CN112595981A - 一种蓄电池在线监测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种蓄电池在线监测系统，包括电压采样模块、内阻采样模块、温度采样模块、通信模块以及控制模块；所述控制模块配置有初始化单元、比较单元、异常报警单元以及去硫化单元。本技术方案利用电压采样模块、温度采样模块以及内阻采样模块以检测蓄电池的运行参数，控制模块根据蓄电池的输出电压、与蓄电池相连接的直流变换器的输出电压、蓄电池的内阻以及蓄电池的实时温度判断蓄电池是否正常，同时根据以上参数判断是否作出异常报警操作以及去硫化操作，从而提高蓄电池的使用寿命。

Description

一种蓄电池在线监测系统
技术领域
本发明涉及蓄电池应用技术领域，更具体地说涉及一种蓄电池在线监测系统。
背景技术
蓄电池作为储能电源，因其体积小、放电性能高、安全可靠、维护量少等优点，普遍应用于通信电源、UPS、电力系统、通讯系统等场合。理论上，蓄电池具有较高的可靠性和较长的使用寿命,厂家也声称有10～15年的浮充使用寿命，然而由于缺乏有效的在线诊断与维护手段，很多蓄电池组在实际使用中远远达不到额定使用寿命，经常会出现供电能力不足的问题。目前，蓄电池组由几十个甚至上百个电池单体串并联后组成，其中任何一个蓄电池异常，均会导致整组蓄电池性能急剧下降。特别是当单体开路时，会导致整个蓄电池组失效，并导致故障发生。
发明内容
本发明目的在于提供一种蓄电池在线监测系统，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
为解决上述技术问题所采用的技术方案：
一种蓄电池在线监测系统，包括：
电压采样模块，用于与蓄电池相连接以检测蓄电池的输出电压，以及用于与直流变换器相连接以检测直流变换器的输出电压；
内阻采样模块，用于与蓄电池相连接以检测蓄电池的内阻；
温度采样模块，用于检测蓄电池的实时温度；
通信模块以及控制模块；
所述电压采样模块、所述内阻采样模块、所述温度采样模块以及所述通信模块分别与所述控制模块相连接；
所述控制模块配置有：
初始化单元，用于设置第一电压标准值、第二电压标准值、内阻标准值以及温度标准值；
比较单元，用于对蓄电池的输出电压与所述第一电压标准值进行比较，对与蓄电池相连接的直流变换器的输出电压与所述第二电压标准值进行比较，对蓄电池的内阻与所述内阻标准值进行比较，以及对蓄电池的实时温度与所述温度标准值进行比较；
异常报警单元，用于根据所述比较单元的比较结果输出异常报警信号；
去硫化单元，用于根据所述比较单元的比较结果向蓄电池输出高频激励。
作为上述技术方案的进一步改进，所述通信模块包括USB通信组件以及WIFI通信组件，所述USB通信组件以及所述WIFI通信组件分别与所述控制模块相连接；
所述USB通信组件包括型号为CH340的数据转换芯片以及TYPE-C型USB接口，所述控制模块与所述数据转换芯片相连接，所述数据转换芯片与所述USB接口相连接；
所述WIFI通信组件包括型号为ESP8266的WIFI通信芯片，所述控制模块与所述WIFI通信芯片相连接。
作为上述技术方案的进一步改进，所述温度采样模块包括若干个第一采样单元，所述第一采样单元包括设置在蓄电池上的热电偶以及型号为MAX6675的模数转换芯片，所述模数转换芯片配置有两个信号输入端、片选端以及SPI通信端，所述热电偶的两端与所述模数转换芯片的两个信号输入端一一对应连接，各个所述第一采样单元的所述模数转换芯片的片选端分别与所述控制模块的多个输出端一一对应连接，各个所述第一采样单元的所述模数转换芯片的SPI通信端均与所述控制模块的同一个输入端相连接。
作为上述技术方案的进一步改进，所述内阻采样模块包括若干个第二采样单元，所述第二采样单元包括型号为AD620的放大器芯片、型号为SN74LVC2G14的驱动芯片、开关管Q1、开关管Q2、电阻R1以及电阻R2，所述放大器芯片配置有两个检测输入端、信号输出端以及两个增益控制端；
所述控制模块通过所述驱动芯片分别与所述开关管Q1的栅极以及所述开关管Q2的栅极相连接，所述开关管Q1的漏极通过所述电阻R1与所述放大器芯片的其中一个增益控制端相连，所述开关管Q1的源极与所述放大器芯片的另一个增益控制端相连，所述开关管Q2的漏极通过所述电阻R2与所述放大器芯片的其中一个增益控制端相连，所述开关管Q2的源极与所述放大器芯片的另一个增益控制端相连，所述放大器芯片的两个检测输入端与蓄电池的正极以及负极一一对应连接，所述放大器芯片的信号输出端与所述控制模块相连。
