CN113533975A - 一种在线式节能型电池组容量测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在线式节能型电池组容量测试系统，包括工作电源电路、全在线充放电电路与控制电路单元、驱动控制电路、MCU单元及其配套电路、单体采集与通信电路、端电压、电流采集电路、后台RS485及扩展电路和数据存储、人机交互电路模块，解决了现有技术中后备蓄电池组需要定期进行容量测试且容量测试需要在密封的蓄电池室进行，存在着工作劳动强度高、成本高、风险大、电池存在离线风险的技术问题。

Description

一种在线式节能型电池组容量测试系统

技术领域

本发明涉及电力系统蓄电池组维护设备，更具体地，涉及一种在线式节能型电池组容量测试系统。

背景技术

在电力行业中，输电、变电、配电等关键环节的都离不开通信设备，而通信设备会因通信直流系统失电导致重大安全事故。为提高安全性，关键设备供电必须增加蓄电池组作为后备电源，后备蓄电池组的每年定期的容量测试结果直接关系到电源系统的应对突发事件的能力。因直流系统后备蓄电池组有数量多、所在站点分布分散、传统仪表发热严重等特点，导致其定期测试工作劳动强度高、成本高、风险大，大部分的电池容量放电测试维护工作未能落实到位。同时由于工作人员对后备蓄电池组的实际容量不了解，应急保障供电时长不清楚，以致于市电中断蓄电池不能有效地进行供电，导致站点通信中断事故的时有发生。

目前国内外现有的蓄电池容量测试技术，是利用合金电阻的发热耗能原理，将电池组的电能转换为热能消耗掉，并计算累积电量来完成电池组容量测试工作的，该过程需要在密封的蓄电池室进行，测试前需要将蓄电池组脱离直流系统，整个测试过程时间长、发热量大、电池存在离线风险。

综上所述，现有技术中后备蓄电池组需要定期进行容量测试且容量测试需要在密封的蓄电池室进行，存在着工作劳动强度高、成本高、风险大、电池存在离线风险的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种在线式节能型电池组容量测试系统，解决了现有技术中后备蓄电池组需要定期进行容量测试且容量测试需要在密封的蓄电池室进行，存在着工作劳动强度高、成本高、风险大、电池存在离线风险的技术问题。

本发明提供的一种在线式节能型电池组容量测试系统，包括工作电源电路、全在线充放电电路与控制电路单元、驱动控制电路、MCU单元及其配套电路、单体采集与通信电路、端电压、电流采集电路、后台RS485及扩展电路和数据存储、人机交互电路模块；

所述全在线充放电电路与控制电路单元的A端连接48V通信电源的正极，B端连接蓄电池组的正极，C端连接电池组的负极；全在线充放电电路与控制电路单元的控制输入端与驱动控制电路的输出端连接；

所述驱动控制电路的输入端与MCU单元及其配套电路连接；驱动控制电路的输出端与全在线充放电电路与控制电路单元的控制输入端连接；

所述MCU单元及其配套电路还分别与单体采集与相关通信电路，端电压、电流采集电路，工作电源电路，后台RS485及其扩展电路，数据存储、人机交互电路模块相连接。

优选的是，所述工作电源电路具体用于为所述整个设备系统提供工作电源。

优选的是，所述MCU单元及其配套电路以MCU单元的系统程序指令为控制模式，具体用于控制所有与其相连及相关的所有外围电路或模块。

优选的是，所述全在线充放电电路与控制电路单元内部集成一个或两个大功率二极管，大功率二极管连接于蓄电池组与48V通信电源之间；大功率二极管的负极与全在线充放电电路与控制电路单元的A端连接，正极与全在线充放电电路与控制电路单元的B端连接。

优选的是，所述全在线充放电电路与控制电路单元内部集成切换开关K1和K2，其中K1为常闭接触器，K2为常开接触器。

优选的是，所述驱动控制电路用于驱动控制全在线充放电电路与控制电路单元对蓄电池组在线充放电测试。

优选的是，所述驱动控制电路内部具备BOOST/BUCK电流环路反馈监测电路和电压环路反馈监测，同时集成BOOST电路PWM控制器和BUCK电路PWM控制器。

优选的是，所述端电压和电流采集电路用于检测蓄电池组的在线电压、组端电压、充电电流和放电电流。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

本发明实施例提供的一种在线式节能型电池组容量测试系统，包括工作电源电路、全在线充放电电路与控制电路单元、驱动控制电路、MCU单元及其配套电路、单体采集与通信电路、端电压、电流采集电路、后台RS485及扩展电路和数据存储、人机交互电路模块，解决了现有技术中后备蓄电池组需要定期进行容量测试且容量测试需要在密封的蓄电池室进行，存在着工作劳动强度高、成本高、风险大、电池存在离线风险的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的一种在线式节能型电池组容量测试系统的系统结构图。

图2为本发明实施例提供的一种在线式节能型电池组容量测试系统的全在线充放电电路与控制电路单元的系统结构图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种在线式节能型电池组容量测试系统，用于解决现有技术中后备蓄电池组需要定期进行容量测试且容量测试需要在密封的蓄电池室进行，存在着工作劳动强度高、成本高、风险大、电池存在离线风险的技术问题。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，图1为本发明实施例提供的本发明实施例提供的一种在线式节能型电池组容量测试系统的系统结构图。

本发明提供的一种在线式节能型电池组容量测试系统，包括工作电源电路102、全在线充放电电路与控制电路单元110、驱动控制电路109、MCU单元及其配套电路101、单体采集与通信电路103、端电压、电流采集电路104、后台RS485及扩展电路106和数据存储、人机交互电路模块107；

