CN110148980A - 一种电池均衡活化系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种电池均衡活化系统,包括单体维护单元、电池组检测单元和数据处理单元所述数据处理单元分别与至少一个所述电池组检测单元和至少一个所述单体维护单元连接。本发明可以对车载碱性电池进行在线监测,以及进行电压均衡、活化和均充,有效的延长了车载碱性电池的使用寿命;节省了车载碱性电池使用成本,降低了废电池对环境的污染。本发明可以代替人工对车载碱性电池进行管理、检修和维护,有效的节省人工成本。

Description

一种电池均衡活化系统
技术领域
本发明涉及电池维护技术领域,具体涉及一种电池均衡活化系统。
背景技术
目前,动车组的后备电源一般采用碱性蓄电池,简称为车载碱性电池,车载碱性电池的保养和维护的一般做法是每隔一段时间进行人工检修,若人工检修到电池坏了,则采取更换电池的方法进行维护。在这种操作下,电池寿命短、浪费资源;而且,大量的废弃电池还会大大的污染环境。
车载碱性电池的管理和检修都是靠人工手段,在列车停止之后,检修人员靠用仪表手动测试电池/电池组参数,以判断电池/电池组的电量和好坏。这种管理和检修的方法存在一系列的问题:1)无法实时的检测电池组的状态(当有一节电池有故障时,如果不及时维护可能会造成电池组其它电池也出现故障);2)人工检测的工作量巨大,有些电池组参数无法在线检测,检修人员必须断开电池组母线才能检修。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明提供一种电池均衡活化系统,用于解决车载电池管理、检修、维护和保养困难的问题。
本发明的内容如下:
一种电池均衡活化系统,包括单体维护单元、电池组检测单元和数据处理单元所述数据处理单元分别与至少一个所述电池组检测单元和至少一个所述单体维护单元连接。
优选的,每个所述单体维护单元与1节或2节电池连接,并用于实时采集电池的电压值、内阻值和温度值;
所述单体维护单元还用于对单节电池进行保养动作,所述保养动作包括均充、充电、放电和活化中的至少一种。
优选的,所述单体维护单元分别通过功率线和检测线与电池连接,所述功率线用于通过均充电流、充电电流、放电电流、活化电流和内阻测量信号,所述检测线用于检测电池两端的电压值。
优选的,所述电池组检测单元用于实时监测电池组的母线绝缘度、电池组的总电压值、电池组的总内阻值、电池组的总电流值以及电池组所在环境的氢气浓度。
优选的,所述数据处理单元用于执行以下步骤:
1)采集每节电池的电压值Vn和电池组的总电压值V,其中,n=1、2、3…;
2)计算电阻组的平均电压值V平均
3)
4)判断不均衡度是否大于1.5%,若是,则电池组需要均衡,否则不需要均衡。
优选的,所述数据处理单元用于执行以下步骤:
1)采集并记录时间点1的每节电池的内阻值R1;
2)采集并记录时间点2的每节电池的内阻值R2;
3)判断是否大于5%,若是则电池需要活化,否则不需要活化。
优选的,当电池组处于放电状态时,所述数据处理单元对放电电流进行积分处理,用以计算电池组的剩余电池容量。
优选的,所述数据处理单元用于执行以下步骤:
1)采集每节电池内阻的累加值R总累加和电池组的测量总内阻值R总测量
2)判断是否大于5%,若是,则发出告警信号,否则不发出告警信号。
优选的,所述数据处理单元内置或连接有外置的存储单元,所述存储单元用于储存来自所述数据处理单元的至少两年的数据。
优选的,还包括与所述数据处理单元连接的分析交互单元,所述分析交互单元用于读取并显示来自所述数据处理单元的数据以及对数据进行曲线分析。
本发明的有益效果为:本发明可以对车载碱性电池进行在线监测,以及进行电压均衡、活化和均充,有效的延长了车载碱性电池的使用寿命;节省了车载碱性电池使用成本,降低了废电池对环境的污染。本发明可以代替人工对车载碱性电池进行管理、检修和维护,有效的节省人工成本。
附图说明
图1所示为本发明实施例的原理图。
具体实施方式
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举较佳实施例,并配合附图,详细说明如下。
请参照图1,本实施例公开的一种电池均衡活化系统,包括单体维护单元1、电池组检测单元2和数据处理单元3,数据处理单元3通过通信总线A分别与电池组检测单元2和单体维护单元1连接,通信总线A为CAN线。在一个车载碱性电池箱中,可以有一组或多组电池组,每个数据处理单元3可以管理一组或多组电池组,本实施例中以一组电池组为例。每个单体维护单元1可以与1节或2节电池连接,单体维护单元1包括现有的电池测试电路和电池充放电电路,单体维护单元1用于实时采集电池的电压值、内阻值和温度值;单体维护单元1还用于对单节电池进行保养动作,保养动作包括均充、充电、放电和活化中的至少一种,
