CN107544027A - 一种智能电池及其监测装置和监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能电池及其监测装置和监测系统。该电池包括蓄电池本体和监控模块，其监控模块通过两端设置的外引电源线连接蓄电池本体的正、负极，该监控模块包括电压测量模块、内阻测量模块和温度测量模块，且所述各模块分别采集蓄电池本体的电压、内阻和温度数据并传输至连接的数据处理端。该电池监测装置包括一个或至少二个电池盒，每个电池盒内均设置有多个带监控模块的蓄电池。该电池监测系统包括电压测量模块、内阻测量模块、温度测量模块、电流测量模块、主控器和云端。本发明通过监控可以提前发现落后蓄电池，避免出现供电事故。且增加的监控模块设置在原蓄电池上，一体化安装，能满足轨道交通行业对振动和冲击的要求。同时采用无线通讯，安全、方便，能实现远程数据存储及分析。

Description

一种智能电池及其监测装置和监测系统

技术领域

本发明涉及轨道交通领域中的铅酸蓄电池领域，特别指一种智能电池及其监测装置和监测系统。

背景技术

目前蓄电池储能系统的核心技术难点是单体电池存在离散性，包括出厂性能的离散性和退化过程的离散性，与固定串并联的成组方式之间不匹配所带来的蓄电池系统的“短板效应”。蓄电池作为储能装置，是应急供电的保障，其维护运行状态的好坏直接关系到供电系统的安全。

由于电池的寿命与内阻之间存在很好的相关性，一般而言，电池的使用时间越长，其内阻就越大。通过对内阻的测量和对比就能评估电池的使用寿命。因此内阻作为电池的一项重要技术参数指标越来越受到人们的重视，对其进行测量将有着非常重要的实际意义。

目前电池监测主要采用外置监测装置来实现对整组电池的监测，一般监测电池电压、电流、温度等参数。轨道交通行业中的车辆用蓄电池放置空间狭小，对振动和冲击的要求高，外接过多的线缆和传感器具有一定的潜在风险，安装维护耗费时间长、难度大。以上原因导致外接监控模块非常困难，而且成本高昂。

发明内容

本发明的目的是针对背景技术中存在的缺点和问题加以改进和创新，提供一种能够识别蓄电池自身健康状况的智能电池，以及该蓄电池的监测装置及监测系统。

本发明蓄电池包括蓄电池本体，和设置在蓄电池本体上的监控模块，其中：所述的监控模块通过两端设置的外引电源线连接蓄电池本体的正、负极，该监控模块包括电压测量模块、内阻测量模块和温度测量模块，且所述各模块分别采集蓄电池本体的电压、内阻和温度数据并传输至连接的数据处理端。

在其中一个实施例中，所述的电压测量模块、内阻测量模块和温度测量模块采集的数据通过设置的无线通讯模块传输至数据处理端。

在其中一个实施例中，所述的监控模块嵌入式设置在蓄电池本体上开的安装槽内，监控模块两端的外引电源线通过极柱螺栓分别连接蓄电池本体的正极和负极，监控模块上方设置有监控上盖将模块固定于安装槽内。

本发明智能电池监测装置包括一个或者至少二个电池盒，每个电池盒内均设置有多个带监控模块的蓄电池；其中：同一电池盒内的蓄电池通过铜连条相联接，相邻电池盒通过箱间连线相联接，通过所述铜连条及箱间连线将各蓄电池串联成一个完整的电流通路，且电流通路的前、后端连接正负引出线；所述的箱间连线上设置有采集蓄电池电流通路电流数据的电流传感器，且该电流传感器与所述监控模块均连接至数据处理端；所述的数据处理端包括一主控器和连接该主控器的云端服务器；所述的监控模块包括电压测量模块、内阻测量模块和温度测量模块，该监控模块采集的蓄电池电压、内阻和温度数据通过无线通讯传输至主控器；所述的主控器接收电压、内阻、温度及电流数据并处理后发送至云端服务器进行监测。

在其中一个实施例中，所述的箱间连线和正负引出线的接线端均设置有绝缘罩。

本发明智能电池监测系统包括电压测量模块、内阻测量模块、温度测量模块、电流测量模块、主控器和云端，其中：所述的电压测量模块、内阻测量模块和温度测量模块连接蓄电池本体，并将采集的蓄电池本体的电压、内阻和温度数据通过设置的无线通讯模块传输至主控器；所述的电流测量模块连接蓄电池本体，并将采集的蓄电池本体的充放电电流数据传输至主控器；所述的主控器连接云端，并将接收的来至电压测量模块、内阻测量模块、温度测量模块及电流测量模块的数据进行分析处理预判后，再将预判数据发送至云端显示和实时查看。

