CN109901061A - 一种电池信息采集监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电池信息采集监测系统，包括蓄电池，还包括有：与蓄电池连接并对蓄电池的内阻、温度以及电解液比重参数进行数据采集的数据采集单元、电连接于数据采集单元以对内阻、温度以及电解液比重参数依次进行分析处理以判断是否属于硫化情况的数据处理单元；数据处理单元预设有内阻基准信号、温度基准范围区间以及电解液比重基准信号；当实时内阻大于内阻基准信号，实时温度信号处于温度基准范围区间内，实时电解液比重信号小于电解液比重基准信号，判断该蓄电池为极板硫化。本发明具有判断蓄电池是否发生极板硫化的效果。
Description
技术领域
本发明涉及电池监测技术领域，更具体地说它涉及一种电池信息采集监测系统。
背景技术
电池的正级材料与负极材料间是有化学物质存在的，也正是这些化学物质才使正负极材料与之反应形成电位差，也就是电池才有了输入电能，但因为这个物质不可能是超导材料，所以电池一定会有内阻。
蓄电池长期充电不足或放电后长时间未充电，极板上会产生一层白色的粗晶粒硫酸铅，这种现象称为“硫酸铅化”，简称“硫化”。这种粗而坚硬的硫酸铅晶粒导电性差，体积大，会堵塞活性物质的孔隙，阻碍电解液的渗透和扩散，使蓄电池的内阻增加，启动时不能供给足够的启动电流。除了极板硫化以外，电解液失水以及温度降低等因素均会引起内阻变大，现有技术中不能对蓄电池是否发生硫化进行准确的判断，导致错过可修复的时间段，蓄电池的容量下降，蓄电池使用寿命缩短，造成资源上的浪费。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种电池信息采集监测系统，具有判断蓄电池是否发生极板硫化的效果。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种电池信息采集监测系统，包括蓄电池，还包括有：与所述蓄电池连接并对所述蓄电池的内阻、温度以及电解液比重参数进行数据采集的数据采集单元、电连接于所述数据采集单元以对内阻、温度以及电解液比重参数依次进行分析处理以判断是否属于硫化情况的数据处理单元；所述数据处理单元预设有内阻基准信号、温度基准范围区间以及电解液比重基准信号；当实时内阻大于内阻基准信号时，所述数据采集单元对蓄电池进行实时温度检测并输出实时温度信号，通过所述数据处理单元以将实时温度信号是否处于温度基准范围区间内进行判断，若处于温度基准范围区间，所述数据采集单元对蓄电池进行电解液比重检测并输出实时电解液比重信号，通过所述数据处理单元以将实时电解液比重信号是否小于电解液比重基准信号进行判断，若实时电解液比重信号小于电解液比重基准信号，判断该蓄电池为极板硫化。
通过采用上述技术方案，对蓄电池的内阻进行实时监测，当实时内阻信号大于内阻基准信号时，判定为该蓄电池的内阻上升且影响正常使用，再对温度进行检测，当温度在预定的温度基准范围区间时，可排除温度对蓄电池内阻的影响，再将实时电解液比重信号与电解液比重基准信号相比较，当实时电解液比重信号小于电解液比重基准信号时，判断该蓄电池发生极板硫化，因为基板硫化具有显著的特点就是内阻上升和电解液比重下降，而蓄电池过放电就会导致电解液比重下降，如果直接检测电解液比重，则需要多次进行后续工作步骤，导致测量次数上升，所以先检测内阻，当内阻上升后再排除温度的原因，因为一天之间本身就存在温差变化，为减少无谓的工作量，所以不能第一步直接测量温度，如果内阻已经上升，就需要排除温度对内阻的影响，因此判断实时温度信号是否在温度基准范围区间内，最后再检测电解液比重，在排除温度这一因素的情况下，同时满足内阻上升和电解液比重下降的情况为蓄电池极板硫化，这种方式具有准确、节能以及高效的效果。
