CN106253460B - 一种用于机房场景的延长蓄电池寿命的装置及方法 - Google Patents

一种用于机房场景的延长蓄电池寿命的装置及方法 Download PDF

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Abstract

一种用于机房场景的延长蓄电池寿命的装置及方法，所述装置包括：智能控制单元，与蓄电池组串联连接，用于导通和断开所述蓄电池组的充放电回路；智能网关，与智能控制单元通信连接，向智能控制单元发送指令以控制智能控制单元的导通和断开；与蓄电池单体数量一致的内阻测试仪，每一个内阻测试仪对应与一个蓄电池单体并联连接，各内阻测试仪与所述智能网关通信连接，用于当智能控制单元断开蓄电池组的充电回路时，接收智能网关的指令对蓄电池单体的内阻进行测试。本申请检测到蓄电池组充满电后，利用智能控制单元断开蓄电池组的充电回路，在这种情况下对各蓄电池单体进行内阻测试，明显地减少了不间断电源对蓄电池单体的干扰，内阻测试更加准确。

Description

一种用于机房场景的延长蓄电池寿命的装置及方法
技术领域
本申请涉及备用电源领域，尤其涉及一种用于机房场景的延长蓄电池寿命的装置及方法。
背景技术
阀控式铅酸蓄电池在通信和储能等领域越来越多地被应用，它一般是作为市电断电的后备电源使用，它广泛应用于电力机房、数据机房和移动基站等重要场所。
在机房场景下，供电系统一般由交流市电、蓄电池和不间断电源(UPS，uninterruptable Power System)构成。在市电正常时——也就是绝大部分情况下——都是交流市电给负载供电，同时通过UPS给铅酸蓄电池提供浮充电压，使蓄电池一直处在浮充状态；当市电异常时，例如市电发生故障断电之后，由铅酸蓄电池无缝输出电能，其提供的直流电通过UPS逆变成交流电，给负载供电。当市电恢复后，仍由市电给负载供电，同时UPS还将交流市电变成直流电后给蓄电池充电，充电完成后，蓄电池维持在小电流浮充状态。
由于机房负载一般是云平台服务器和大型空调等重要设备，因此，蓄电池的性能检测及使用寿命成为了机房能源保障的一个关注焦点。如何更好地检测蓄电池的性能、维持及延长阀控铅酸蓄电池组的使用寿命是目前铅酸电池行业的一个迫切需要解决的问题，特别是针对机房应用的场合。
发明内容
为解决上述问题，本申请提供一种用于机房场景的延长蓄电池寿命的装置及方法。
根据本申请的第一方面，本申请提供一种用于机房场景的延长蓄电池寿命的装置，包括：
蓄电池组，包括若干串联连接蓄电池单体；
不间断电源，包括交流转直流单元和直流转交流单元，所述不间断电源分别与蓄电池组、市电电连接，用于市电正常时，将市电的交流电转换为直流电以对蓄电池组进行充电，以及当市电异常时，将蓄电池组供应的直流电转换为交流电以对负载进行供电；
智能控制单元，与所述蓄电池组串联连接，用于导通和断开所述蓄电池组的充放电回路；
智能网关，与智能控制单元通信连接，向智能控制单元发送指令以控制智能控制单元的导通和断开；
与蓄电池单体数量一致的内阻测试仪，每一个内阻测试仪对应与一个蓄电池单体并联连接，各内阻测试仪与所述智能网关通信连接，用于当智能控制单元断开蓄电池组的充电回路时，接收智能网关的指令对蓄电池单体的内阻进行测试。
在一较优实施例中，智能网关当蓄电池组被充满电或浮充一预定时间后，向智能控制单元发送指令，使智能控制单元断开蓄电池组的充电回路，以及向内阻测试仪发送指令，使内阻测试仪对蓄电池单体的内阻进行测试。
在一较优实施例中，所述智能网关还用于获取各内阻测试仪测试得到的数据，以进行分析。
在一较优实施例中，所述用于机房场景的延长蓄电池寿命的装置还包括云平台，用于接收所述智能网关上传的数据以及通过智能网关向智能控制单元、内阻测试仪发送指令。
在一较优实施例中，所述智能控制单元包括并联的续流二极管和通断开关，所述续流二极管用于当市电断电时瞬时接通蓄电池组的放电回路，所述通断开关导通/断开所述蓄电池组的充电回路。
根据本申请的第二方面，本申请提供一种用于机房场景的延长蓄电池寿命的方法，包括：
检测蓄电池组是否处于充电状态；
当检测到蓄电池组是处于充电状态时，检测蓄电池组是否充满电；
