CN107910924A - 一种能实现自动维护和故障处理的蓄电池管理方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种能实现自动维护和故障处理的蓄电池管理方法及系统。系统包含一台主充电机和等同于电池数量的副充电机及其配套的单电池测控单元。在常规蓄电池闭环充电技术的前提下，增加了当电池电量耗尽需要充电时，主充电机接入电池回路给电池进行串联充电，在该过程中电池的容量大部分充满，但是仍存在部分电池落后，充电不完全的情况，系统在主充电机工作结束之后进行检测，检测充电未达到额定容量的电池，然后通过控制副充电机的开关对为充满的电池进行小功率的充电。本发明可以解决电池组中每节电池容量不均匀以及充电过程中单节电池的分压不均匀等技术问题。
Description
技术领域
本发明属于电池管理技术领域。
背景技术
现今蓄电池的种类有多种，各种蓄电池的维护管理技术也有一定区别。以铅酸蓄电池为例，目前UPS行业中常使用的铅酸免维护电池常见的故障有“极板硫化”，“极板损伤”，“活性物质脱落”等。产生这些问题的原因与其日常使用和维护的方法有直接关系，现代的UPS通常采用双闭环的限流恒压充电方式对电池进行充电。较老式的恒流或恒压充电方式先进了一步,可自动控制充电电压在充电后期不至过高造成过充电,又保证了初充时电流不会过大,造成发热。因此,克服了老一代充电器充电质量差的问题,也一定程度上提高了充电的自动程度。双闭环限流恒压方式,在充电初期,电流限制在一定的范围内。待充电一段时间,电池端电压达到稳压点后,由于极化作用的积累,电池内电流迅速衰减。此时,自然过度到恒压小电流充电阶段,且一直保持这种浮充状态。针对于UPS电池的该问题，哈尔滨土木建筑设计院的傅东辉[1]、吴晓平等人分析了一种新型的电池管理技术-ABM，详细的介绍了双闭环充电系统的充电过程并在其的基础上提高了充电速度与充电质量、此外该充电系统的中带有了电池保护系统的使用也提高了电池的寿命。
艾默生iTrust UL33UPS电池管理方案[2]在常规的UPS电池管理系统的基础上增加温度的充电反馈算法，理论上增加了温度对电池寿命的影响，实际效果为验证。
徐俊亚[3]发明了一种蓄电池的不连续充电技术，在充电开始，采用变流控制电路，以蓄电池充电时的最大电流接受能力为依据设置最大充电电流；在充电器处于充电状态时，以间歇式的充电方式为蓄电池充电；最后，在蓄电池端电压上升至最高电压时，转换充电模式补充充电或对蓄电池进行养护。所述变流控制电路，包括变电流检测单元、分段延时控制单元或线性调节单元。
电能的高效储存与转化一直以来就是个难题，在当今的技术与成本的背景下，铅酸电池一直是众多领域内电能储存的重要设备。相应的蓄电池的充电管理技术也急待发展，此前蓄电池的充电基本上全是采用串联的充电方式，在通过MCU的各种算法控制其充电电压与电流来保护电池的寿命。但从根本上来说，串联充电无法解决电池组中每节电池容量不均匀以及充电过程中单节电池的分压不均匀问题，这两个问题是导致蓄电池落后现象产生的根本原因，而蓄电池的落后现象会导致电池组中的某一单节电池损坏失效，因而导致电池组内阻增大，容量下降。从用户的角度来看就显得电池“不经用”了。
发明内容
本发明的目的是提供一种能实现自动维护和故障处理的蓄电池管理方法及系统，以解决电池组中每节电池容量不均匀以及充电过程中单节电池的分压不均匀等技术问题。
为了实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种能实现自动维护和故障处理的蓄电池管理方法，该方法包含一台主充电机和等同于电池数量的副充电机及其配套的单电池测控单元；在常规蓄电池闭环充电技术的前提下，增加了当电池电量耗尽需要充电时，主充电机接入电池回路给电池进行串联充电；在主充电机工作结束之后进行检测，检测充电未达到额定容量的电池，然后通过控制副充电机的开关对为充满的电池进行小功率，即涓流的充电；当电池发生故障，自动的将落后的电池剔除在电池工作组之外，同时发出相应的告警。
一种能实现自动维护和故障处理的蓄电池管理系统，包括主充电机、副充电机、电池测控单元、充电检测电路、充电管理中心电路和继电器及开关；被充电电池串联后与主充电机连接，每个被充电电池两端并联接有电池检控单元和副充电机；所述电池检控单元的信号输出端均与充电管理中心电路的信号输入端连接，并联在主充电机两端的充电检测电路的信号输出端与充电管理中心电路的信号输入端连接；充电管理中心电路的控制信号输出端分别与串联在副充电机供电回路中的开关电路、控制主充电机回路通断的继电器连接；控制主充电机回路通断的继电器在大部分电池充满后，关断主充电机回路，之后在各个副充电机供电回路中的开关电路，根据对应电池的充电情况，接通对应的副充电机供电回路，完成涓流充电。
