CN104868563B - 智能充放电设备及实时监测控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种智能充放电设备及实时监测控制方法。所述智能充放电设备由前台执行部件和后台计算机控制系统两部分组成，其中所述前台执行部件包括充电模块，放电模块，显控模块和巡检装置。在进行实时监测控制时，1）依据各蓄电池组的工艺文件进行各阶段参数的工艺设置；2）编排蓄电池组的编号，在后台计算机控制系统中选择各蓄电池组的相应控制通道；3）输入或调用已存储的蓄电池组的编号，开始相应蓄电池组的充放电维护工作；4）通过采用巡检装置对蓄电池组的工作参数进行数据采集、控制和处理；5）对步骤4）采集到的数据进行分析检测，并与蓄电池组的工艺要求标准进行对比。本发明具有同时支持多类型机载蓄电池组充放电维护的能力以及具有充放电全过程自动控制检测和记录的功能。

Description

智能充放电设备及实时监测控制方法

技术领域

本发明涉及一种智能充放电设备及实时监测控制方法，属于自动化监测控制技术领域。

背景技术

由于机载蓄电池组充放电过程中，过充和过放控制非常难，因此需要每间隔一段时间检查电池中每个单体电压。传统的方式是由蓄电池维护人员用万用表进行测量、记录，并根据单体电压参数停止充放维护。传统维护方式存在效率低、历史数据不便于查询、测量电压时容易使电极短路、蓄电池维护无人值守等诸多缺点。此外，在蓄电池组充放电的后期，电池的性能变化急剧，人工测量不满足要求，经常出现过充和过放现象，严重影响电池的性能和使用寿命。

发明内容

针对现有技术中所存在的上述问题，本发明提供了一种智能充放电设备及实时监测控制方法。

本发明是通过以下技术方案实施的：智能充放电设备，由前台执行部件和后台计算机控制系统两部分组成，其中所述前台执行部件包括：充电模块，用于对蓄电池组进行充电工作；放电模块，用于对蓄电池组进行放电工作；显控模块，用于电池工艺设置，并对充放电模块进行控制；巡检装置，其集成有巡检夹、采集电路、A/D转换电路、ARM芯片、巡检模块、数据调理板，其中蓄电池组与巡检夹插接，巡检模块用于对蓄电池组进行数据采集、检测，ARM芯片用于对巡检模块得到的数据进行处理，处理后得到的相关数据则通过CAN通讯总线发送给后台计算机控制系统。

所述巡检装置采用两个以上，所有的巡检装置以并行排列的方式通过CAN通讯总线与后台计算机控制系统通讯连接，其中每一个巡检装置与一个蓄电池组对应连接。

所述巡检装置中还集成有温度传感器。

所述智能充放电设备的实时监测控制方法，采用以下步骤：

1）依据各蓄电池组的工艺文件，在智能充放电设备上进行各蓄电池组维护操作的各阶段参数的工艺设置；

2）将各蓄电池组分别与巡检夹插接，然后编排蓄电池组的编号，紧接着在后台计算机控制系统中选择各蓄电池组的相应控制通道；

3）输入或调用已存储的蓄电池组的编号，选择维护工作的种类，开始相应蓄电池组的充放电维护工作；

4）在蓄电池组的充放电维护工作中，通过采用巡检装置对蓄电池组的工作参数进行数据采集、控制和处理，并将相应数据信息发送给后台计算机控制系统；

5）通过后台计算机控制系统对步骤4）采集到的数据进行分析检测，并与蓄电池组的工艺要求标准进行对比，蓄电池组合格可以装机使用，不合格则告警提示。

另外，在蓄电池组的充放电维护工作中，还可以通过后台计算机控制系统对充放电电流进行实时校正，同时对采集数据的信息进行实时记录、数据处理和分析，生成标准记录表，并按照蓄电池组的工艺标准对蓄电池组的定期维护进行闭环控制和工作提醒。

本发明的有益效果：智能充放电设备具有同时支持多类型机载蓄电池组充放电维护的能力；具有充放电全过程自动控制检测和记录的功能；具有定期工作管理和提醒的功能；具有历史数据查询和分析的功能。实时监测蓄电池组充放电维护过程，既满足蓄电池组维护要求，又可降低操作人员工作量、以数字化显控方式，完整、直观的展示电池的周期维护状态，及时工作提醒，达到蓄电池组的寿命、维护状态、使用状态、发放管理等进行闭环控制，确保电池质量。

