CN108008318A - 应用于在线蓄电池组中电池状态的监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于在线蓄电池组中电池状态的监测系统，包括：数据采集模块、激励产生模块、同步采集信号线、同步通道使能线、激励线、测量线。其中数据采集模块包括切换单元、隔离单元、电压处理单元、采集单元、单片机、通信单元、隔离电源、内阻处理单元；激励产生模块包括隔离电源、激励单元、单片机、隔离单元、切换单元。本发明可以通过数据采集模块和激励产生模块的联动控制实现激励和采集的同步切换，实时收集蓄电池的电池信息而对蓄电池实现实时监控，了解各个蓄电池的状态，无需对蓄电池进行大电流放电测试，减少工作量，提高工作效率，并且布线简单，通过对器件的复用，有效降低成本。

Description

应用于在线蓄电池组中电池状态的监测系统

技术领域

本发明属于蓄电池技术领域，具体是一种应用于在线蓄电池组中电池状态的监测系统。

背景技术

现有在线浮充状态下的蓄电池组中电池状态监测往往采用脱机大电流放电的方式，在季度性的例行巡检中采集一次蓄电池参数，以此来判断蓄电池的好坏，放电测试需耗费工作人员工作量、影响蓄电池的正常寿命，并且不能实时掌握蓄电池的状态，当发生紧急状况时，容易造成火灾等影响；

而目前在线式蓄电池监测装置为了测量的准确性，多采用模块化设计，每个模块的供电从所测量的电池取得，每个模块集成了电池激励单元和采集单元，仅仅能采集四到六个蓄电池的电压、内阻参数，更多的电池会导致测量电压的不准确性，耐压器件的使用会增大成本；对于一组104节2V的蓄电池系统，往往需要采用52个这样的模块；这种系统存在着不一致的电流消耗，使用一段时间后会导致电池差异性扩大；且其受到器件精度的限制，数据一致性和重复性不好、现场布线复杂、价格昂贵等等，难以大规模推广。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于在线蓄电池组中电池状态的监测系统，用于解决现有技术中进行放电测试需耗费工作人员工作量、影响蓄电池的正常寿命、监测精度不高、布线复杂、价格昂贵等问题。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种应用于在线蓄电池组中电池状态的监测系统，包括：数据采集模块，与被测N级蓄电池通过测量线连接，用于从所连接的所述蓄电池上收集监测数据；所述监测数据中包括蓄电池的电压值和内阻值；多个所述蓄电池构成一个电池串，电池串接在充电机上；所述测量线为导线，与电池的连接方式为每个电池接一根导线，电池串两端附加一根，共N+1根；激励产生模块，与所述N级蓄电池通过激励线连接，用于给所连接的所述蓄电池产生激励信号；所述激励线为导线，与电池的连接方式为每M个电池接一个，电池串两端附加一个，M可以为1。