当检测到蓄电池组充满电后，立刻或一预定的时间后，断开蓄电池组的充电回路，并进行蓄电池组中各蓄电池单体的内阻测试。
在一较优实施例中，所述用于机房场景的延长蓄电池寿命的方法还包括：检测是否到达蓄电池组的充电回路断开的结束时间，若到达，则导通蓄电池组的充电回路。
在一较优实施例中，所述用于机房场景的延长蓄电池寿命的方法还包括：监控市电情况，当监控到市电异常时，导通蓄电池组的放电回路，以最终给负载供电；当监控到市电正常时，导通蓄电池组的充电回路，以用市电的电能在智能网关的控制下给蓄电池组进行充电。
本申请的有益效果是：
依上述实施的用于机房场景的延长蓄电池寿命的装置及方法，检测到蓄电池组充满电后，利用智能控制单元断开蓄电池组的充电回路，在这种情况下对各蓄电池单体进行内阻测试，明显地减少了不间断电源对蓄电池单体的干扰，内阻测试更加准确，因而更能准确地反映出各蓄电池单体的情况，进一步地，使用户通过云平台和智能网关能够对蓄电池组进行更好的维护和保养，能够有效的延长铅酸电池的使用寿命，同时，用户可以通过云平台监控，这有效的降低了机房的运维成本，提升了机房备电系统的可靠性。
附图说明
图1为本申请一种实施例的用于机房场景的延长蓄电池寿命的装置的结构示意；
图2为本申请一种实施例的用于机房场景的延长蓄电池寿命的方法的流程示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。
当前常规的机房UPS系统中，由于蓄电池长期处于浮充状态，所以蓄电池容易造成过充，失水，极板软化，温度过高等问题，从而导致蓄电池的性能降低，影响蓄电池寿命。
针对这些缺点，深圳市佰特瑞储能系统有限公司申请的专利《一种充放电控制装置、方法和智能电池》(申请号为201510432556.2)提出了一种可行的解决办法，并在专利《一种铅酸蓄电池的采集模组及新型铅酸蓄电池》(ZL201520532572.4)、《一种充放电控制装置及智能电池》(ZL201520532571.X)、《一种铅酸蓄电池系统及智能系统》(ZL201520532440.1)、《一种铅酸蓄电池控制系统及智能系统》(ZL201520530954.3)中进一步进行了细化和完善。实施这些专利的方法和装置，有效地延长了蓄电池寿命。但这些专利中，对蓄电池的状态检测不完整，缺失了蓄电池内阻检测，这在一定程度上影响到了蓄电池的监控以及对于它寿命的延长措施的制定。
当前在线式的内阻监测中，一般在蓄电池浮充情况下进行，发明人研究发现，在浮充状态情况下，由于有UPS的充电影响，内阻的监测不是很精确，这会导致蓄电池落后单体发现和处理不及时，从而影响到对蓄电池性能的判断。
因此，在一实施例中，本申请对上述提到的专利进行改进，通过相关装置和方法对蓄电池内阻进行准确判断，及时找出落后蓄电池单体并进行处理，从而延长蓄电池组使用寿命。
请参照图1，在一实施例中，本申请提出一种用于机房场景的延长蓄电池寿命的装置，其包括蓄电池组10、不间断电源20、智能控制单元30、智能网关40和内阻测试仪50，在一较优实施例中，还可以包括云平台60，下面进行详细说明。
蓄电池组10包括若干串联连接蓄电池单体11，它们是作为当市电异常时的备用电源。例如，蓄电池组10是为机房提供高电压的电池，像240节2V电池或40节12V电池等。需要说明的是，图1中画出了3个蓄电池单体11，这只是为了示例说明，并非用于限定蓄电池单体11的数量就一定是3个。
不间断电源20包括交流转直流单元21和直流转交流单元22。不间断电源20分别与蓄电池组10、市电电连接，用于市电正常时，将市电的交流电转换为直流电以对蓄电池组10进行充电，以及当市电异常时，将蓄电池组10供应的直流电转换为交流电以对负载进行供电。当然，在市电正常时，市电还对负载进行供电。
智能控制单元30与蓄电池组10串联连接，用于导通和断开蓄电池组10的充放电回路。在一实施例中，智能控制单元30包括并联的续流二极管和通断开关，续流二极管用于当市电断电时瞬时接通蓄电池组10的放电回路，通断开关导通/断开时导通/断开蓄电池组10的充电回路。
智能网关40与智能控制单元30通信连接，向智能控制单元30发送指令以控制智能控制单元30的导通和断开。