本发明的有益效果是：本技术方案利用电压采样模块、温度采样模块以及内阻采样模块以检测蓄电池的运行参数，控制模块根据蓄电池的输出电压、与蓄电池相连接的直流变换器的输出电压、蓄电池的内阻以及蓄电池的实时温度判断蓄电池是否正常，同时根据以上参数判断是否作出异常报警操作以及去硫化操作，从而提高蓄电池的使用寿命。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明；
图1是本发明的电路模块框架图；
图2是本发明的温度采样模块的电路原理图；
图3是本发明的内阻采样模块的电路原理图。
具体实施方式
本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，如果具有“若干”之类的词汇描述，其含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
参照图1至图3，本发明公开了一种蓄电池在线监测系统，其第一实施例，包括：
电压采样模块，用于与蓄电池相连接以检测蓄电池的输出电压，以及用于与直流变换器相连接以检测直流变换器的输出电压；
内阻采样模块，用于与蓄电池相连接以检测蓄电池的内阻；
温度采样模块，用于检测蓄电池的实时温度；
通信模块以及控制模块；
所述电压采样模块、所述内阻采样模块、所述温度采样模块以及所述通信模块分别与所述控制模块相连接；
所述控制模块配置有：
初始化单元，用于设置第一电压标准值、第二电压标准值、内阻标准值以及温度标准值；
比较单元，用于对蓄电池的输出电压与所述第一电压标准值进行比较，对与蓄电池相连接的直流变换器的输出电压与所述第二电压标准值进行比较，对蓄电池的内阻与所述内阻标准值进行比较，以及对蓄电池的实时温度与所述温度标准值进行比较；
异常报警单元，用于根据所述比较单元的比较结果输出异常报警信号；
去硫化单元，用于根据所述比较单元的比较结果向蓄电池输出高频激励。
具体地，本实施例中，利用所述电压采样模块、所述温度采样模块以及所述内阻采样模块以检测蓄电池的运行参数，所述控制模块根据蓄电池的输出电压、与蓄电池相连接的直流变换器的输出电压、蓄电池的内阻以及蓄电池的实时温度判断蓄电池是否正常，同时根据以上参数判断是否作出异常报警操作以及去硫化操作，从而提高蓄电池的使用寿命。
进一步作为优选的实施方式，本实施例中，所述通信模块包括USB通信组件以及WIFI通信组件，所述USB通信组件以及所述WIFI通信组件分别与所述控制模块相连接；
所述USB通信组件包括型号为CH340的数据转换芯片以及TYPE-C型USB接口，所述控制模块与所述数据转换芯片相连接，所述数据转换芯片与所述USB接口相连接，所述型号的数据转换芯片用于将USB格式数据转换成串口通信格式数据；
所述WIFI通信组件包括型号为ESP8266的WIFI通信芯片，所述控制模块与所述WIFI通信芯片相连接。
参照图2，进一步作为优选的实施方式，本实施例中，所述温度采样模块包括若干个第一采样单元，所述第一采样单元包括设置在蓄电池上的热电偶以及型号为MAX6675的模数转换芯片，所述模数转换芯片配置有两个信号输入端(T+及T-)、片选端(CS)以及SPI通信端(SO及SCK)，所述热电偶的两端与所述模数转换芯片的两个信号输入端一一对应连接，各个所述第一采样单元的所述模数转换芯片的片选端分别与所述控制模块的多个输出端一一对应连接，各个所述第一采样单元的所述模数转换芯片的SPI通信端均与所述控制模块的同一个输入端相连接。
参照图3，进一步作为优选的实施方式，本实施例中，所述内阻采样模块包括若干个第二采样单元，所述第二采样单元包括型号为AD620的放大器芯片、型号为SN74LVC2G14的驱动芯片、开关管Q1、开关管Q2、电阻R1以及电阻R2，所述放大器芯片配置有两个检测输入端(+IN及-IN)、信号输出端(OUTPUT)以及两个增益控制端(RG)；