本发明进一步设置为：所述数据处理单元包括有内阻比较模块、温度比较模块以及比重比较模块，所述温度比较模块预设有温度上限值信号、温度下限值信号以及温度基准信号并根据温度上限值信号、温度下限值信号以及温度基准信号形成的温度基准范围区间，当数据采集单元对蓄电池进行实时温度检测并输出实时温度信号，通过所述温度比较模块判断该实时温度信号是否大于温度基准信号，若实时温度信号大于温度基准信号，所述数据采集单元对蓄电池进行比重检测并输出比重信号；若实时温度信号小于温度基准信号，再通过所述温度比较模块判断实时温度信号是否小于温度上限值信号并大于温度下限值信号，温度基准信号是否小于温度上限值信号并大于温度下限值信号，若实时温度信号和温度基准信号均小于温度上限值信号并大于温度下限值信号，所述数据采集单元对蓄电池进行比重检测并输出比重信号。
通过采用上述技术方案，因为温度升高，蓄电池的内阻降低，所以当实时温度信号大于温度基准信号时，表面该蓄电池的内阻上升与温度无关，当实时温度信号小于温度基准信号时，表明该蓄电池内阻上升可能是因为温度降低，再将实时温度信号和温度基准信号均与温度上限值信号、温度下限值信号比较，当温度基准信号和实时温度信号均处于这个范围内时，温度对内阻的影响较小，且该范围内的正常蓄电池的最大内阻小于内阻基准信号，可排除该蓄电池的内阻升高是因为受到温度的影响这一情况。
本发明进一步设置为：还包括有数据输出单元，所述数据输出单元包括有电连接于数据处理单元并在判断该蓄电池为极板硫化时以输出硫化信号的硫化输出模块，所述硫化输出模块电连接有响应于硫化信号以对蓄电池进行硫化处理的硫化处理模块。
通过采用上述技术方案，当判定为极板硫化后，硫化处理模块自动启动，并通过用大电流5h率以内电流，对电池充电至稍过充状态，然后放电30％，如此反复数次的方式对蓄电池进行修复，及时修复蓄电池，避免蓄电池极板硫化加重导致蓄电池报废，延长蓄电池的使用寿命。
本发明进一步设置为：所述数据采集单元包括有：内阻检测模块、温度检测模块、比重检测模块；所述硫化处理模块与所述内阻比较模块电连接，所述硫化处理模块分别与所述内阻比较模块、内阻检测模块、所述比重比较模块以及比重检测模块电连接；当硫化处理模块修复完成后，所述内阻检测模块实时对蓄电池的内阻进行实时检测，所述内阻比较模块根据内阻检测模块所检测到的实时内阻信号并判断是否小于内阻基准信号；同时，所述比重检测模块实时对蓄电池的电解液比重进行实时检测，所述比重比较模块判断电解液比重是否回升；当实时内阻小于内阻基准信号且电解液比重上升，则硫化修复成功。
通过采用上述技术方案，具有判断该蓄电池硫化修复是否成功的效果，进而判定该蓄电池是否为硫化严重，需要更换。
本发明进一步设置为：所述硫化处理模块连接有指示模块，所述指示模块包括有用于响应于硫化处理并在硫化处理成功后进行指示的绿灯指示电路以及响应于硫化处理并在硫化处理失败后进行指示的红灯指示电路。
通过采用上述技术方案，当绿灯指示电路工作时，表明蓄电池发生硫化现象且已经修复，当红灯指示电路工作时，表明蓄电池发生硫化现象且修复失败。
本发明进一步设置为：所述比重比较模块连接有响应于实时电解液比重信号大于电解液比重基准信号时的失水输出模块，所述失水输出模块电连接有指示模块，所述指示模块包括有响应于失水输出模块的蓝灯指示电路。
通过采用上述技术方案，当蓄电池的内阻上升，且电解液比重信号大于电解液比重基准信号，则表明该蓄电池的电解液失水，指示模块中的蓝灯指示电路工作，提示工作人员该蓄电池失水。
本发明进一步设置为：所述指示模块还包括有电连接于温度比较模块的黄灯指示电路。
通过采用上述技术方案，如果蓄电池的实时内阻信号大于内阻基准信号且温度检测模块所测得的实时温度信号大于标准温度信号，或者蓄电池的内阻大于内阻基准信号且实时温度信号和温度基准信号均不在0摄氏度到30摄氏度之间，黄灯指示电路工作，示意工作人员该蓄电池内阻上升且原因不详。