内阻测试仪50的数量与蓄电池单体11的数量一样，每一个内阻测试仪50对应与一个蓄电池单体11并联连接，各内阻测试仪50与智能网关40通信连接，用于当智能控制单元30断开蓄电池组10的充电回路时，接收智能网关40的指令对蓄电池单体11的内阻进行测试。在一实施例中，智能网关40当蓄电池组10被充满电或浮充一预定时间后，向智能控制单元30发送指令，使智能控制单元30断开蓄电池组10的充电回路，以及向内阻测试仪50发送指令，使内阻测试仪50对蓄电池单体11的内阻进行测试。例如，智能网关40通过RS485总线和内阻测试仪50通讯，收集电流电压数据，判断蓄电池组10是否充满电，如果充满电的话，通过智能控制单元30断开蓄电池组10的充电回路。在一实施例中，智能网关40还用于获取各内阻测试仪50测试得到的数据，以进行分析。
云平台60用于接收智能网关40上传的数据以及通过智能网关40向智能控制单元30、内阻测试仪50发送指令。在一实施例中，云平台60还进行大数据存储和分析，其支持PC客户端和手机APP应用。
下面以一个具体的例子来进行说明。
市电正常时，市电对负载进行供电，有可能还对蓄电池组10进行充电，例如，若蓄电池组10此时的电不满，则不间断电源20中的交流转直流单元21将市电的交流电转变成直流电，智能控制单元30响应智能网关40的指令导通蓄电池组10的充电回路，例如智能控制单元30中的通断开关的闭合导通。智能网关40检测到蓄电池组10被充满电或浮充一预定时间后，向智能控制单元30发送指令，使智能控制单元30断开蓄电池组10的充电回路，以及向内阻测试仪50发送指令，使内阻测试仪50对蓄电池单体11的内阻进行测试。从而在内阻测试仪50对蓄电池单体11进行内阻测试的期间，蓄电池组10和不间断电源20之间的连接是断开的，避免了不间断电源20对蓄电池单体内阻测试的干扰，使内阻测试结果更加准确。之后，智能网关40检测是否到达蓄电池组10的充电回路断开的结束时间，若到达，则又重新导通蓄电池组10的充电回路。
当市电异常时，例如市电断电，从而不能给负载供电，那么蓄电池组10通过智能控制单元30中的续流二极管形成放电回路，在市电异常的同时瞬间给不间断电源20供电，不间断电源20将蓄电池组10提供的直流电通过直流转交流单元22转化成交流电后供给负载，这在过程中，智能控制单元30中的通断开关的闭合导通，形成稳定的放电回路。
请参照图2，相应地，本申请还提供一种用于机房场景的延长蓄电池寿命的方法，包括步骤S10～S15。
步骤S10：检测蓄电池组10是否处于充电状态，当检测到蓄电池组10是处于充电状态时，进行步骤S11。蓄电池组10是处于充电状态，反过来说明市电是正常的。
步骤S11：检测蓄电池组10是否充满电，当检测到蓄电池组10充满电后，立刻或一预定的时间后(这时处于浮充状态)，进行步骤S12。
步骤S12：断开蓄电池组10的充电回路。
步骤S13：在蓄电池组10的充电回路断开的情况下，进行蓄电池组10中各蓄电池单体11的内阻测试。
步骤S14：在步骤S12或步骤S13之后，检测是否到达蓄电池组10的充电回路断开的结束时间，若到达，则进行步骤S15。
步骤S15：导通蓄电池组10的充电回路。
步骤S15之后又重新进行步骤S10。
在一实施例中，本申请的用于机房场景的延长蓄电池寿命的方法还包括监控市电情况，当监控到市电正常时，导通蓄电池组10的充电回路，以用市电的电能在智能网关的控制下给蓄电池组进行充电；在这种情况下，接着进行步骤S10～S15；当监控到市电异常时，导通蓄电池组的放电回路，以最终给负载供电。
以上就是本申请的用于机房场景的延长蓄电池寿命的装置及方法的说明，本申请利用智能控制单元断开蓄电池组的充电回路，在这种情况下对各蓄电池单体进行内阻测试，明显地减少了不间断电源对蓄电池单体的干扰，内阻测试更加准确，因而更能准确地反映出各蓄电池单体的情况，进一步地，使用户通过云平台和智能网关能够对蓄电池组进行更好的维护和保养，能够有效的延长铅酸电池的使用寿命，同时，用户可以通过云平台监控，这有效的降低了机房的运维成本，提升了机房备电系统的可靠性。
以上内容是结合具体的实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。

