CN111856308B - 一种电源设备蓄电池定期在线活化核容方法 - Google Patents

一种电源设备蓄电池定期在线活化核容方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电源设备蓄电池定期在线活化核容方法，包括以下步骤：设备上电，数据初始化，开始计时；判断活化核容周期时间是否到了；判断蓄电池是否充满电；判断电源设备是否报警；关闭充电，改为电池供电模式，开始或继续活化核容；判断蓄电池活化核容的限制时间是否到了；判断蓄电池的电压是否到达设置的停止点；累计蓄电池的放电容量；结束活化核容，计算电池健康状态SOH；异常处理；结束本次活化核容。该种电源设备蓄电池定期在线活化核容方法具有延长蓄电池使用寿命、提高电源设备的可靠性、节省人工及能源成本、简化操作步骤、降低实施难度、不影响其他用电设备等现有技术所不具备的优点。

Description

一种电源设备蓄电池定期在线活化核容方法
技术领域
本发明涉及一种电池核容技术方案，特别是一种电源设备蓄电池定期在线活化核容方法。
背景技术
电池是一种应用广泛的工业品。
铅酸蓄电池在使用的过程中需要进行定期的活化放电和容量核对，以确保蓄电池达到预期寿命及提高电源系统供电可靠性。但是该维护操作步骤复杂，需要停电人工处理，从而会产生大量的人力消耗和能源消耗，成本高。
目前大型电源系统用的蓄电池较多，可承受比较大的成本压力，即可配备专业蓄电池维护系统和技术人员来解决定期活化放电及容量核对工作。但该工作也需要断电来进行，从而也对后级用电设备产生了一定的影响。
小型电源设备数量庞大，本身携带的蓄电池数量也较少，鉴于成本压力，不会再配备蓄电池维护系统和技术人员来对所携带的蓄电池进行定期活化和容量核对。从而使得该电源设备本身所携带的蓄电池得不到定期维护，大大降低了电源设备供电可靠性。
综上，现有的电源系统中的蓄电池在进行活化核容存在人工及经济成本高、劳动强度高、操作步骤复杂、降低蓄电池及电源设备的可靠性及使用寿命等技术缺陷。
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种新的技术方案以解决现存的技术缺陷。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种电源设备蓄电池定期在线活化核容方法，解决了现有技术存在的操作复杂困难、实施成本高、劳动强度高、影响后级用电设备正常运行、降低蓄电池及电源设备的可靠性及寿命等技术缺陷。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种电源设备蓄电池定期在线活化核容方法，包括以下步骤：
步骤S101，设备上电，数据初始化，开始计时；
步骤S102，判断活化核容周期时间是否到了，若是，则执行步骤S103，若否，则执行步骤S111；
步骤S103，判断蓄电池是否充满电，若是，则执行步骤S104，若否，则执行步骤S111；
步骤S104，判断电源设备是否报警，若是，则执行步骤S110，若否，则执行步骤S105；
步骤S105，关闭充电，改为电池供电模式，开始或继续活化核容，本步骤执行完毕后，则执行步骤S106；
步骤S106，判断蓄电池活化核容的限制时间是否到了，若是，则执行步骤S110，若否，则执行步骤S107；
步骤S107，判断蓄电池的电压是否到达设置的停止点，若是，则执行步骤109，若否，则执行步骤108；
步骤S108，累计蓄电池的放电容量，执行完本步骤后返回并执行步骤S104；
步骤S109，结束活化核容，计算电池健康状态SOH，执行完本步骤后，则执行步骤S111；
步骤S110，异常处理，执行完本步骤后，则执行步骤S111；
步骤S111，结束，结束本次活化核容。
作为上述技术方案的改进，在执行步骤S102时，所述活化核容周期可为10-20天。
作为上述技术方案的进一步改进，在执行步骤S103时，可通过蓄电池电压及充电电流两个数值判断蓄电池是否充满电，当蓄电池电压达到设定值且充电电流小于设定值时，即可判断蓄电池已经充满电，否则，判断蓄电池未充满电，其中蓄电池电压及充电电流的设定值根据蓄电池的特性设定。
作为上述技术方案的进一步改进，在执行步骤S104时，判断的报警信息包括交流输入异常、蓄电池异常、输出异常、过温、过载、风扇故障及通讯异常中的一个或多个报警信号。