综上所述，本发明不仅能准确判断该蓄电池内阻上升是否为蓄电池硫化，还能及时进行硫化修复，并示意工作人员是否修复成功，同时还能判断是否是电解液失水。
附图说明
图1是实施例的整体框架图；
图2是实施例的系统组成框架图；
图3是实施例中的指示模块的框架图；
图4是实施例的流程示意图。
附图标记说明：1、蓄电池；2、数据采集单元；3、数据处理单元；4、数据输出单元；5、内阻检测模块；6、温度检测模块；7、比重检测模块；8、数据储存模块；9、内阻比较模块；10、温度比较模块；11、比重比较模块；12、硫化输出模块；13、失水输出模块；14、硫化处理模块；15、指示模块；16、红灯指示电路；17、黄灯指示电路；18、蓝灯指示电路；19、绿灯指示电路。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例公开了一种电池信息采集监测系统，如图1所示，包括有蓄电池1、数据采集单元2、数据处理单元3、和数据输出单元4。
如图1和图2所示，数据采集单元2包括有用于采集蓄电池1并记录蓄电池1内阻的内阻检测模块5，用于采集蓄电池1温度的温度检测模块6，用于采集蓄电池1的电解液比重的比重检测模块7。该数据采集单元包括有ZHCH558蓄电池在线检测系统，可实时监测蓄电池的运行状态及其各项运行参数，可满足对电压、电流、内阻、电池环境温度及电池容量和持续放电时间等检测，比重检测模块采用电解液比重检测仪。
数据采集单元2包括有电连接于温度检测模块6的数据储存模块8，该数据储存模块8电连接于比重检测模块8，该数据储存模块8用于接收蓄电池1的温度和电解液比重并记录蓄电池1常态工作下的温度基础信号和电解液比重基准信号。
数据处理单元3还包括有：预设有内阻基准信号并将内阻基准信号与内阻检测模块5所输出的实时内阻信号作比较的内阻比较模块9，该内阻基准信号为蓄电池1内阻的上限值，即该蓄电池1的内阻超过内阻基准信号时，判定为该蓄电池1的内阻上升且影响蓄电池1的正常使用。
数据处理单元3还包括有响应于内阻比较模块9并在蓄电池1的实时内阻信号大于内阻基准信号时启动的温度比较模块10，该温度比较模块10电连接于温度检测模块6和数据储存模块8，将所测得的蓄电池1的实时温度信号与数据储存模块8内的温度基准信号进行比较，当实时温度信号大于温度基准信号时，温度比较模块10输出温度正常信号；当实时温度信号低于温度基准信号时，再将实时温度信号与0度温度和30度温度进行比较，温度基准信号与0度温度和30度温度进行比较，当实时温度信号和温度基准信号均大于0度且小于30度时，输出温度正常信号。由于在0摄氏度到30摄氏度的环境下，虽然电池的内阻会随着温度的升高而降低，但是上升的速率较小，对电池的内阻影响不大，且该温度内的最大内阻小于内阻基准信号。
数据处理单元3还包括有响应于内阻比较模块9和温度比较模块10的比重比较模块11，当蓄电池1的内阻大于内阻基准信号且温度比较模块10输出温度正常信号时，比重比较模块11启动，该比重比较模块11电连接于比重检测模块7和数据储存模块8，将所测得的蓄电池1的实时电解液比重信号与数据储存模块8内的电解液比重基准信号进行比较，当所测得的实时电解液比重信号大于电解液比重基准信号时，输出硫化信号；当所测得的实时电解液比重信号小于电解液比重基准信号时，记录为第二比重信号并输出失水信号。
数据处理单元3可以是任何常规的处理器、控制器或微控制器。数据处理单元3还可实施为计算组件的组合，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器的组合、一个或一个以上微处理器与DSP核心的联合或任何其它这种配置；结合本文所揭示实施例描述的各种例示性逻辑块、模块、电路、元件及/或组件均可借助通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑组件、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件或经设计以执行本文所描述功能的任何组合来实施或执行。
