CN108258339A - 一种电池组自动监测系统及其监测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电池组自动监测系统及其监测方法，所述电池组自动监测系统包括由N个电池单体串联组成电池组，N个电池单体分别连接在N个监测端上，N个监测端分别与对应的N个电池监测模块连接，N个电池监测模块由一个控制模块控制，控制模块根据电池单体的状态控制电池监测模块，通信模块将每个电池单体的实时状态远程反馈给控制端，控制端远程控制电池监测模块。本发明的电池监测模块监测电池组中每个电池单体的使用状态、电量、充电状态和温度，达到对电池组自动检测的目的，并通过通信模块实时将电池组中每个电池单体的实时数据远程给控制端进行监控，也可以手动控制电池组，保证电池组的有效运行状态，避免不使用时电池单体损坏。

Description

一种电池组自动监测系统及其监测方法
技术领域
本发明涉及一种电池组监测装置，具体地说，涉及一种电池组自动监测系统及其监测方法。
背景技术
蓄电池是以放电方式输出电能，以充电方式吸收、恢复电能的一种电源。由于蓄电池是一种化学反应装置，内部的化学反应一般不易及时察觉，日常使用中的缺陷不会立即反应出来，因此蓄电池组的保养维护工作是至关重要的。对蓄电池组维护管理不当将直接影响蓄电池组的使用效益和寿命，甚至严重损坏蓄电池组，极端情况下还会导致安全事故。因此，对电池的检测与监控为电池的正常工作提供了可靠的保障。
发明内容
为了解决上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种电池组自动监测系统及其监测方法，以克服现有技术中的缺陷。
为了实现上述目的，本发明提供了一种电池组自动监测系统，所述电池组自动监测系统包括电池组、监测端、电池监测模块、控制模块、通信模块和控制端；其中，电池组，由N个电池单体串联组成，且N个电池单体分别连接在N个监测端上；监测端，用于外接电池单体，且N个监测端分别与对应的N个电池监测模块连接，以实现对每个电池单体的监测；电池监测模块，电池监测模块接收监测端的参数值，所述参数值为电池单体的使用状态、电量、充电状态和温度，且N个电池监测模块由一个控制模块控制；控制模块，控制模块接收N个电池监测模块的检测信号，所述检测信号包含每个电池单体的实时状态，控制模块对所述检测信号进行处理，并发送控制信号给一个或多个电池监测模块；通信模块，通信模块接收控制模块处理后的所述检测信号，并发送给控制端，用于远程通信；控制端，控制端通过通信模块发送命令信号给控制模块，进而远程控制电池监测模块，所述命令信号为在控制端设置的电池监测模块的监测参数。
作为对本发明所述的电池组自动监测系统的进一步说明，优选地，每个电池监测模块包括电池状态监测电路、电量监测电路、充电监测电路和温度监测电路；其中，电池状态监测电路，与电池单体连接，用于监测电池组是否处于使用状态；电量监测电路，与电池状态监测电路、充电监测电路和电池单体连接，用于监测电池单体的电量值；充电监测电路，与电量监测电路、温度监测电路和电池单体连接，用于对电池单体进行充电；温度监测电路，与充电监测电路和电池单体连接，用于测电池单体的温度，从而控制充电监测电路的充电电流。
作为对本发明所述的电池组自动监测系统的进一步说明，优选地，电池组处于使用状态时，电量监测电路监测到电池单体电量不足时发出提示信号，并通过控制模块和通信模块反馈到控制端。
作为对本发明所述的电池组自动监测系统的进一步说明，优选地，电池组处于使用状态时，电量监测电路监测到电池单体剩余5％电量后，电量监测电路触发充电监测电路对电池单体进行充电，当电池单体的电量处于充电上限值时，充电监测电路停止对电池单体进行充电。
作为对本发明所述的电池组自动监测系统的进一步说明，优选地，电池组处于非使用状态时，电量监测电路监测到电池单体的电量处于充电下限值时，电量监测电路触发充电监测电路对电池单体进行充电；电量监测电路监测到电池单体的电量处于半满状态时，电量监测电路触发充电监测电路停止对电池单体进行充电。