作为上述技术方案的进一步改进，在执行步骤S105时，把蓄电池充电功能和交流供电模式关闭，同时开启蓄电池供电模式，活化核容开始，在该过程中，蓄电池的输出为连续性供电。
作为上述技术方案的进一步改进，在执行步骤106时，活化核容的限制时间的时长为理论时长的120％，若活化核容的时间超过理论值的120％，则执行步骤S110进行异常处理，若活化核容的时间未超过理论值的120％，则执行步骤S107。
作为上述技术方案的进一步改进，在执行步骤S107时，蓄电池电压停止点由蓄电池放电特性曲线决定。
作为上述技术方案的进一步改进，在执行步骤S108时，设备的处理器内部继续计时并同步进行放电容量累计。
作为上述技术方案的进一步改进，在执行步骤S109时，通过放电电流大小、蓄电池安时数及蓄电池厂家信息，确定对应的电压截止点，确定活化核容的计时时长H2及蓄电池的理论放电时长H1，采用H2/H1*100％计算蓄电池健康状态SOH，并通过蓄电池健康状态SOH计算蓄电池的真实容量。
作为上述技术方案的进一步改进，在执行步骤S110时，所述异常处理的对象包括步骤S104中出现的报警情况及步骤S106中出现蓄电池活化核容时间超过限制时间的情况。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种电源设备蓄电池定期在线活化核容方法，该种电源设备蓄电池定期在线活化核容方法可实现定期地、在线地、无人工参与地对电源设备中蓄电池进行活化核容，其具有以下的优点：
首先，通过在电源设备上集成蓄电池定期在线活化核容功能，达到延长蓄电池寿命，极大提高电源设备的供电可靠性及稳定性；
其次，进行定期活化及容量核对时，不需人工参与，也不需外加放电负载，通过设定周期和电源设备自有负载进行活化核容放电，从而达到大大降低人力和能源消耗的技术效果，极大降低实施成本，工作人员的劳动强度及操作难度大幅度降低；
再有，进行定期活化及容量核对时，通过只放掉蓄电池20％～30％的整体容量，采集蓄电池电压、放电电流及放电时间等数据，和电源设备的处理器存储的蓄电池放电数据曲线进行比较，估算该蓄电池整体真实容量(蓄电池健康状态)。在活化核容过程中，由于只放掉了蓄电池整体电量的20％～30％，所以即使在核容过程中交流输入停电了，保证了给输出负载连续可靠供电，从而达到无需断电定期在线活化核容的技术效果，也不会对该蓄电池的后备续航时间产生较大的影响，间接提升电源设备的可靠性。
综上，该种电源设备蓄电池定期在线活化核容方法解决了现有技术存在的操作复杂困难、实施成本高、劳动强度高、影响后级用电设备正常运行、降低蓄电池及电源设备的可靠性及寿命等技术缺陷。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明中源设备蓄电池定期在线活化核容方法的流程示意图；
图2是某厂家2V 25AH免维护铅酸蓄电池对应的放电曲线图；
图3是本发明中应用了源设备蓄电池定期在线活化核容方法的电源设备的模块连接框图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，专利中涉及到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合，参照图1、图2、图3。
具体参照图1，本发明提供了：一种电源设备蓄电池定期在线活化核容方法，包括以下步骤：
步骤S101，设备上电，数据初始化，开始计时；
在执行本步骤时，设备上电后初始化蓄电池相关数据，开始活化核容时间计时。
步骤S102，判断活化核容周期时间是否到了，若是，则执行步骤S103，若否，则执行步骤S111；
在执行本步骤时，蓄电池活化周期可设置，由于是浅放电活化核容模式，活化核容时间周期可相对设置短一些，活化核容周期可设置为10-20天，在本实施例中，可采用15天作为默认的蓄电池活化核容周期，在其他特殊情况下，实施者也可以根据需要设定其他数值作为蓄电池的活化核容周期。
步骤S103，判断蓄电池是否充满电，若是，则执行步骤S104，若否，则执行步骤S111；
在执行本步骤时，可通过蓄电池电压及充电电流两个数值判断蓄电池是否充满电，当蓄电池电压达到设定值且充电电流小于设定值时，即可判断蓄电池已经充满电，否则，判断蓄电池未充满电，其中蓄电池电压及充电电流的设定值根据蓄电池的特性设定，