其中,均充(均衡充电,equalizing charge)是为补偿蓄电池在使用过程中产生的电压不均匀现象,使其恢复到规定的范围内而进行的充电,以及大容量放电后的补充充电。均充的目的之一是当蓄电池放电后,快速补充电能,目的之二是当个别蓄电池电压有偏差时,消除偏差,使电池组趋于平衡。
活化是对电池进行恒流充电或设置多个循环周期对最小容量的电池作循环多次充放电,以激化电池极板失效的活性物质。
单体维护单元1分别通过功率线5和检测线6与电池连接,功率线5用于通过均充电流、充电电流、放电电流、活化电流和内阻测量信号,检测线6用于检测电池两端的电压值,检测线6的输入端采用高阻抗设计,以确保电压测量的精度。本实施例采用功率线5和检测线6分开的设计,有利于保证在操作电池(充电、放电、活化、均充或内阻测量)时,单体维护单元1仍然可以通过检测线6准确的检测到电池两端电压(功率线5通过电流时,导线本身存在压降);当操作时,单体维护单元1实时准确的监测电池两端电压,当电压出现异常时,单体维护单元1可以马上停当前的操作,有利于保证操作的安全性。
电池组检测单元2包括现有的电池测试电路和氢气检测仪。电池组检测单元2用于实时监测电池组的母线绝缘度、电池组的总电压值、电池组的总内阻值、电池组的总电流值以及电池组所在环境的氢气浓度。由于车载电池一般采用碱性蓄电池,而碱性蓄电池在开路放置或充电过程中均会由于电解水副反应的存在而释放氢气,使得充电区域存在火灾爆炸危险。因此对电池组所在环境的氢气浓度进行监测,对充电区域火灾爆炸事故的预防具有重要意义。
数据处理单元3可采用DSP(Digital Signal Processing,数据信号处理)芯片及其外围电路,数据处理单元3用于收集来自单体维护单元1和电池组检测单元2的数据,并对该数据进行分析处理,具体包括确定电池组是否均衡、电池是否需要均充、电池是否需要活化以及电池与母线是否存在接触不良现象,数据处理单元3还用于计算电池的剩余容量。
具体的,数据处理单元3确定电池组是否均衡的步骤包括:
1)采集每节电池的电压值Vn和电池组的总电压值V,其中,n为电池的序号,n=1、2、3…;
2)计算电阻组的平均电压值V平均
3)
4)判断不均衡度是否大于1.5%,若是,则电池组需要均衡,否则不需要均衡。
数据处理单元3确定电池是否需要活化的步骤包括:
1)采集并记录时间点1的每节电池的内阻值R1;
2)采集并记录时间点2的每节电池的内阻值R2;
3)判断是否大于5%,若是则电池需要活化,否则不需要活化。
其中,本实施例中每个月对每节电池的内阻进行统计和记录,而时间点1和时间点2的时间间隔为3个月。数据处理单元3还预设每3个月对每节电池进行一次均充,以保证电池的性能良好。
通过测量电池组的电流值,可以判断电池组处于充电状态还是处于放电状态,当电池组处于放电状态时,数据处理单元3对放电电流进行积分处理,用以计算电池组的剩余电池容量。
数据处理单元3确定电池与母线是否存在接触不良现象的步骤包括:
1)采集每节电池内阻的累加值R总累加和电池组的测量总内阻值R总测量
2)判断是否大于5%,若是,则表示存在电池与母线接触不良或者螺丝未拧紧的现象,数据处理单元3发出告警信号,否则不发出告警信号。
数据处理单元3内置或连接有外置的存储单元,存储单元用于储存来自数据处理单元3的至少两年的数据,该数据包括数据处理单元3的告警数据、运行数据和操作数据。
本实施例的电池均衡活化系统还包括分析交互单元4,分析交互单元4通过通信总线B与数据处理单元3连接,通信总线B为RS485总线。分析交互单元4可采用移动设备或电子计算机,分析交互单元4用于读取并显示来自数据处理单元3的数据以及对数据进行曲线分析,曲线分析包括对每节电池和/或每个电池组的内阻、电压和健康度灯数据进行曲线拟合,并根据曲线上的数据变化,对曲线的变化趋势分析判断。
分析交互单元4可间歇性工作,即分析交互单元4无需一直工作,只需从数据处理单元3读取特定时间段的历史数据就即可对电池组的数据进行分析,有利于节省成本。
以上所述,只是本发明的较佳实施例而已,本发明并不局限于上述实施方式,只要其以相同的手段达到本发明的技术效果,都应属于本发明的保护范围。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。