所述数据采集模块包括一个隔离电源，用于使数据采集模块的内部电源与外部供电电源是电气隔离的；

所述数据采集模块还包括一个切换单元，用于切换被测的电池，使之接入后端测量系统；

所述数据采集模块还包括一个电压处理单元，用于调整被测电池的直流电压，使之满足模拟/数字转换的量程限制；

所述数据采集模块还包括一个内阻处理单元，用于被测电池的激励响应信号，使之滤除噪声和满足模拟/数字转换的量程限制；

所述数据采集模块还包括一个采集单元，用于把直流电压信号/激励响应信号通过模拟/数字转换变成数字信号；

所述数据采集模块还包括一个隔离单元，用于接收所述激励产生模块的同步采集信号；

所述数据采集模块还包括一个通信单元，用于数据采集模块与外界的信息交互；

所述数据采集模块还包括一个单片机，用于控制数据采集模块的运行；

所述激励产生模块包括一个隔离电源，用于使激励产生模块的内部电源与外部供电电源是电气隔离的；

所述激励产生模块还包括一个激励单元，用于产生激励信号给所述蓄电池；

所述激励产生模块还包括一个切换单元，用于切换被激励的电池，使之接入激励系统；

所述激励产生模块还包括一个单片机，用于控制数据采集模块的运行；

所述激励产生模块还包括一个隔离单元，用于接收来自所述数据采集模块的同步通道使能信号；

本发明与现有技术相比，其显著优点：（1）可以通过实时收集到蓄电池的电池信息（例如包括电压值、内阻值等）而对蓄电池实现实时监控，了解各个蓄电池的状态，从而后续可以对出现异常的问题电池采取例如更换等操作，确保各个蓄电池处于正常状态并在需要时正常供电。（2）无需对蓄电池进行放电测试，减少工作量，提高监测精度及工作效率。（3）布线简单，降低成本。

附图说明

图1是本发明应用于在线蓄电池组中电池状态的监测系统的功能框图。

图2是本发明的测量线与被测电池接法。

图3是本发明的激励线与被测电池接法。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

本发明一种应用于在线蓄电池组中电池状态的监测系统，可以通过实时收集到蓄电池的电池信息（例如包括电压值、内阻值）而对蓄电池实现实时监控，了解各个蓄电池的状态。

图1是本发明蓄电池状态的监测系统的功能框图。如图1所示，所述在监测系统包括：数据采集模块15、激励产生模块1、同步采集信号线16、同步通道使能线17、激励线18、测量线19。

其中数据采集模块15包括切换单元7、隔离单元8、电压处理单元9、采集单元10、单片机11、通信单元12、隔离电源13、内阻处理单元14；

其中激励产生模块1包括隔离电源2、激励单元3、单片机4、隔离单元5、切换单元6；

数据采集模块15是与待测的蓄电池通过测量线19连接，用于从所连接的蓄电池上收集监测数据。监测数据中包括蓄电池的电压值和内阻值。

在本实施例中，蓄电池为备用电源系统中广泛使用作为后备电源的铅酸蓄电池、锂电池等。任一个数据采集模块可连接的蓄电池的数目为一个或多个（不少于56个），在实际应用中，为降低成本，所接蓄电池越多成本越低；数据采集模块与蓄电池通过测量线19连接，接法如图2所示，测量线19跨接于每一节电池两端；通过数据采集模块15内部的切换单元7的切换，一次只能选中电池串的一个单体电池，使之接入后端的电压处理单元9和内阻处理单元14，并被采集单元10采集。

激励产生模块1是与待测的蓄电池通过激励线18连接，用于对蓄电池产生激励信号，具体接法如图3所示，激励线18跨接于电池组两端，电池组可以是一节、也可以是多节；为降低充电机影响，此处电池组中电池越少测量值约精确；

通过激励产生模块1内部的切换单元6的切换，一次选中一个电池组，使之接入激励单元3，从而激励单元3的激励信号加到电池组上。

数据采集模块15与激励产生模块1通过同步采集信号线16和同步通道使能线17连接；其中同步采集信号线16通过隔离单元8接入数据采集模块15；同步通道使能线17通过隔离单元5接入激励产生模块1。

具体工作原理是：

当数据采集模块15中的单片机11通过通信单元12接到上位机的采集电压指令后，单片机11控制切换单元7，每次接入一节电池到后端的电压处理单元9中，从而被采集单元10采集；数据存储在单片机11中，经通信单元12传送给上位机；

当数据采集模块15中的单片机11通过通信单元12接到上位机的采集内阻指令后，单片机11通过同步通道使能线17传送现有的采集电池通道信息给激励产生模块1，激励产生模块1控制切换单元6切换激励单元3信号到应该被激励的电池组（含要被测的电池）两端，从而使被测的电池被激励；数据采集模块15中的单片机11控制切换单元7，每次接入一节电池到后端的内阻处理单元14中，从而被采集单元10采集；数据存储在单片机11中，经通信单元12传送给上位机；