在其中一个实施例中，，所述的主控器包括电源电路、无线通讯电路、时钟电路、核心板单元和存储单元，该主控器承担蓄电池总电压、电流的监测。

在其中一个实施例中，，所述的主控器设有4G或wifi功能，其所测数据和预判结果通过4G或者wifi发送至云端。

本发明的优点及有益效果：

本发明蓄电池通过监控可以提前发现落后蓄电池，避免出现供电事故。通过内阻测量等，能提前发现寿命已达末期的电池，避免出现供电事故。而且监控模块设置在原蓄电池上，与蓄电池的一体化安装，不会增大蓄电池的最大体积，很好地适应现有的安装空间，同时也能满足轨道交通行业对振动和冲击的要求。

本发明监测系统采用无线通讯模块，电池间无线缆连接，美观、安全，安装、维护方便。监控模块功耗低，最大功耗仅0.3W，未测量时处于休眠状态，不会消耗蓄电池的电量。主控器具备可选的多种无线数据传输协议，如：4G、WIFI等，使蓄电池与云端服务器建立数据交互渠道。具备了本地或云端服务器服务，实现远程数据存储及分析。

附图说明

图1是本发明智能电池监测装置结构示意图。

图2是图1中电池盒侧视图。

图3是本发明智能电池分解结构示意图。

图4是图3装配结构示意图。

图5是本发明智能电池监测系统框图。

附图序号说明：

1、电池盒，2、箱间连线，3、绝缘罩，4、蓄电池，4-1、蓄电池本体，4-2、安装槽，4-3、监控模块，4-4、监控上盖，4-5、外引电源线，4-6、极柱螺栓，5、铜连条，6、正负引出线，7、电流传感器，8、主控器。

具体实施方式

本发明的设计和工作原理：

本发明蓄电池主要包括蓄电池本体和监测模块，监测模块的正极外引电源线一端与电池正极相连，监测模块的负极外引电源线一端与电池负极相连。监测模块包含电压测量模块、内阻测量模块、温度测量模块和无线通讯模块。本发明蓄电池的监测系统另配备电流测量模块、主控器和云端。主控器由电源电路、无线通讯电路、时钟电路、核心板单元、存储单元组成，承担电池组总电压、电流的监测。主控器对收集的数据进行分析处理，对电池组健康状态预判提示。

工作时，蓄电池设置多个成组，每个蓄电池内监控模块采集单体电池电压、内阻和温度，电流测量模块采集电池的充放电电流参数，主控器采集整组电池总电压，数据通过无线网络传输到主控器（内置时钟记录时间）进行优化分析处理，主控器对电池组健康状态预判提示，从而实现对蓄电池的在线智能监测。主控器具备4G或者wifi功能，将所测数据和健康状态提示通过4G或者wifi发送至云端服务器，收集的数据可以通过网页或者移动端实时查看，通过数据分析软件对监测数据进一步筛选、整理并生成监测报告。

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被认为是“设置”或“连接”在另一个元件上，它可以是直接设置或连接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文中所使用的所有的技术和科学术语与本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在于限制本发明。

实施例：

如图1、2所示，本智能电池监测装置包括两个电池盒1，每个电池盒1内均排布有有多个蓄电池4。每个电池盒1内的蓄电池4通过铜连条5相联接，两个电池盒1通过箱间连线2相联接，通过铜连5条及箱间连线2将两个电池盒1内的蓄电池依次串联成一个完整的电流通路。在电流通路的前、后端分别连接正负引出线6。上述箱间连线2和正负引出线6的接线端均设置有绝缘罩3。

如图1所示，在箱间连线2上设置有采集蓄电池电流通路电流数据的电流传感器7，且该电流传感器7与蓄电池4上由电压测量模块、内阻测量模块和温度测量模块组成的监控模块均连接至数据处理端。该数据处理端包括一主控器8和连接该主控器的云端服务器。

工作时，监控模块采集的蓄电池电压、内阻和温度数据通过无线通讯传输至主控器8，电流传感器7采集的蓄电池电流通路电流数据亦传输至主控器8，主控器8接收电压、内阻、温度及电流数据并处理后再发送至云端服务器进行监测。

具体的，如图3、4所示，蓄电池4包括蓄电池本体4-1和设置在蓄电池本体上的监控模块4-3。其中：监控模块4-3通过两端设置的外引电源线4-5连接蓄电池本体4-1的正、负极。监控模块4-3嵌入式设置在蓄电池本体4-1上开的安装槽4-2内。监控模块4-3两端的外引电源线4-5通过极柱螺栓4-6分别连接蓄电池本体4-1的正极和负极。监控模块4-3上方设置有监控上盖4-4将该模块固定于安装槽4-2内。