作为对本发明所述的电池组自动监测系统的进一步说明，优选地，电池单体在充电过程中，温度监测电路监测到电池单体的温度达到温度限值时，温度监测电路触发充电监测电路维持小电流充电方式，当电池温度下降到正常温度时，温度监测电路触发充电监测电路恢复恒流充电。
作为对本发明所述的电池组自动监测系统的进一步说明，优选地，所述电池组自动监测系统还包括备用电池、备用监测端和备用电池检测模块；其中，备用电池连接在备用监测端上，备用监测端与备用电池检测模块连接，备用电池检测模块与控制模块连接，用于自动切换到备用电池代替所述电池单体。
为了实现本发明的另一目的，本发明还提供了一种利用所述的电池组自动监测系统的监测方法，所述监测方法包括如下步骤：
步骤1)：电池状态监测电路监测电池组是否处于使用状态；
步骤2)：电池组处于使用状态时，N个电量监测电路分别监测N个电池单体的电量值，并实时反馈给控制模块，控制模块通过通信模块远程发送给控制端；
步骤3)：电池单体的电量值不足时，由控制端控制充电监测电路对电池单体进行充电，或者在剩余5％电量后充电监测电路自动对电池单体进行充电；
步骤4)：电池单体充电过程中，温度监测电路实时监测电池单体的温度并实时反馈给控制模块，当温度由正常温度达到温度限值时，温度监测电路维持小电流充电方式，当电池温度下降到正常温度时，恢复恒流充电；
步骤5)：电池单体的电量值处于充电上限值时，充电监测电路(33)停止对电池单体进行充电，并将充电时间反馈给控制模块。
作为对本发明所述的监测方法的进一步说明，优选地，如果某一电池单体与其他电池单体的电量值相差20％以上，控制模块切断该电池单体的监测端。
作为对本发明所述的监测方法的进一步说明，优选地，控制模块通过通信模块与控制端远程连接，以实现在控制端监测电池组。
本发明的电池监测模块监测电池组中每个电池单体的使用状态、电量、充电状态和温度，达到对电池组自动检测的目的，并通过通信模块实时将电池组中每个电池单体的实时数据远程给控制端进行监控，也可以手动控制电池组，保证电池组的有效运行状态，避免不使用时电池单体损坏。
附图说明
图1为本发明的电池组自动监测系统的结构示意图；
图2为本发明的电池监测模块的结构示意图。
具体实施方式
为了能够进一步了解本发明的结构、特征及其他目的，现结合所附较佳实施例附以附图详细说明如下，本附图所说明的实施例仅用于说明本发明的技术方案，并非限定本发明。
如图1所示，图1为本发明的电池组自动监测系统的结构示意图；所述电池组自动监测系统包括电池组1、监测端2、电池监测模块3、控制模块4、通信模块5和控制端6；其中，电池组1，由N个电池单体串联组成，且N个电池单体分别连接在N个监测端2上；监测端2，用于外接电池单体，且N个监测端2分别与对应的N个电池监测模块3连接，设置监测端与每一个电池单体进行连接，以实现对每个电池单体的监测，保证了电池组中每个电池单体的数据的准确性，通过监测端对电池单体单独控制能及时得知损坏的电池单体，而不影响其他电池单体的监测；
电池监测模块3用于监测外接在监测端2的电池单体的使用状态、电量、充电状态和温度，电池监测模块3接收监测端2的参数值，所述参数值为电池单体的使用状态、电量、充电状态和温度，且N个电池监测模块3由一个控制模块4控制；控制模块4接收N个电池监测模块3的检测信号，所述检测信号包含每个电池单体的实时状态，控制模块4对所述检测信号进行处理，并发送控制信号给一个或多个电池监测模块3，控制模块4是根据每个电池单体的实时状态反馈来控制相应的电池监测模块3的；通信模块5接收控制模块4处理后的所述检测信号，并发送给控制端6，用于远程通信，通信模块5将控制模块4获取的每个电池单体的实时状态远程反馈给控制端6，以实现对电池的多重检测机制；控制端6通过通信模块5发送命令信号给控制模块4，进而远程控制电池监测模块3，所述命令信号为在控制端6设置的电池监测模块3的监测参数，在控制端6设置电池监测模块3的监测参数以及参数的阈值，并通过通信模块5和控制模块4远程控制电池监测模块3，根据电池组的实际情况调整对其检测的程度，以便在误操作或其他的情况下能及时进行调整，在控制端可以手动控制电池组，保证电池组的有效运行状态，对损坏的电池单体可以尽早采取处理办法。