如图2和图3所示，数据输出单元4包括有响应于硫化信号的硫化输出模块12、响应于失水信号的失水输出模块13。该硫化输出模块12电连接有硫化处理模块14，且该硫化处理模块14的过程为用大电流5h率以内电流，对电池充电至稍过充状态，然后放电30％，如此反复数次，可修复轻微硫化的蓄电池1。硫化处理模块14还电连接于内阻检测模块5、内阻比较模块9、比重比较模块11、比重检测模块7以及指示模块15，该指示模块15包括有表示为硫化修复完成的绿灯指示电路19、严重硫化的红灯指示电路16、原因不明但内阻已经上升的黄灯指示电路17、蓄电池1失水的蓝灯指示电路18。当硫化处理模块14完成对蓄电池1的修复工作时，内阻检测模块5检测该蓄电池1的内阻并输出第三内阻信号，内阻比较模块9将第三内阻信号与内阻基准信号作比较，同时，比重检测模块对蓄电池进行检测并输出第三比重信号，将第三比重信号与第二比重信号相比较，当第三内阻信号小于内阻基准信号且第三比重信号大于第二比重信号，指示模块15中的绿灯指示电路19工作，绿灯亮；当第三内阻信号依旧大于内阻基准信号，指示模块15中的红灯指示电路16工作，红灯亮。
指示模块15还电连接于温度比较模块10，当温度检测模块6检测到的实时温度信号大于温度基准信号，则指示模块15中的黄灯指示电路17工作，黄灯亮；当温度检测模块6检测到的实时温度信号小于温度基准信号，且实时温度信号和温度基准信号均不在0度到30度之间，则指示模块15中的黄灯指示电路17工作，黄灯亮。
指示模块15还电连接于失水输出模块13，当失水输出模块13接收到失水信号，指示模块15中的蓝灯指示电路18工作，蓝灯亮。
如图4所示，本发明先对蓄电池1的内阻进行检测，当蓄电池1的实时内阻信号大于内阻基准信号后再对温度进行检测。如果实时温度信号大于温度基准信号，进入到下一步并将实时电解液比重信号与电解液比重基准信号进行比较，如果实时温度信号小于温度基准信号，再判断实时温度信号和温度基准信号是否均在0摄氏度到30摄氏度之间，如果是，进入到下一步并将实时电解液比重信号与电解液比重基准信号进行比较。如果实时电解液比重信号小于电解液比重基准信号，则判断为该蓄电池1硫化并进行硫化修复。硫化修复完成后判断此时的实时信号内阻是否小于内阻基准信号，此时的电解液比重信号是否增大，当两个条件都满足时，表明修复成功，指示模块进行指示。因为基板硫化具有显著的特点就是内阻上升和电解液比重下降，而蓄电池过放电就会导致电解液比重下降，如果直接检测电解液比重，则需要多次进行后续工作步骤，导致测量次数上升，所以先检测内阻，当内阻上升后再排除温度的影响，因为一天之间本身就存在温差变化，为了减少无谓的工作量，所以不能第一步直接测量温度，如果内阻已经上升，就需要排除温度对内阻的影响，因此将实时温度信号与温度基准信号进行判断，最后再检测电解液比重，在排除温度这一因素的情况下，同时满足内阻上升和电解液比重下降的情况为蓄电池极板硫化，这种方式具有准确、节能以及高效的效果。
本发明具有对蓄电池1进行数据采集并判断蓄电池1是否发生硫化，同时对轻微硫化的蓄电池1进行修复的效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的设计构思之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种电池信息采集监测系统，包括蓄电池(1)，其特征在于，还包括有：与所述蓄电池(1)连接并对所述蓄电池(1)的内阻、温度以及电解液比重参数进行数据采集的数据采集单元(2)、电连接于所述数据采集单元(2)以对内阻、温度以及电解液比重参