Claims (10)

1.一种电池均衡活化系统,其特征在于:包括单体维护单元(1)、电池组检测单元(2)和数据处理单元(3)所述数据处理单元(3)分别与至少一个所述电池组检测单元(2)和至少一个所述单体维护单元(1)连接。
2.如权利要求1所述的电池均衡活化系统,其特征在于:每个所述单体维护单元(1)与1节或2节电池连接,并用于实时采集电池的电压值、内阻值和温度值;
所述单体维护单元(1)还用于对单节电池进行保养动作,所述保养动作包括均充、充电、放电和活化中的至少一种。
3.如权利要求2所述的电池均衡活化系统,其特征在于:所述单体维护单元(1)分别通过功率线(5)和检测线(6)与电池连接,所述功率线(5)用于通过均充电流、充电电流、放电电流、活化电流和内阻测量信号,所述检测线(6)用于检测电池两端的电压值。
4.如权利要求1所述的电池均衡活化系统,其特征在于:所述电池组检测单元(2)用于实时监测电池组的母线绝缘度、电池组的总电压值、电池组的总内阻值、电池组的总电流值以及电池组所在环境的氢气浓度。
5.如权利要求1所述的电池均衡活化系统,其特征在于:所述数据处理单元(3)用于执行以下步骤:
1)采集每节电池的电压值Vn和电池组的总电压值V,其中,n=1、2、3…;
2)计算电阻组的平均电压值V平均
3)计算
4)判断不均衡度是否大于1.5%,若是,则电池组需要均衡,否则不需要均衡。
6.如权利要求1所述的电池均衡活化系统,其特征在于:所述数据处理单元(3)用于执行以下步骤:
1)采集并记录时间点1的每节电池的内阻值R1;
2)采集并记录时间点2的每节电池的内阻值R2;
3)判断是否大于5%,若是则电池需要活化,否则不需要活化。
7.如权利要求1所述的电池均衡活化系统,其特征在于:当电池组处于放电状态时,所述数据处理单元(3)对放电电流进行积分处理,用以计算电池组的剩余电池容量。
8.如权利要求1所述的电池均衡活化系统,其特征在于:所述数据处理单元(3)用于执行以下步骤:
1)采集每节电池内阻的累加值R总累加和电池组的测量总内阻值R总测量
2)判断是否大于5%,若是,则发出告警信号,否则不发出告警信号。
9.如权利要求5-8任意一项所述的电池均衡活化系统,其特征在于:所述数据处理单元(3)内置或连接有外置的存储单元,所述存储单元用于储存来自所述数据处理单元(3)的数据。
10.如权利要求9所述的电池均衡活化系统,其特征在于:还包括与所述数据处理单元(3)连接的分析交互单元(4),所述分析交互单元(4)用于读取并显示来自所述数据处理单元(3)的数据以及对数据进行曲线分析。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110794317A (zh) * 2019-10-09 2020-02-14 珠海朗尔电气有限公司 一种电池内阻测量的方法、装置、设备及存储介质
CN113879139A (zh) * 2020-07-02 2022-01-04 郑州宇通客车股份有限公司 一种分布式电动客车电池系统及电动客车
CN114313293A (zh) * 2022-01-14 2022-04-12 上海承飞航空特种设备有限公司 管线加油车
CN116387652A (zh) * 2023-06-05 2023-07-04 深圳和润达科技有限公司 化成/分容电源设备的在线维护系统及方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202696179U (zh) * 2011-12-27 2013-01-23 湖北晨风轨道装备有限公司 一种电池管理系统
CN103401274A (zh) * 2013-06-21 2013-11-20 广东电网公司佛山供电局 变电站阀控铅酸蓄电池的管理控制系统及方法
CN105223517A (zh) * 2015-11-11 2016-01-06 国网黑龙江省电力有限公司绥化供电公司 一种蓄电池组在线均衡监测方法
CN105807229A (zh) * 2016-03-04 2016-07-27 中车株洲电力机车有限公司 牵引蓄电池连接状态检测方法、装置、管理系统和工程车
CN106532164A (zh) * 2016-11-30 2017-03-22 济南三鼎电气有限责任公司 机房铅酸蓄电池在线监测管理系统及其管理方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202696179U (zh) * 2011-12-27 2013-01-23 湖北晨风轨道装备有限公司 一种电池管理系统
CN103401274A (zh) * 2013-06-21 2013-11-20 广东电网公司佛山供电局 变电站阀控铅酸蓄电池的管理控制系统及方法
CN105223517A (zh) * 2015-11-11 2016-01-06 国网黑龙江省电力有限公司绥化供电公司 一种蓄电池组在线均衡监测方法
CN105807229A (zh) * 2016-03-04 2016-07-27 中车株洲电力机车有限公司 牵引蓄电池连接状态检测方法、装置、管理系统和工程车
CN106532164A (zh) * 2016-11-30 2017-03-22 济南三鼎电气有限责任公司 机房铅酸蓄电池在线监测管理系统及其管理方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110794317A (zh) * 2019-10-09 2020-02-14 珠海朗尔电气有限公司 一种电池内阻测量的方法、装置、设备及存储介质
CN113879139A (zh) * 2020-07-02 2022-01-04 郑州宇通客车股份有限公司 一种分布式电动客车电池系统及电动客车
CN114313293A (zh) * 2022-01-14 2022-04-12 上海承飞航空特种设备有限公司 管线加油车
CN116387652A (zh) * 2023-06-05 2023-07-04 深圳和润达科技有限公司 化成/分容电源设备的在线维护系统及方法
CN116387652B (zh) * 2023-06-05 2023-08-25 深圳和润达科技有限公司 化成/分容电源设备的在线维护系统及方法

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