优选地，所述电池组自动监测系统还包括备用电池7、备用监测端8和备用电池检测模块9；其中，备用电池7连接在备用监测端8上，备用监测端8与备用电池检测模块9连接，备用电池检测模块9与控制模块4连接，用于自动切换到备用电池代替所述电池单体，当电池组1中某一个电池单体短路时，控制模块4根据电池监测模块3的检测信号可以立即发现，控制模块4发送控制信号控制该短路电池的电池监测模块3处于睡眠状态，监测端2不停止对电池单体的实时监测，监测端2直接发送参数值给控制模块4；同时，控制模块4发送紧急启动信号给备用电池检测模块9，以及发送报警信号给控制端6，备用电池检测模块9内的智能开关闭合，以使备用电池7代替该短路电池工作，因此，实现了自动切换到备用电池，根据实际需要可以配置多个备用电池；当该短路电池恢复使用时，控制模块4接收到监测端2的参数值正常，控制模块4发送停止紧急启动信号给备用电池检测模块9，备用电池检测模块9内的智能开关打开，备用电池7处于睡眠状态，此时备用电池检测模块9接收备用监测端8的参数值，该参数值为备用电池7的使用状态、电量、充电状态和温度，以对备用电池7进行充电或维护。
请参看图2，图2为本发明的电池监测模块的结构示意图；每个电池监测模块3包括电池状态监测电路31、电量监测电路32、充电监测电路33和温度监测电路34；其中，电池状态监测电路31，与电池单体连接，用于监测电池组1是否处于使用状态；电量监测电路32，与电池状态监测电路31、充电监测电路33和电池单体连接，用于监测电池单体的电量值；充电监测电路33，与电量监测电路32、温度监测电路34和电池单体连接，用于对电池单体进行充电；温度监测电路34，与充电监测电路33和电池单体连接，用于测电池单体的温度，从而控制充电监测电路33的充电电流。电池组1处于使用状态时，电量监测电路32监测到电池单体电量不足时发出提示信号，并通过控制模块4和通信模块5反馈到控制端6。电池组1处于使用状态时，电量监测电路32监测到电池单体剩余5％电量后，电量监测电路32触发充电监测电路33对电池单体进行充电，当电池单体的电量处于充电上限值时，充电监测电路33停止对电池单体进行充电。电池组1处于非使用状态时，电量监测电路32监测到电池单体的电量处于充电下限值时，电量监测电路32触发充电监测电路33对电池单体进行充电；电量监测电路32监测到电池单体的电量处于半满状态时，电量监测电路32触发充电监测电路33停止对电池单体进行充电。电池单体在充电过程中，温度监测电路34监测到电池单体的温度达到温度限值时，温度监测电路34触发充电监测电路33维持小电流充电方式，当电池温度下降到正常温度时，温度监测电路34触发充电监测电路33恢复恒流充电。
同理，备用电池检测模块9也包括电池状态监测电路、电量监测电路、充电监测电路和温度监测电路；其中电池状态监测电路监测备用电池7是否处于使用状态，电量监测电路监测备用电池7的电量值，充电监测电路对备用电池7进行充电，并监测充电的多少，温度监测电路监测备用电池7的充电温度；电池组1处于使用状态时，某一电池单体的电量监测电路32监测到该电池单体短路时，通过控制模块4和通信模块5反馈到控制端6，同时控制模块4控制备用电池7代替该电池单体工作。
本发明还提供了一种利用所述的电池组自动监测系统的监测方法，所述监测方法包括如下步骤：
步骤1)：电池状态监测电路31监测电池组1是否处于使用状态。
电池组1由N个电池单体串联组成，对每一个电池单体接入单独的监测端2，每个监测端2与独立的电池监测模块3连接，电池组1在使用状态时，可以进行周期性地有效充电，保证电池组的正常运行，而在电池组在不使用状态时，由于电池组的自放电效应，不及时进行有效处理会对电池组造成损坏，降低电池组的使用期限，因此，先利用电池状态监测电路31监测电池组1是否处于使用状态，在对电池组进行相应的充电控制，以保证电池组的有效使用时间更持久。
步骤2)：电池组1处于使用状态时，N个电量监测电路32分别监测N个电池单体的电量值，并实时反馈给控制模块4，控制模块4通过通信模块5远程发送给控制端6。