所述控制模块通过所述驱动芯片分别与所述开关管Q1的栅极以及所述开关管Q2的栅极相连接，所述开关管Q1的漏极通过所述电阻R1与所述放大器芯片的其中一个增益控制端相连，所述开关管Q1的源极与所述放大器芯片的另一个增益控制端相连，所述开关管Q2的漏极通过所述电阻R2与所述放大器芯片的其中一个增益控制端相连，所述开关管Q2的源极与所述放大器芯片的另一个增益控制端相连，所述放大器芯片的两个检测输入端与蓄电池的正极以及负极一一对应连接，所述放大器芯片的信号输出端与所述控制模块相连。
具体地，本实施例中所述控制模块需要向蓄电池输出激励信号，蓄电池的内阻在该激励信号下能够产生压降，所述内阻采样模块就是用于检测蓄电池的内阻在该激励信号下的压降。所述控制模块通过所述驱动芯片控制所述开关管Q1以及所述开关管Q2的导通或截止，从而控制所述电阻R1以及所述电阻R2的连接结构，即控制所述放大器芯片所连接的用于控制增益的电阻阻值。
以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，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作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (4)

1.一种蓄电池在线监测系统，其特征在于：包括：
电压采样模块，用于与蓄电池相连接以检测蓄电池的输出电压，以及用于与直流变换器相连接以检测直流变换器的输出电压；
内阻采样模块，用于与蓄电池相连接以检测蓄电池的内阻；
温度采样模块，用于检测蓄电池的实时温度；
通信模块以及控制模块；
所述电压采样模块、所述内阻采样模块、所述温度采样模块以及所述通信模块分别与所述控制模块相连接；
所述控制模块配置有：
初始化单元，用于设置第一电压标准值、第二电压标准值、内阻标准值以及温度标准值；
比较单元，用于对蓄电池的输出电压与所述第一电压标准值进行比较，对与蓄电池相连接的直流变换器的输出电压与所述第二电压标准值进行比较，对蓄电池的内阻与所述内阻标准值进行比较，以及对蓄电池的实时温度与所述温度标准值进行比较；
异常报警单元，用于根据所述比较单元的比较结果输出异常报警信号；
去硫化单元，用于根据所述比较单元的比较结果向蓄电池输出高频激励。
2.根据权利要求1所述的一种蓄电池在线监测系统，其特征在于：所述通信模块包括USB通信组件以及WIFI通信组件，所述USB通信组件以及所述WIFI通信组件分别与所述控制模块相连接；
所述USB通信组件包括型号为CH340的数据转换芯片以及TYPE-C型的USB接口，所述控制模块与所述数据转换芯片相连接，所述数据转换芯片与所述USB接口相连接；
所述WIFI通信组件包括型号为ESP8266的WIFI通信芯片，所述控制模块与所述WIFI通信芯片相连接。
3.根据权利要求1所述的一种蓄电池在线监测系统，其特征在于：所述温度采样模块包括若干个第一采样单元，所述第一采样单元包括设置在蓄电池上的热电偶以及型号为MAX6675的模数转换芯片，所述模数转换芯片配置有两个信号输入端、片选端以及SPI通信端，所述热电偶的两端与所述模数转换芯片的两个信号输入端一一对应连接，各个所述第一采样单元的所述模数转换芯片的片选端分别与所述控制模块的多个输出端一一对应连接，各个所述第一采样单元的所述模数转换芯片的SPI通信端均与所述控制模块的同一个输入端相连接。
4.根据权利要求1所述的一种蓄电池在线监测系统，其特征在于：所述内阻采样模块包括若干个第二采样单元，所述第二采样单元包括型号为AD620的放大器芯片、型号为SN74LVC2G14的驱动芯片、开关管Q1、开关管Q2、电阻R1以及电阻R2，所述放大器芯片配置有两个检测输入端、信号输出端以及两个增益控制端；
所述控制模块通过所述驱动芯片分别与所述开关管Q1的栅极以及所述开关管Q2的栅极相连接，所述开关管Q1的漏极通过所述电阻R1与所述放大器芯片的其中一个增益控制端相连，所述开关管Q1的源极与所述放大器芯片的另一个增益控制端相连，所述开关管Q2的漏极通过所述电阻R2与所述放大器芯片的其中一个增益控制端相连，所述开关管Q2的源极与所述放大器芯片的另一个增益控制端相连，所述放大器芯片的两个检测输入端与蓄电池的正极以及负极一一对应连接，所述放大器芯片的信号输出端与所述控制模块相连。
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