以2V 50AH免维护铅酸蓄电池为例，蓄电池已充满的特征表现为电压达到设定值2.25V,充电电流小于0.005C(即0.25A)，在实际实施本发明时，实施者需要根据每一个或每一类型的蓄电池的特征值作为判断蓄电池是否充满的判断依据。
步骤S104，判断电源设备是否报警，若是，则执行步骤S110，若否，则执行步骤S105；
在执行本步骤时，判断的报警信息包括交流输入异常、蓄电池异常、输出异常、过温、过载、风扇故障及通讯异常等报警信息中的一个或多个报警信号，在实际实施过程中，可单独出现上述报警信号中的一个或多个报警信号同时出现。
步骤S105，关闭充电，改为电池供电模式，开始或继续活化核容，本步骤执行完毕后，则执行步骤S106；
在执行本步骤时，把蓄电池充电功能和交流供电模式关闭，同时开启蓄电池供电模式，活化核容开始，在该过程中，蓄电池的输出为连续性供电，不会出现输出中断或电压降低现象。
步骤S106，判断蓄电池活化核容的限制时间是否到了，若是，则执行步骤S110，若否，则执行步骤S107；
在执行本步骤时，活化核容的限制时间的时长为理论时长的120％，若活化核容的时间超过理论值的120％，则执行步骤S110进行异常处理，若活化核容的时间未超过理论值的120％，则执行步骤S107；
例如，在一个实施例中，在活化核容时，蓄电池健康状态为100％，放电电流为0.1C，则放掉蓄电池30％的电容量所对应的理论时长应该是3小时，如实际放电到电池电压停止点所对应的时长超过3.6小时，则进行异常处理并结束本次活化核容。该判断可避免因电池电压或电池放电电流采样错误而导致蓄电池过度放电的情况，从而保证了蓄电池在交流停电后的后备使用时间，提高了电源设备、蓄电池的可靠性、安全性，避免对其他用电设备产生不良影响。
步骤S107，判断蓄电池的电压是否到达设置的停止点，若是，则执行步骤109，若否，则执行步骤108；
在执行本步骤时，蓄电池电压停止点是由蓄电池放电特性曲线决定的，不同厂家和不同安时数的蓄电池对应的放电曲线略有不同，所以电源设备的处理器内需要储存不同厂家及不同安时数所对应的蓄电池放电曲线。电源设备也需要根据其所配备的蓄电池设置对应的安时数和厂家信息，已便活化核容时选择对应的放电曲线来确定电压停止点。
具体参照图2，下图为某厂家2V 25AH免维护铅酸蓄电池对应的放电曲线图，从下图中可看出，出厂实际容量为100％的蓄电池0.1C放电3小时后，对应的电压停止点约为2.055V。
步骤S108，累计蓄电池的放电容量，执行完本步骤后返回并执行步骤S104；
在执行本步骤时，设备的处理器内部继续计时并同步进行放电容量累计。
步骤S109，结束活化核容，计算电池健康状态SOH，执行完本步骤后，则执行步骤S111；
在执行本步骤时，通过放电电流大小、蓄电池安时数及蓄电池厂家信息，确定对应的电压截止点，确定活化核容的计时时长H2及蓄电池的理论放电时长H1，采用H2/H1*100％计算蓄电池健康状态SOH，并通过蓄电池健康状态SOH计算蓄电池的真实容量。
步骤S110，异常处理，执行完本步骤后，则执行步骤S111；
在执行本步骤时，所述异常处理的对象包括步骤S104中出现的报警情况及步骤S106中出现蓄电池活化核容时间超过限制时间的情况，处理完异常后，执行步骤S111。
步骤S111，结束，结束本次活化核容。
图3公开了本发明中应用了源设备蓄电池定期在线活化核容方法的电源设备的模块连接框图。
具体参照图3，在电源设备包括包含功率因数校正模块H101、功率转换模块H102、智能充电模块H103、处理器模块H105和蓄电池H104这几个模块。
交流电输入后进入功率因数校正模块H101中，从功率因数校正模块H101输出的一部分电流进入功率转换模块H102中并经过功率转换模块H102进行功率转换后输出给负载供电；从功率因数校正模块H101输出的另一部分电流进入智能充电模块H103并由智能充电模块H103对蓄电池H104进行智能充电，蓄电池H104内储蓄的电源也可输送给功率转换模块H102并由功率转换模块H102进行功率转换后再由功率转换模块H102输出给负载。整个电源各部分都由处理器模块H105进行采集、计算、处理及控制，以实现对应功能。
在电源设备的各模块中，各模块的功能分别为：
功率因数校正模块H101：该模块实现功率因数校正功能，输出380V直流母线电压，给功率转换模块H102和智能充电模块H103提供电能，受处理器模块H105控制；
功率转换模块H102：把来自功率因数校正模块H101输出的380V直流母线电压转换成输出所需要的电压并向负载输出，受处理器模块H105控制；