另外，电池组1处于非使用状态时，电量监测电路32同样将监测的电池单体的电量值反馈给控制模块4，控制模块4通过通信模块5远程发送给控制端6，以及时了解电池组中所有电池单体。
步骤3)：电池单体的电量值不足时，由控制端6控制充电监测电路33对电池单体进行充电，或者在剩余5％电量后充电监测电路33自动对电池单体进行充电。
由于电池组1处于使用状态时，电池单体处于活跃的充电放电状态，对电池单体的损害程度不大，所以可以通过控制端6远程控制是否充电，但为了保证意外的情况发生，在剩余5％电量后充电监测电路33自动对电池单体进行充电，避免经常超低电量充电对电池组的损害。
步骤4)：电池单体充电过程中，温度监测电路34实时监测电池单体的温度并实时反馈给控制模块4，当温度由正常温度达到温度限值时，温度监测电路34维持小电流充电方式，当电池温度下降到正常温度时，恢复恒流充电。
温度监测电路34采用一个电压比较器和二极管串联来达到控制温度的效果，在电压比较器的正相输入端接入用于温度检测的控制回路，在正常温度时，电压比较器的正相输入端电位比反相输入端高，输出为高电平，二极管截止，温度监测电路34以恒流控制充电监测电路33对电池充电，当电池单体温度升高到一定温度时，电压比较器的正相输入端电位比反相输入端低，二极管导通，充电监测电路33输出为恒压，维持小电流充电方式，电池的温度也随之下降。同理，当电池温度下降到先前温度时，又恢复恒流充电，以此保证电池组1中每个电池单体在正常的温度范围内充电，降低对电池组1的损害。优选地，如果某一电池单体与其他电池单体的电量值相差20％以上，控制模块4直接切断该电池单体的监测端2。
步骤5)：电池单体的电量值处于充电上限值时，充电监测电路33停止对电池单体进行充电，并将充电时间反馈给控制模块4。控制模块4通过通信模块5与控制端6远程连接，以实现在控制端6监测电池组1。
充电监测电路33包括接在电池单体两端的电位器，电位器电连接于运算放大器的正相输入端，运算放大器的输出端连接一个晶闸管A，但电池充满电后使得充电监测电路33停止对电池单体停电，而且在电池单体的正极连接晶闸管B，用于控制开始充电，电池组1中的每个电池单体在充电时，接入的充电电源变经变压器降压后，再经整流滤波后形成直流电压，分别加到晶闸管B上，当该电压触发晶闸管B后给电池单体充电，当充电到达充电上限值时，电池两端的电压上升，使电位器的滑片电压上升，运算放大器的正端电压上升，运算放大器输出高电平使晶闸管A导通，停止充电。
本发明的电池监测模块监测电池组中每个电池单体的使用状态、电量、充电状态和温度，达到对电池组自动检测的目的，并通过通信模块实时将电池组中每个电池单体的实时数据远程给控制端进行监控，也可以手动控制电池组，保证电池组的有效运行状态，避免不使用时电池单体损坏。
需要声明的是，上述发明内容及具体实施方式意在证明本发明所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定。本领域技术人员在本发明的精神和原理内，当可作各种修改、等同替换或改进。本发明的保护范围以所附权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种电池组自动监测系统，其特征在于，所述电池组自动监测系统包括电池组(1)、监测端(2)、电池监测模块(3)、控制模块(4)、通信模块(5)和控制端(6)；其中，
电池组(1)，由N个电池单体串联组成，且N个电池单体分别连接在N个监测端(2)上；
监测端(2)，用于外接电池单体，且N个监测端(2)分别与对应的N个电池监测模块(3)连接，以实现对每个电池单体的监测；
电池监测模块(3)，电池监测模块(3)接收监测端(2)的参数值，所述参数值为电池单体的使用状态、电量、充电状态和温度，且N个电池监测模块(3)由一个控制模块(4)控制；
控制模块(4)，控制模块(4)接收N个电池监测模块(3)的检测信号，所述检测信号包含每个电池单体的实时状态，控制模块(4)对所述检测信号进行处理，并发送控制信号给一个或多个电池监测模块(3)；