数依次进行分析处理以判断是否属于硫化情况的数据处理单元(3)；所述数据处理单元(3)预设有内阻基准信号、温度基准范围区间以及电解液比重基准信号；当实时内阻大于内阻基准信号时，所述数据采集单元(2)对蓄电池(1)进行实时温度检测并输出实时温度信号，通过所述数据处理单元(3)以将实时温度信号是否处于温度基准范围区间内进行判断，若处于温度基准范围区间，所述数据采集单元(2)对蓄电池(1)进行电解液比重检测并输出电解液比重信号，通过所述数据处理单元(3)以将电解液比重信号是否小于电解液比重基准信号进行判断，若电解液比重信号小于电解液比重基准信号，判断该蓄电池(1)为极板硫化。
2.根据权利要求1所述的一种电池信息采集监测系统，其特征在于：所述数据处理单元（3）包括有内阻比较模块（9）、温度比较模块（10）以及比重比较模块（11），所述温度比较模块（10）预设有温度上限值信号、温度下限值信号以及温度基准信号并根据温度上限值信号、温度下限值信号以及温度基准信号形成的温度基准范围区间，当数据采集单元（2）对蓄电池（1）进行实时温度检测并输出实时温度信号，通过所述温度比较模块（10）判断该实时温度信号是否大于温度基准信号，若实时温度信号大于温度基准信号，所述数据采集单元（2）对蓄电池（1）进行比重检测并输出比重信号；若实时温度信号小于温度基准信号，再通过所述温度比较模块（10）判断实时温度信号是否小于温度上限值信号并大于温度下限值信号，温度基准信号是否小于温度上限值信号并大于温度下限值信号，若实时温度信号和温度基准信号均小于温度上限值信号并大于温度下限值信号，所述数据采集单元（2）对蓄电池（1）进行比重检测并输出比重信号。
3.根据权利要求2所述的一种电池信息采集监测系统，其特征在于：还包括有数据输出单元(4)，所述数据输出单元(4)包括有电连接于数据处理单元(3)并在判断该蓄电池(1)为极板硫化时以输出硫化信号的硫化输出模块(12)，所述硫化输出模块(12)电连接有响应于硫化信号以对蓄电池进行硫化处理的硫化处理模块(14)。
4.根据权利要求3所述的一种电池信息采集监测系统，其特征在于： 所述数据采集单元(2)包括有：内阻检测模块(5)、温度检测模块(6)、比重检测模块(7)；所述硫化处理模块(14)与所述内阻比较模块(9)电连接，所述硫化处理模块(14)分别与所述内阻比较模块(9)、内阻检测模块(5) 、所述比重比较模块(11) 以及比重检测模块(7)电连接；当硫化处理模块(14)修复完成后，所述内阻检测模块(5)实时对蓄电池（1）的内阻进行实时检测，所述内阻比较模块(9)根据内阻检测模块(5)所检测到的实时内阻信号并判断是否小于内阻基准信号；同时，所述比重检测模块（7）实时对蓄电池（1）的电解液比重进行实时检测，所述比重比较模块（11）判断电解液比重是否回升；当实时内阻小于内阻基准信号且电解液比重上升，则硫化修复成功。
5.根据权利要求4所述的一种电池信息采集监测系统，其特征在于： 所述硫化处理模块(14)连接有指示模块(15)，所述指示模块(15)包括有用于响应于硫化处理并在硫化处理成功后进行指示的绿灯指示电路(19)以及响应于硫化处理并在硫化处理失败后进行指示的红灯指示电路(16)。
6.根据权利要求5所述的一种电池信息采集监测系统，其特征在于： 所述比重比较模块(11)连接有响应于实时电解液比重信号大于电解液比重基准信号时的失水输出模块(13)，所述失水输出模块(13)电连接有指示模块(15)，所述指示模块(15)包括有响应于失水输出模块(13)的蓝灯指示电路(18)。
7.根据权利要求6所述的一种电池信息采集监测系统，其特征在于： 所述指示模块(15)还包括有电连接于温度比较模块(10)的黄灯指示电路(17)。
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