附图说明

图1为本发明智能充放电设备的原理框图。

图2为巡检装置的工作原理框图。

图3为本发明智能充放电设备的监测控制流程图。

具体实施方式

如图1所示的智能充放电设备，用于 2OGNG25、2OGNG25A 、15XYG45-（3）、2OGNC25-（9）等机载蓄电池组的日常充放电维护。本实施例中的智能充放电设备由前台执行部件和后台计算机控制系统两部分组成，其中所述前台执行部件包括：充电模块，用于对蓄电池组进行充电工作；放电模块，用于对蓄电池组进行放电工作；显控模块，用于电池工艺设置，并对充放电模块进行控制；巡检装置，如图2所示，其集成有巡检夹、采集电路、A/D转换电路、ARM芯片、巡检模块、数据调理板，其中蓄电池组与巡检夹插接，巡检模块用于对蓄电池组进行数据采集、检测，ARM芯片用于对巡检模块得到的数据进行处理，处理后得到的相关数据则通过CAN通讯总线发送给后台计算机控制系统。所述巡检装置采用10个，所有的巡检装置以并行排列的方式通过CAN通讯总线与后台计算机控制系统通讯连接，其中每一个巡检装置与一个蓄电池组对应连接。所述巡检装置中还集成有温度传感器。

智能充放电设备在运行时，前台既能以半自动方式工作，也能在后台计算机软件的控制下实现蓄电池的充放电、实时监控和数据记录等日常维护管理工作。智能充放电设备可以通过后台软件选择10个通道中的任意几个通道同时工作。计算机只显示当前选择通道的充放电数据和曲线，要查看其它通道的工作只需在界面上选择其他通道。在工作过程中如出现异常，蜂鸣器报警，报警灯闪烁并自动终止故障通道的维护工作。智能充放电设备工作时，软件提示目前正在进行的工作。工作结束后，保留结束画面，下一步需执行的任务由操作者来确定。为保存蓄电池的维护档案，软件有可维护数据库，能对数据库中的数据进行删除、添加、查询、打印等操作。

巡检装置的工作原理：数据调理板完成数据处理、命令执行与一定的逻辑判断；数据处理部分完成数据的转换，将外部的模拟信号（如电池的电压、充电电流、温度、故障信号等）进行处理，转换为ARM芯片可识别的数字信号，并将ARM芯片发出的指令（如设定电流、启动、停止等）信号进行处理，转换为外部设备能识别的模拟信号。这部分的核心在A/D和D/A转换上，都采用外部扩展12位A/D和D/A转换芯片，外扩芯片与ARM自带转换器相比，能更容易地控制精度，外围电路更简单。命令执行部分完成电压电流调整，模块的启动、停止等功能。逻辑判断部分完成模块重要内容的判断。模块所有的数据都会由ARM芯片进行采集，然后软件进行逻辑判断，再发出指令通过命令执行部分完成工作。核心ARM芯片是Cortxe-M3微控制器，其频率可达100MHz，带有2通道CAN控制器，1个UART带有modem控制I/O并支持RS-485，70个通用I/O管脚，8通道12位模／数转换器(ADC)，10位数／模转换器(DAC)，4个定时计数器等，能完全满足充电模块的资源需求，并且大大加快运行速度，减小外围设计的要求。

巡检模块通过巡检夹将所有单体电压输入到巡检模块中，通过限流、过压保护电路进入AD转换，通过对AD可编程芯片的寄存器配置与控制测量多路单体电压，采集完所有单体电压后将所有电压通过CAN通讯总线发送到后台计算机，同时通过RS485通讯发送到显示屏上进行显示。

采用巡检夹（针）连接每个单体，能快速进行拆装，而且不会损伤电池电极，通过后台软件设置单体数量和结束条件、故障条件，巡检模块可以以10S一次的采集周期采集所有单体电压，将采集的单体电压显示在巡检模块和后台计算机上，并将所有数据保存在后台计算机中便于以后查询。

固定夹是按压式，用来蓄电池组与巡检装置级联固定。

如图3所示，所述智能充放电设备的实时监测控制方法，具体采用以下步骤：

1）依据各蓄电池组的工艺文件，在智能充放电设备上进行各蓄电池组维护操作的各阶段参数的工艺设置，包括首次充放电、检验充放电、工作充放电、搁置检查、维护充电等操作过程中的电压、电流、时间和温度的参数设置；

2）将各蓄电池组分别与巡检夹插接，然后编排蓄电池组的编号，紧接着在后台计算机控制系统中选择各蓄电池组的相应控制通道；

3）输入或调用已存储的蓄电池组的编号，选择维护工作的种类，开始相应蓄电池组的充放电维护工作；

4）在蓄电池组的充放电维护工作中，通过采用巡检装置对蓄电池组的工作参数进行数据采集、控制和处理，工作参数包括过充或过放的单体电压、总体电压、单体个数等参数，然后将上述参数信息发送给后台计算机控制系统；

5）在蓄电池组的充放电维护工作中，还可以通过后台计算机控制系统对充放电电流进行实时校正，同时对采集数据的信息进行实时记录、数据处理和分析，生成标准记录表，并按照蓄电池组的工艺标准对蓄电池组的定期维护进行闭环控制和工作提醒，工作提醒分为三级，分别为正常期（绿色）、到期（黄色）和超期（红色）；

