CN111337836B - 一种蓄电池组失效电池监控系统及方法 - Google Patents

一种蓄电池组失效电池监控系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种蓄电池组失效电池监控系统及方法，克服现有技术的蓄电池组供电故障无法及时检测的问题，包括监控模块、断路模块、温感模块、数据采集模块和客户端；监控模块分别与断路模块、温感模块和数据采集模块相连接，监控模块包括蓄电池组，客户端包括指示灯，蓄电池组的每只电池与客户端的指示灯一一对应，客户端与数据采集模块之间无线连接用于接收蓄电池组的实时监控信息。本发明针对电池失效的多种原因提供解决方案，并通过数据采集模块将采集到的每只电池信息进行处理无线传输发送到客户端，客户端的指示灯可以对电池的多种故障状态做出不同程度的显示预警，系统还会自动断开与故障电池的连接，将电池故障产生的危险问题控制在前期。

Description

一种蓄电池组失效电池监控系统及方法
技术领域
本发明涉及蓄电池供电领域，尤其是涉及能够及早鉴定失效电池提高安全系数的一种蓄电池组失效电池监控系统及方法。
背景技术
蓄电池是一种具有良好的可逆性、电压特性平稳、使用寿命长、适用范围广、供电方便、安全可靠的直流电源。具有相对稳定的电压和较大的容量。蓄电池可与整流模块并联浮充供电，也可以作为市电中断时的备用电源，它不受市电突然中断影响，因此应用十分广泛。如：交通运输、通讯、电力、铁路、矿山、港口、国防、计算机、科研等国民经济各个领域，是社会生产经营活动和人类生活中不可缺少的产品。蓄电池组的供电能力是蓄电池应用的重要功能之一。供电能力不足有多方面因素影响，其中单只或多只电池落后（失效）是造成蓄电池供电不足的普遍原因，现有技术不能及时检测出该单只电池并替换，就会导致蓄电池整组的容量降低甚至报废。
例如，一种在中国专利文献上公开的“一种蓄电池组汇流装置及蓄电池组”，其公告号CN208256793U，包括导电基板、导电基板上设置多个连接单元，其中每个连接单元均包括连接部以及固定部。该实用新型只能在单个蓄电池发生短路故障时保险丝能够熔断将发生故障的蓄电池从蓄电池组中隔离出去，无法对蓄电池其他类型的故障进行监控与鉴定，对于多种类型的电池故障无法预警处理，使用过程中存在极大的安全风险。
发明内容
本发明是为了克服现有技术的蓄电池组供电故障无法及时检测的问题，提供一种蓄电池组失效电池监控系统及方法，系统在正常使用状态下将自动根据故障电池的数量做出相关参数的调整，监控效果好能够及时检测蓄电池组的供电故障，有效地将蓄电池组供电故障问题控制在前期，防止故障电池组危害用户人身和财产安全。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种蓄电池组失效电池监控系统，包括监控模块、断路模块、温感模块、数据采集模块和客户端；监控模块分别与断路模块、温感模块和数据采集模块相连接，监控模块包括蓄电池组，客户端包括指示灯，蓄电池组的每只电池与客户端的指示灯一一对应，客户端与数据采集模块之间无线连接用于接收蓄电池组的实时监控信息。本发明的蓄电池组失效电池监控系统通过监控模块和实时采集每只电池的信息，针对电池失效的多种原因提供解决方案，并通过数据采集模块将采集到的每只电池信息进行处理无线传输发送到客户端，客户端的指示灯可以对电池的多种故障状态做出不同程度的显示预警，系统还会自动断开与故障电池的连接，有效地杜绝电池故障带来的损失，将电池故障产生的危险问题控制在前期。
作为优选，所述监控模块包括蓄电池、外接导线、控制开关、感温热电偶、数据线和数据采集器；蓄电池的正负极分别通过外接导线与两端的控制开关相连接，感温热电偶探头贴于蓄电池表面，感温热电偶的两个后端采集线分别与连接蓄电池正负极的数据线两端和数据采集器两端相连接，数据采集器与数据采集模块相连接。当系统判定某只电池失效时，供电回路自动通过控制开关切断与该电池的连接并根据切断电池的数量自动更改充/放电参数保证整个供电系统的正常运行。
