有蓄电池都完成内阻测试。
2.根据权利要求1所述的一种并联蓄电池内阻在线检测方法，其特征在于：所述的交流配电单元（10）包括1#AC380V输入和2#AC380V输入，1#AC380V输入和2#AC380V输入分别通过进线开关给智能模块组供电；1#AC380V输入和2#AC380V输入之间连接有交流监控单元，所述的交流监控单元包括用于采集1#AC380V输入和2#AC380V输入信号的交流信号采集单元，与交流信号采集单元连接用于判断的AC电源状态的电源状态判断单元，电源状态判断单元输出的信号通过逻辑出口和逻辑接口送入逻辑开关，逻辑开关输出连接一机械型互锁接触器，机械型互锁接触器中的两个接触器的常开触点分别连接在进线开关与智能模块组之间。
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