综上所述，本发明提供的蓄电池状态的监测系统，可以通过实时收集到蓄电池的电池信息（例如包括电压值、内阻值、电流值以及温度等）而对蓄电池实现实时监控，了解各个蓄电池的状态，从而后续可以对出现异常的问题电池采取例如更换等操作，确保各个蓄电池处于正常状态并在需要时正常供电，相对于现有技术，无需对蓄电池进行放电测试，减少工作量，提高监测精度及工作效率。

并且本发明通过两套模块即可实现多个电池的采集，通过切换开关的使用，大大减少了激励单元/电压处理/内阻处理等元器件的使用，并且接线简单，有效降低了成本。

Claims (14)

1.一种应用于在线蓄电池组中电池状态的监测系统，其特征在于包括：

数据采集模块（15），与被测N级蓄电池通过测量线连接，用于从所连接的蓄电池上收集监测数据；监测数据中包括蓄电池的电压值和内阻值；多个蓄电池构成一个电池串，电池串接在充电机上；

测量线（19）为导线，与电池的连接方式为每个电池接一根导线，电池串两端附加一根，共N+1根；

激励产生模块（1），与N级蓄电池通过激励线连接，用于给所连接的蓄电池产生激励信号；

激励线（18）为导线，与电池的连接方式为每M个电池接一个，电池串两端附加一个，M≥1。

2.根据权利要求1所述的应用于在线蓄电池组中电池状态的监测系统，其特征在于：所述数据采集模块包括一个隔离电源（13），用于使数据采集模块的内部电源与外部供电电源电气隔离。

3.根据权利要求1或2所述的应用于在线蓄电池组中电池状态的监测系统，其特征在于：所述数据采集模块还包括一个切换单元（7），用于切换被测的电池，使之接入后端测量系统。

4.根据权利要求3所述的应用于在线蓄电池组中电池状态的监测系统，其特征在于，还包括：所述数据采集模块还包括一个电压处理单元（9），用于调整被测电池的直流电压，使之满足模拟/数字转换的量程限制。

5.根据权利要求4所述的应用于在线蓄电池组中电池状态的监测系统，其特征在于：所述数据采集模块还包括一个内阻处理单元（14），用于调整被测电池的激励响应信号，使之滤除噪声和满足模拟/数字转换的量程限制。

6.根据权利要求5所述的应用于在线蓄电池组中电池状态的监测系统，其特征在于：所述数据采集模块还包括一个采集单元（10），用于把直流电压信号/激励响应信号通过模拟/数字转换变成数字信号。

7.根据权利要求6所述的应用于在线蓄电池组中电池状态的监测系统，其特征在于：所述数据采集模块还包括一个隔离单元（8），用于接收激励产生模块的同步采集信号。

8.根据权利要求7所述的应用于在线蓄电池组中电池状态的监测系统，其特征在于：所述数据采集模块还包括一个通信单元（12），用于数据采集模块与外界的信息交互。

9.根据权利要求8所述的应用于在线蓄电池组中电池状态的监测系统，其特征在于：所述数据采集模块还包括一个单片机（11），用于控制数据采集模块的运行。

10.根据权利要求1所述的应用于在线蓄电池组中电池状态的监测系统，其特征在于：所述激励产生模块包括一个隔离电源（2），用于使激励产生模块的内部电源与外部供电电源电气隔离。

11.根据权利要求1或10所述的应用于在线蓄电池组中电池状态的监测系统，其特征在于：所述激励产生模块还包括一个激励单元（3），用于产生激励信号给蓄电池。

12.根据权利要求11所述的应用于在线蓄电池组中电池状态的监测系统，其特征在于：所述激励产生模块还包括一个第一切换单元（6），用于切换被激励的电池，使之接入激励系统。

13.根据权利要求12所述的应用于在线蓄电池组中电池状态的监测系统，其特征在于：所述激励产生模块还包括一个单片机（4），用于控制激励产生模块的运行。

14.根据权利要求13所述的应用于在线蓄电池组中电池状态的监测系统，其特征在于：所述激励产生模块还包括一个隔离单元（5），用于接收来自数据采集模块的同步通道使能信号。