作为优选，所述指示灯包括正常、异常、故障三种状态，正常状态为绿色，异常状态为黄色，故障状态为红色。蓄电池的状态包括三类，根据各个种类的故障对应相应的指示灯。
作为优选，所述实时监控信息包括蓄电池组的电压、电阻、温度和监控时间。实时监控的数据由温感模块和数据采集器采集。
一种蓄电池组失效电池监控方法，采用蓄电池组失效电池监控系统，包括以下步骤：
S1：系统实时采集每只电池的信息；
S2：系统对电池进行的状态进行判定；
S3：系统根据判定结果进行参数调整；
S4：系统将判定结果发送至客户端；
S5：客户端指示灯显示每只电池的状态。导致蓄电池供电能力弱的原因有多种，其中单只蓄电池失效导致整组电池容量降低报废是常见原因之一，蓄电池组单只电池失效的原因也有很多，本方法实时对每只电池进行监控，针对多种电池失效的原因在客户端显示多种程度的预警状态，能够及早鉴定失效电池并将电池失效带来的安全问题控制在前期。
作为优选，所述S4包括以下步骤：
S41：系统判定电池为正常状态时持续监控；
S42：系统判定某只电池为异常状态时向客户端发出更换指示灯颜色为黄色的指令；
S43：系统判定某只电池为故障状态时向客户端发出更换指示灯颜色为红色同时蜂鸣器报警的指令。系统将电池的状态分为三类程度的预警通过客户端的指示灯显示出来，便于在客户端查看电池所处的状态。
作为优选，所述S42的异常状态包括单只落后、单只异常和温度异常三种状态；
单只落后为蓄电池放电态电压过低，整组电池压差过大；
单只异常为开路电压低或充放电时电压均低，放电时电压迅速下降到终止电压，停止放电后很快恢复较高的电压，充电时电压上升很快很高，停止充电时，电压下降的过低过快，充电时电压上升且电压偏低；
温度异常为检测到电池表面温度过高。
作为优选，所述S43的故障状态包括热失控、断路、反极、短路、极板硫酸化严重；
热失控为蓄电池电压保持在某电位时长过长且电池表面温度过高；
断路为蓄电池检测电压为0V；
反极为蓄电池电压为负数；
短路为开路电压低，闭路电压很快达到终止电压，大电流放电时，端电压迅速下降到零充电时，电压上升很慢，始终保持低值；
极板硫酸化严重为铅蓄电池在充电过程中电压上升的很快，其初期和终期电压过高，终期充电电压可达2.90V／单格左右；在放电过程中，电压降低很快，即过早的降至终止电压，所以其容量比其它电池显著降低。
因此，本发明具有如下有益效果：
1. 本发明的蓄电池组失效电池监控系统通过监控模块和实时采集每只电池的信息，导致蓄电池供电能力弱的原因有多种，其中单只蓄电池失效导致整组电池容量降低报废是常见原因之一，蓄电池组单只电池失效的原因也有很多，本发明针对电池失效的多种原因提供解决方案，并通过数据采集模块将采集到的每只电池信息进行处理无线传输发送到客户端，客户端的指示灯可以对电池的多种故障状态做出不同程度的显示预警，系统还会自动断开与故障电池的连接，有效地杜绝电池故障带来的损失，将电池故障产生的危险问题控制在前期；
2. 当系统判定某只电池失效时，供电回路自动通过控制开关切断与该电池的连接并根据切断电池的数量自动更改充/放电参数保证整个供电系统的正常运行。
附图说明
图1是本发明的系统框图。
图2是本发明的蓄电池正常状态下监控模块内部结构示意图。
图3是本发明的蓄电池故障状态下监控模块内部结构示意图。
图4是本发明的流程图。
图中：1、监控模块 101、蓄电池 102、控制开关 103、感温热电偶 104、数据线105、数据采集器 2、断路模块 3、温感模块 4、数据采集模块 5、客户端。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。