通信模块(5)，通信模块(5)接收控制模块(4)处理后的所述检测信号，并发送给控制端(6)，用于远程通信；
控制端(6)，控制端(6)通过通信模块(5)发送命令信号给控制模块(4)，进而远程控制电池监测模块(3)，所述命令信号为在控制端(6)设置的电池监测模块(3)的监测参数。
2.如权利要求1所述的电池组自动监测系统，其特征在于，每个电池监测模块(3)包括电池状态监测电路(31)、电量监测电路(32)、充电监测电路(33)和温度监测电路(34)；其中，
电池状态监测电路(31)，与电池单体连接，用于监测电池组(1)是否处于使用状态以及是否短路；
电量监测电路(32)，与电池状态监测电路(31)、充电监测电路(33)和电池单体连接，用于监测电池单体的电量值；
充电监测电路(33)，与电量监测电路(32)、温度监测电路(34)和电池单体连接，用于对电池单体进行充电；
温度监测电路(34)，与充电监测电路(33)和电池单体连接，用于测电池单体的温度，从而控制充电监测电路(33)的充电电流。
3.如权利要2所述的电池组自动监测系统，其特征在于，电池组(1)处于使用状态时，电量监测电路(32)监测到电池单体电量不足时发出提示信号，并通过控制模块(4)和通信模块(5)反馈到控制端(6)。
4.如权利要求2所述的电池组自动监测系统，其特征在于，电池组(1)处于使用状态时，电量监测电路(32)监测到电池单体剩余5％电量后，电量监测电路(32)触发充电监测电路(33)对电池单体进行充电，当电池单体的电量处于充电上限值时，充电监测电路(33)停止对电池单体进行充电。
5.如权利要求2所述的电池组自动监测系统，其特征在于，电池组(1)处于非使用状态时，电量监测电路(32)监测到电池单体的电量处于充电下限值时，电量监测电路(32)触发充电监测电路(33)对电池单体进行充电；电量监测电路(32)监测到电池单体的电量处于半满状态时，电量监测电路(32)触发充电监测电路(33)停止对电池单体进行充电。
6.如权利要求2所述的电池组自动监测系统，其特征在于，电池单体在充电过程中，温度监测电路(34)监测到电池单体的温度达到温度限值时，温度监测电路(34)触发充电监测电路(33)维持小电流充电方式，当电池温度下降到正常温度时，温度监测电路(34)触发充电监测电路(33)恢复恒流充电。
7.如权利要求1所述的电池组自动监测系统，其特征在于，所述电池组自动监测系统还包括备用电池(7)、备用监测端(8)和备用电池检测模块(9)；其中，备用电池(7)连接在备用监测端(8)上，备用监测端(8)与备用电池检测模块(9)连接，备用电池检测模块(9)与控制模块(4)连接，用于自动切换到备用电池代替所述电池单体。
8.一种利用如权利要求1-7任一所述的电池组自动监测系统的监测方法，其特征在于，所述监测方法包括如下步骤：
步骤1)：电池状态监测电路(31)监测电池组(1)是否处于使用状态；
步骤2)：电池组(1)处于使用状态时，N个电量监测电路(32)分别监测N个电池单体的电量值，并实时反馈给控制模块(4)，控制模块(4)通过通信模块(5)远程发送给控制端(6)；
步骤3)：电池单体的电量值不足时，由控制端(6)控制充电监测电路(33)对电池单体进行充电，或者在剩余5％电量后充电监测电路(33)自动对电池单体进行充电；
步骤4)：电池单体充电过程中，温度监测电路(34)实时监测电池单体的温度并实时反馈给控制模块(4)，当温度由正常温度达到温度限值时，温度监测电路(34)维持小电流充电方式，当电池温度下降到正常温度时，恢复恒流充电；
步骤5)：电池单体的电量值处于充电上限值时，充电监测电路(33)停止对电池单体进行充电，并将充电时间反馈给控制模块(4)。
9.如权利要求8所述的监测方法，其特征在于，如果某一电池单体与其他电池单体的电量值相差20％以上，控制模块(4)切断该电池单体的监测端(2)。
10.如权利要求8所述的监测方法，其特征在于，控制模块(4)通过通信模块(5)与控制端(6)远程连接，以实现在控制端(6)监测电池组(1)。
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