本发明的优点与积极效果：
本发明可以从根本上克服串联充电无法解决电池组中每节电池容量不均匀以及充电过程中单节电池的分压不均匀问题，消除了导致蓄电池落后现象产生的根本原因，减少电池组中的某一单节电池损坏失效，导致电池组内阻增大、容量下降的现象发生，最终延长电池的使用寿命。
附图说明
图1是本发明的系统工作原理框图。
具体实施方式
本发明所述的一种能实现自动维护和故障处理的蓄电池管理方法，该方法包含一台主充电机和等同于电池数量的副充电机及其配套的单电池测控单元；在常规蓄电池闭环充电技术的前提下，增加了当电池电量耗尽需要充电时，主充电机接入电池回路给电池进行串联充电；在主充电机工作结束之后进行检测，检测充电未达到额定容量的电池，然后通过控制副充电机的开关对为充满的电池进行小功率，即涓流的充电；当电池发生故障，自动的将落后的电池剔除在电池工作组之外，同时发出相应的告警。
本发明所述系统包含一台主充电机和等同于电池数量的副充电机及其配套的单电池测控单元。在常规蓄电池闭环充电技术的前提下，增加了当电池电量耗尽需要充电时，主充电机接入电池回路给电池进行串联充电，在该过程中电池的容量大部分充满，但是仍存在部分电池落后，充电不完全的情况，如果对这种状态不加处理，对电池的寿命来说是有很大的影响的。所以系统在主充电机工作结束之后进行检测，检测充电未达到额定容量的电池，然后通过控制副充电机的开关对为充满的电池进行小功率的充电。通过电池的主冲和涓流充电保证电池的寿命的同时，当电池发生故障，单电池测控单元自动的将落后的电池剔除在电池工作组之外，同时通过控制中心发出相应的告警。
充电检测电路由微控制器、温度传感器、电压传感器、电流传感器、故障电池剔除动作单元组成。微控制器采用PIC系列32位控制芯片，负责读取传感器参数，整理上传电池数据。温度传感器采用热电偶，负责对电池温度信息的采集。电流传感器采用霍尔电流环可以将电路的电流数据进行采集。电压传感器使用霍尔电压传感器负责采集电路的电压数据。故障电池剔除单元可以在电池发生故障的时候完成电池剔除工作组的工作。
充电管理中心主要由主控CPU、通讯单元和人机交互单元构成。人机交互单元采用按键和点阵显示屏来实现交互，使用者可以通过该单元进行对系统的观测和控制。主控CPU中存有系统的控制逻辑，CPU读取各个控制单元的上报数据，并对上报数据进行处理，之后将动作信息通过通讯单元下发到各控制器，完成对系统的管控。
本发明基于pic单片机搭建的充电管理中心软硬件设备，以及主路大功率主充电机串联充电以及局端单节电池带辅助充电机进行单独冲电的技术方案，以及发生单电池故障的情况下自动剔除在工作组之外，确保故障时电池供电的不间断。
Claims (2)
1.一种能实现自动维护和故障处理的蓄电池管理方法，其特征在于，该方法包含一台主充电机和等同于电池数量的副充电机及其配套的单电池测控单元；在常规蓄电池闭环充电技术的前提下，增加了当电池电量耗尽需要充电时，主充电机接入电池回路给电池进行串联充电；在主充电机工作结束之后进行检测，检测充电未达到额定容量的电池，然后通过控制副充电机的开关对为充满的电池进行小功率，即涓流的充电；当电池发生故障，自动的将落后的电池剔除在电池工作组之外，同时发出相应的告警。
2.一种能实现自动维护和故障处理的蓄电池管理系统，其特征在于，包括主充电机、副充电机、电池测控单元、充电检测电路、充电管理中心电路和继电器及开关；被充电电池串联后与主充电机连接，每个被充电电池两端并联接有电池检控单元和副充电机；所述电池检控单元的信号输出端均与充电管理中心电路的信号输入端连接，并联在主充电机两端的充电检测电路的信号输出端与充电管理中心电路的信号输入端连接；充电管理中心电路的控制信号输出端分别与串联在副充电机供电回路中的开关电路、控制主充电机回路通断的继电器连接；控制主充电机回路通断的继电器在大部分电池充满后，关断主充电机回路，之后在各个副充电机供电回路中的开关电路，根据对应电池的充电情况，接通对应的副充电机供电回路，完成涓流充电。
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