实施例：
本实施例一种蓄电池组失效电池监控系统，如图1-3所示，包括监控模块1、断路模块2、温感模块3、数据采集模块4和客户端5；监控模块1分别与断路模块2、温感模块3和数据采集模块4相连接，客户端5与数据采集模块4之间无线连接；监控模块1包括蓄电池组，蓄电池组由多个蓄电池101组成，监控模块1还包括外接导线、控制开关102、用于采集蓄电池101温度的感温热电偶103、数据线104和数据采集器105；蓄电池101的正负极分别通过外接导线与两端的控制开关102相连接，感温热电偶103探头贴于蓄电池101表面，感温热电偶103的两个后端采集线分别与连接蓄电池103正负极的数据线104两端和数据采集器105两端相连接，数据采集器104与数据采集模块4相连接；客户端5包括指示灯和蜂鸣器，每只蓄电池101在客户端都有与之对应的指示灯和蜂鸣器。
本实施例还相应的提供一种蓄电池组失效电池监控方法，如图4所示，基于蓄电池组失效电池监控系统，包括以下步骤：
S1：系统实时采集每只电池的信息；
S2：系统对电池进行的状态进行判定；
S3：系统根据判定结果进行参数调整；
S4：系统将判定结果发送至客户端；
S5：客户端指示灯显示每只电池的状态。
其中，步骤S4包括以下步骤：
S41：系统判定电池为正常状态时持续监控；
S42：系统判定某只电池为异常状态时向客户端发出更换指示灯颜色为黄色的指令；
S43：系统判定某只电池为故障状态时向客户端发出更换指示灯颜色为红色同时蜂鸣器报警的指令。
其中，步骤S42的异常状态包括单只落后、单只异常和温度异常三种状态；
单只落后为蓄电池放电态电压过低，整组电池压差过大；
单只异常为开路电压低或充放电时电压均低，放电时电压迅速下降到终止电压，停止放电后很快恢复较高的电压，充电时电压上升很快很高，停止充电时，电压下降的过低过快，充电时电压上升且电压偏低；
温度异常为检测到电池表面温度过高。
其中，步骤S43的故障状态包括热失控、断路、反极、短路、极板硫酸化严重；
热失控为蓄电池电压保持在某电位时长过长且电池表面温度过高；
断路为蓄电池检测电压为0V；
反极为蓄电池电压为负数；
短路为开路电压低，闭路电压很快达到终止电压，大电流放电时，端电压迅速下降到零充电时，电压上升很慢，始终保持低值；
极板硫酸化严重为铅蓄电池在充电过程中电压上升的很快，其初期和终期电压过高，终期充电电压可达2.90V／单格左右；在放电过程中，电压降低很快，即过早的降至终止电压，所以其容量比其它电池显著降低。
本实施例工作过程如下：系统对蓄电池组的每只蓄电池101通过监控模块实时采集每只电池的电压、电阻、温度等信息，通过采集的信息对每只电池进行不同级别的判定，并上传客户端5给出建议，上传至客户端5的电池状态包括正常、异常和故障三种状态。当系统判定某只电池为故障时，系统选择故障电池并切换至替换模式，系统在正常使用状态下自动根据故障电池的数量做出相关参数的调整，并自动断开与故障电池的连接，当系统判定某只电池失效时，供电回路自动通过控制开关2切断与该电池的连接并根据切断电池的数量自动更改充/放电参数保证整个供电系统的正常运行，导致蓄电池供电能力弱的原因有多种，其中单只蓄电池失效导致整组电池容量降低报废是常见原因之一，蓄电池组单只电池失效的原因也有很多，本发明针对电池失效的多种原因提供解决方案，并通过数据采集模块将采集到的每只电池信息进行处理无线传输发送到客户端5，客户端的指示灯可以对电池的多种故障状态做出不同程度的显示预警，指示灯绿色表示电池处于正常状态；指示灯黄色表示电池处于异常状态，此时的原因可能为单只落后、电压异常或温度异常；指示灯红色表示电池处于故障状态，故障状态的原因包括热失控、断路、反极、短路和极板硫酸化严重，此时蜂鸣器发出警报，系统在故障状态下会自动断开与故障电池的连接，有效地杜绝电池故障带来的损失，将电池故障产生的危险问题控制在前期。