6）通过后台计算机控制系统对步骤4）和5）采集到的数据进行分析检测，并与蓄电池组的工艺要求标准进行对比，蓄电池组合格可以装机使用，不合格则告警提示，告警信息分三个级别，设备自检故障、操作故障和工艺控制故障，采用蜂鸣器（长鸣、1短1长和短急）、语音提示和控件红色闪烁等组合方式告警提示。

上述步骤1）中，主要有两种控制方式，后台计算机自动控制和巡检维护设置、显控模块半自动控制维护设置，举例如下：

1）后台计算机自动控制和巡检维护设置对镉镍电池进行充放电维护，维护分为3个阶段：

第1阶段：充电，上限电压35V，充电电流10A，充电时间3小时；自动转阶段充电，上限电压35V，充电电流2.5A，充电时间2小时；

第2阶段：停止搁置，执行条件是达到温度上限40摄氏度，停止时间30分钟或温度达到25摄氏度；

第3阶段：放电，下限电压20V，放电电流45A，放电时间1小时。需对单体电池电压进行监测，充电最大单体电压为2.05V，放电最小单体电压为1.0V， 单体电池数量为20，单体故障数容许上限为3个。

2）全自动显控模块半自动控制维护设置

第 1 阶段转第 2 阶段条件：上限电压达到 35v 或充电时间达到 10 分钟；

第 2 阶段转第 3 阶段条件：充放电系统停止30分钟后，转入第 3 阶段；

第 3 阶段结束条件：放电下限电压为 20V 或放电时间达到1小时。

设置具体参数如下

电压设置：在充放电模式下，设置充放电电压；

电流设置：在充放电模式下，设置充放电电流；

时间设置：设置充放电时间或停止时间；

温度设置：设置蓄电池组温度上限；

巡检设置：灰色为无效，绿色为有效。

在有效状态下，可对充电最大单体电压、放电最小单体电压、实际维护单体电池数量和单体故障数容许上限进行设置；

充电：充电时，允许的最大单体电压；

放电：放电时，允许的最小单体电压；

单体数：根据电池型号，设置需维护的单体电池个数；

故障忽略：用户根据电池的使用情况，设置可允许的单体故障数。当单体电池出现故障时，在允许的故障数下，巡检模块报警，但不停止工作，超过允许故障数，充放电设备自动停止工作；

确认按钮：点击“确定”键，设置参数就会下发到对应模块。

Claims (2)

1.智能充放电设备的实时监测控制方法，其特征在于，包括以下结构的智能充放电设备：由前台执行部件和后台计算机控制系统两部分组成，其中所述前台执行部件包括：充电模块，用于对蓄电池组进行充电工作；放电模块，用于对蓄电池组进行放电工作；显控模块，用于电池工艺设置，并对充放电模块进行控制；巡检装置，其集成有巡检夹、采集电路、A/D转换电路、ARM芯片、巡检模块、数据调理板，其中蓄电池组与巡检夹插接，巡检模块用于对蓄电池组进行数据采集、检测，ARM芯片用于对巡检模块得到的数据进行处理，处理后得到的相关数据则通过CAN通讯总线发送给后台计算机控制系统；

所述巡检装置采用两个以上，所有的巡检装置以并行排列的方式通过CAN通讯总线与后台计算机控制系统通讯连接，其中每一个巡检装置与一个蓄电池组对应连接；

所述巡检装置中还集成有温度传感器；

采用以下步骤：

1）依据各蓄电池组的工艺文件，在智能充放电设备上进行各蓄电池组维护操作的各阶段参数的工艺设置；

2）将各蓄电池组分别与巡检夹插接，然后编排蓄电池组的编号，紧接着在后台计算机控制系统中选择各蓄电池组的相应控制通道；

3）输入或调用已存储的蓄电池组的编号，选择维护工作的种类，开始相应蓄电池组的充放电维护工作；

4）在蓄电池组的充放电维护工作中，通过采用巡检装置对蓄电池组的工作参数进行数据采集、控制和处理，并将相应数据信息发送给后台计算机控制系统；

5）通过后台计算机控制系统对步骤4）采集到的数据进行分析检测，并与蓄电池组的工艺要求标准进行对比，蓄电池组合格可以装机使用，不合格则告警提示。

2.如权利要求1所述的智能充放电设备的实时监测控制方法，其特征在于：在蓄电池组的充放电维护工作中，通过后台计算机控制系统对充放电电流进行实时校正，同时对采集数据的信息进行实时记录、数据处理和分析，生成标准记录表，并按照蓄电池组的工艺标准对蓄电池组的定期维护进行闭环控制和工作提醒。