Claims (8)

1.一种用于机房场景的延长蓄电池寿命的装置，其特征在于，包括：
蓄电池组，包括若干串联连接蓄电池单体；
不间断电源，包括交流转直流单元和直流转交流单元，所述不间断电源分别与蓄电池组、市电电连接，用于市电正常时，将市电的交流电转换为直流电以对蓄电池组进行充电，以及当市电停电时，将蓄电池组供应的直流电转换为交流电以对负载进行供电；
智能控制单元，与所述蓄电池组串联连接，用于导通和断开所述蓄电池组的充放电回路；
智能网关，与智能控制单元通信连接，向智能控制单元发送指令以控制智能控制单元的导通和断开；
与蓄电池单体数量一致的内阻测试仪，每一个内阻测试仪对应与一个蓄电池单体并联连接，各内阻测试仪与所述智能网关通信连接，用于当智能控制单元断开蓄电池组的充电回路时，接收智能网关的指令对蓄电池单体的内阻进行测试。
2.如权利要求1所述的用于机房场景的延长蓄电池寿命的装置，其特征在于，智能网关当蓄电池组被充满电或浮充一预定时间后，向智能控制单元发送指令，使智能控制单元断开蓄电池组的充电回路，以及向内阻测试仪发送指令，使内阻测试仪对蓄电池单体的内阻进行测试。
3.如权利要求2所述的用于机房场景的延长蓄电池寿命的装置，其特征在于，所述智能网关还用于获取各内阻测试仪测试得到的数据，以进行分析。
4.如权利要求3所述的用于机房场景的延长蓄电池寿命的装置，其特征在于，还包括云平台，用于接收所述智能网关上传的数据以及通过智能网关向智能控制单元、内阻测试仪发送指令。
5.如权利要求1所述的用于机房场景的延长蓄电池寿命的装置，其特征在于，所述智能控制单元包括并联的续流二极管和通断开关，所述续流二极管用于当市电断电时瞬时接通蓄电池组的放电回路，所述通断开关导通/断开时导通/断开所述蓄电池组的充电回路。
6.一种应用于如权利要求1至5中任一项所述的用于机房场景的延长蓄电池寿命的装置的方法，其特征在于，包括：
检测蓄电池组是否处于充电状态；
当检测到蓄电池组是处于充电状态时，检测蓄电池组是否充满电；
当检测到蓄电池组充满电后，立刻或一预定的时间后，断开蓄电池组的充电回路，并进行蓄电池组中各蓄电池单体的内阻测试。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：检测是否到达蓄电池组的充电回路断开的结束时间，若到达，则导通蓄电池组的充电回路。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：监控市电情况，当监控到市电异常时，导通蓄电池组的放电回路，以最终给负载供电；当监控到市电正常时，导通蓄电池组的充电回路，以用市电的电能在一智能网关控制下给蓄电池组进行充电。
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