上述实施例对本发明的具体描述，只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定，本领域的技术工程师根据上述发明的内容对本发明作出一些非本质的改进和调整均落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种蓄电池组失效电池监控系统，其特征在于，包括监控模块（1）、断路模块（2）、温感模块（3）、数据采集模块（4）和客户端（5）；监控模块（1）分别与断路模块（2）、温感模块（3）和数据采集模块（4）相连接，监控模块（1）包括蓄电池组，客户端（5）包括指示灯，蓄电池组的每只电池与客户端的指示灯一一对应，客户端（5）与数据采集模块（4）之间无线连接用于接收蓄电池组的实时监控信息；
所述监控模块（1）包括蓄电池（101）、外接导线、控制开关（102）、感温热电偶（103）、数据线（104）和数据采集器（105）；蓄电池（101）的正负极分别通过外接导线与两端的控制开关（102）相连接，感温热电偶（103）探头贴于蓄电池（101）表面，感温热电偶（103）的两个后端采集线分别与连接蓄电池（101）正负极的数据线（104）两端和数据采集器（105）两端相连接，数据采集器（105）与数据采集模块（4）相连接。
2.根据权利要求1所述的一种蓄电池组失效电池监控系统，其特征在于，所述指示灯（501）包括正常、异常、故障三种状态，正常状态为绿色，异常状态为黄色，故障状态为红色。
3.根据权利要求1所述的一种蓄电池组失效电池监控系统，其特征在于，所述实时监控信息包括蓄电池组的电压、电阻、温度和监控时间。
4.一种蓄电池组失效电池监控方法，采用权利要求1至3中任意一项所述的蓄电池组失效电池监控系统，其特征在于，包括以下步骤：
S1：系统实时采集每只电池的信息；
S2：系统对电池进行的状态进行判定；
S3：系统根据判定结果进行参数调整；
S4：系统将判定结果发送至客户端；
S5：客户端指示灯显示每只电池的状态。
5.根据权利要求4所述的一种蓄电池组失效电池监控方法，其特征在于，所述S4包括以下步骤：
S41：系统判定电池为正常状态时持续监控；
S42：系统判定某只电池为异常状态时向客户端发出更换指示灯颜色为黄色的指令；
S43：系统判定某只电池为故障状态时向客户端发出更换指示灯颜色为红色同时蜂鸣器报警的指令。
6.根据权利要求5所述的一种蓄电池组失效电池监控方法，其特征在于，所述S42的异常状态包括单只落后、单只异常和温度异常三种状态；
单只落后为蓄电池放电态电压过低，整组电池压差过大；
单只异常为开路电压低或充放电时电压均低，放电时电压迅速下降到终止电压，停止放电后很快恢复较高的电压，充电时电压上升很快很高，停止充电时，电压下降的过低过快，充电时电压上升且电压偏低；
温度异常为检测到电池表面温度过高。
7.根据权利要求5所述的一种蓄电池组失效电池监控方法，其特征在于，所述S43的故障状态包括热失控、断路、反极、短路、极板硫酸化严重；
热失控为蓄电池电压保持在某电位时长过长且电池表面温度过高；
断路为蓄电池检测电压为0V；
反极为蓄电池电压为负数；
短路为开路电压低，闭路电压很快达到终止电压，大电流放电时，端电压迅速下降到零充电时，电压上升很慢，始终保持低值；
极板硫酸化严重为铅蓄电池在充电过程中电压上升的很快，其初期和终期电压过高，终期充电电压可达2.90V／单格左右；在放电过程中，电压降低很快，即过早的降至终止电压，所以其容量比其它电池显著降低。
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