监控模块4-3包括电压测量模块、内阻测量模块和温度测量模块，各模块分别采集蓄电池本体4-1的电压、内阻和温度数据并传输至连接的主控器8及云端服务器。监控模块4-3的电压测量模块、内阻测量模块和温度测量模块采集的数据通过设置的无线通讯模块传输至主控器8及云端服务器。

如图5所示，本监测装置采用的监测系统包括电压测量模块、内阻测量模块、温度测量模块、电流测量模块、主控器和云端。每个独立的蓄电池本体上均连接电压测量模块、内阻测量模块和温度测量模块，各模块将采集的独立蓄电池本体的电压、内阻和温度数据通过设置的无线通讯模块传输至主控器。电流测量模块连接蓄电池本体或连接由多个蓄电池本体联接的电流通路上，电流测量模块将采集的蓄电池本体的充放电电流数据传输至主控器。主控器连接云端，并将接收的来至电压测量模块、内阻测量模块、温度测量模块及电流测量模块的数据进行分析处理预判后，再将预判数据发送至云端显示和实时查看。

具体的，主控器包括电源电路、无线通讯电路、时钟电路、核心板单元和存储单元，该主控器承担蓄电池总电压、电流的监测。且主控器设有4G或wifi功能，其所测数据和预判结果通过4G或者wifi发送至云端。

本发明所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (8)

1.一种智能电池，其特征在于包括蓄电池本体，和设置在蓄电池本体上的监控模块，其中：

所述的监控模块通过两端设置的外引电源线连接蓄电池本体的正、负极，该监控模块包括电压测量模块、内阻测量模块和温度测量模块，且所述各模块分别采集蓄电池本体的电压、内阻和温度数据并传输至连接的数据处理端。

2.根据权利要求1所述的智能电池，其特征在于所述的电压测量模块、内阻测量模块和温度测量模块采集的数据通过设置的无线通讯模块传输至数据处理端。

3.根据权利要求1所述的智能电池，其特征在于所述的监控模块嵌入式设置在蓄电池本体上开的安装槽内，监控模块两端的外引电源线通过极柱螺栓分别连接蓄电池本体的正极和负极，监控模块上方设置有监控上盖将模块固定于安装槽内。

4.根据权利要求1所述的智能电池监测装置，其特征在于包括一个或者至少二个电池盒，每个电池盒内均设置有多个带监控模块的蓄电池；其中：

同一电池盒内的蓄电池通过铜连条相联接，相邻电池盒通过箱间连线相联接，通过所述铜连条及箱间连线将各蓄电池串联成一个完整的电流通路，且电流通路的前、后端连接正负引出线6；

所述的箱间连线上设置有采集蓄电池电流通路电流数据的电流传感器，且该电流传感器与所述监控模块均连接至数据处理端；

所述的数据处理端包括一主控器和连接该主控器的云端服务器；

所述的监控模块包括电压测量模块、内阻测量模块和温度测量模块，该监控模块采集的蓄电池电压、内阻和温度数据通过无线通讯传输至主控器；

所述的主控器接收电压、内阻、温度及电流数据并处理后发送至云端服务器进行监测。

5.根据权利要求4所述的智能电池监测装置，其特征在于所述的箱间连线和正负引出线的接线端均设置有绝缘罩。

6.根据权利要求1所述的智能电池监测系统，其特征在于包括电压测量模块、内阻测量模块、温度测量模块、电流测量模块、主控器和云端，其中：

所述的电压测量模块、内阻测量模块和温度测量模块连接蓄电池本体，并将采集的蓄电池本体的电压、内阻和温度数据通过设置的无线通讯模块传输至主控器；

所述的电流测量模块连接蓄电池本体，并将采集的蓄电池本体的充放电电流数据传输至主控器；

所述的主控器连接云端，并将接收的来至电压测量模块、内阻测量模块、温度测量模块及电流测量模块的数据进行分析处理预判后，再将预判数据发送至云端显示和实时查看。

7.根据权利要求6所述的智能电池监测系统，其特征在于所述的主控器包括电源电路、无线通讯电路、时钟电路、核心板单元和存储单元，该主控器承担蓄电池总电压、电流的监测。

8.根据权利要求6所述的智能电池监测系统，其特征在于所述的主控器设有4G或wifi功能，其所测数据和预判结果通过4G或者wifi发送至云端。