智能充电模块H103：把来自功率因数校正模块H101输出的380V直流母线电压变成蓄电池H104充电时所需电压，给蓄电池H104充电，受处理器模块H105控制；
蓄电池H104：用于储存能量，可通过智能充电模块H103进行智能充电，另外，蓄电池H104可将其电能输送给功率转换模块H102并经过功率转换模块H102进行功率转换后再输送给负载；
处理器模块H105：对功率因数校正模块H101、功率转换模块H102、智能充电模块H103及蓄电池H104进行控制、相关信息采样及处理。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种电源设备蓄电池定期在线活化核容方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤S101，设备上电，数据初始化，开始计时；
步骤S102，判断活化核容周期时间是否到了，若是，则执行步骤S103，若否，则执行步骤S111；
步骤S103，判断蓄电池是否充满电，若是，则执行步骤S104，若否，则执行步骤S111；
步骤S104，判断电源设备是否报警，若是，则执行步骤S110，若否，则执行步骤S105；
步骤S105，关闭充电，改为电池供电模式，开始或继续活化核容，本步骤执行完毕后，则执行步骤S106；
步骤S106，判断蓄电池活化核容的限制时间是否到了，若是，则执行步骤S110，若否，则执行步骤S107；
步骤S107，判断蓄电池的电压是否到达设置的停止点，若是，则执行步骤109，若否，则执行步骤108；
步骤S108，累计蓄电池的放电容量，执行完本步骤后返回并执行步骤S104；
步骤S109，结束活化核容，计算电池健康状态SOH，执行完本步骤后，则执行步骤S111；
步骤S110，异常处理，执行完本步骤后，则执行步骤S111；
步骤S111，结束，结束本次活化核容。
2.根据权利要求1所述的一种电源设备蓄电池定期在线活化核容方法，其特征在于：在执行步骤S102时，所述活化核容周期可为10-20天。
3.根据权利要求1所述的一种电源设备蓄电池定期在线活化核容方法，其特征在于：在执行步骤S103时，可通过蓄电池电压及充电电流两个数值判断蓄电池是否充满电，当蓄电池电压达到设定值且充电电流小于设定值时，即可判断蓄电池已经充满电，否则，判断蓄电池未充满电，其中蓄电池电压及充电电流的设定值根据蓄电池的特性设定。
4.根据权利要求1所述的一种电源设备蓄电池定期在线活化核容方法，其特征在于：在执行步骤S104时，判断的报警信息包括交流输入异常、蓄电池异常、输出异常、过温、过载、风扇故障及通讯异常中的一个或多个报警信号。
5.根据权利要求1所述的一种电源设备蓄电池定期在线活化核容方法，其特征在于：在执行步骤S105时，把蓄电池充电功能和交流供电模式关闭，同时开启蓄电池供电模式，活化核容开始，在该过程中，蓄电池的输出为连续性供电。
6.根据权利要求1所述的一种电源设备蓄电池定期在线活化核容方法，其特征在于：在执行步骤106时，活化核容的限制时间的时长为理论时长的120％，若活化核容的时间超过理论值的120％，则执行步骤S110进行异常处理，若活化核容的时间未超过理论值的120％，则执行步骤S107。
7.根据权利要求1所述的一种电源设备蓄电池定期在线活化核容方法，其特征在于：在执行步骤S107时，蓄电池电压停止点由蓄电池放电特性曲线决定。
8.根据权利要求1所述的一种电源设备蓄电池定期在线活化核容方法，其特征在于：在执行步骤S108时，设备的处理器内部继续计时并同步进行放电容量累计。
9.根据权利要求1所述的一种电源设备蓄电池定期在线活化核容方法，其特征在于：在执行步骤S109时，通过放电电流大小、蓄电池安时数及蓄电池厂家信息，确定对应的电压截止点，确定活化核容的计时时长H2及蓄电池的理论放电时长H1，采用H2/H1*100％计算蓄电池健康状态SOH，并通过蓄电池健康状态SOH计算蓄电池的真实容量。
10.根据权利要求1所述的一种电源设备蓄电池定期在线活化核容方法，其特征在于：在执行步骤S110时，所述异常处理的对象包括步骤S104中出现的报警情况及步骤S106中出现蓄电池活化核容时间超过限制时间的情况。
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