全在线充放电电路与控制电路单元110的A端连接48V通信电源111的正极，B端连接蓄电池组120的正极，C端连接电池组120的负极；全在线充放电电路与控制电路单元110的控制输入端与驱动控制电路109的输出端连接；

驱动控制电路109的输入端与MCU单元及其配套电路101连接；驱动控制电路109的输出端与全在线充放电电路与控制电路单元110的控制输入端连接；

MCU单元及其配套电路101还分别与单体采集与相关通信电路103，端电压、电流采集电路104，工作电源电路102，后台RS485及其扩展电路106，数据存储、人机交互电路模块107相连接。

作为一个优选的实施例，所述工作电源电路102具体用于为所述整个系统提供工作电源。

作为一个优选的实施例，所述MCU单元及其配套电路101以MCU单元的系统程序指令为控制模式，具体用于控制所有与其相连及相关的所有外围电路或模块。

作为一个优选的实施例，所述全在线充放电电路与控制电路单元110内部集成一个或两个大功率二极管，大功率二极管连接于蓄电池组120与48V通信电源111之间；大功率二极管的负极与全在线充放电电路与控制电路单元110的A端连接，正极与全在线充放电电路与控制电路单元110的B端连接；当被测蓄电池组进行在线测试工作状态时，保证被测的蓄电池组始终处于安全在线状态，不影响对通信系统设备的正常安全供电。

作为一个优选的实施例，所述全在线充放电电路与控制电路单元110内部集成切换开关K1和K2，其中K1为常闭接触器，K2为常开接触器。全在线充放电电路与控制电路单元110内部集成等电位连接安全控制电路，在完成被测蓄电池组放电测试结束后，以及自动完成在线限流充电后，进行等电位安全连接恢复被测蓄电池组至在线正常工作。

作为一个优选的实施例，驱动控制电路109用于驱动控制全在线充放电电路与控制电路单元110对蓄电池组220在线充放电测试：

作为一个优选的实施例，所述驱动控制电路109内部具备BOOST/BUCK电流环路反馈监测电路和电压环路反馈监测，同时集成BOOST电路PWM控制器和BUCK电路PWM控制器。

作为一个优选的实施例，所述端电压和电流采集电路104用于检测蓄电池组220的在线电压、组端电压、充电电流和放电电流：

本发明实施例提供的一种在线式节能型电池组容量测试系统，包括工作电源电路、全在线充放电电路与控制电路单元、驱动控制电路、MCU单元及其配套电路、单体采集与通信电路、端电压、电流采集电路、后台RS485及扩展电路和数据存储、人机交互电路模块，解决了现有技术中后备蓄电池组需要定期进行容量测试且容量测试需要在密封的蓄电池室进行，存在着工作劳动强度高、成本高、风险大、电池存在离线风险的技术问题。

实施例2

请参阅图2，图2为本发明实施例提供的一种在线式节能型电池组容量测试系统的全在线充放电电路与控制电路单元的系统结构图。

在本实施例中，全在线充放电电路与控制电路单元110，内部集成蓄电池组在线测试切换开关K1与K2；其中K1为常闭接触器，K2为常开接触器。默认情况下，K1闭合，K2断开，蓄电池组220处于与48V通信电源211等电位连接状态。

当K1断开，K2闭合的时候，蓄电池组220进入在线测试回路状态，当被测蓄电池组测试完毕，限流充电结束后，K1闭合，K2断开，蓄电池组220将恢复到默认的等电位在线连接状态。

全在线充放电电路与控制电路单元110对蓄电池组220的在线升压放电过程如下，在MCU单元及其配套电路101的控制下，驱动控制电路109将控制全在线充放电电路与控制电路单元110中K1断开，同时K2闭合，蓄电池组220进入在线测试回路状态。MCU单元及其配套电路101通过驱动控制电路109控制全在线充放电电路与控制电路单元110中的Q2进行BOOST升压工作，同时保持Q1的PWM脉冲处于关闭状态，此时全在线充放电电路与控制电路单元110工作在BOOST升压模式。MCU单元及其配套电路101根据B端电池放电测试电流，通过驱动控制电路109来实时动态调整Q2的驱动PWM脉宽，从而实现蓄电池组220的升压，当所升的电压小幅度超过48V通信电源211的电压时，蓄电池组220将实现对用电负载212进行放电。放电电流大小取决于用电负载212和MCU单元所设定的预放电电流大小。随着放电过程的进行，蓄电池组220的端电压持续下降，驱动控制电路109具备硬件电流环路和电压环路监测能力，能动态实时调整驱动PWM脉宽参数，使整个升压放电安全可控，最终完成整个深度在线节能放电的过程。而对于驱动电路109而言，MCU单元及其配套电路101则是给一个DA的基准，包括电压基准和电流限流基准。

全在线充放电电路与控制电路单元110对蓄电池组220的在线限流充电过程如下，如图2所示，当在线升压放电过程结束后，蓄电池组220的端电压与48V通信电源211相比低很多。需要通过全在线充放电电路与控制电路单元110的限流充电电路对蓄电池组220进行充电，避免直接将亏电的蓄电池组220直接并接到48V通信电源211而造成的大电流冲击。其限流充电过程如下：保持K1闭合，K2断开，MCU单元及其配套电路101通过驱动控制电路109关闭Q2的PWM脉冲。然后再控制驱动控制电路109启动Q1的PWM脉冲，并实时调整脉冲宽度大小，此时，全在线充放电电路与控制电路单元110工作在BUCK降压电路的模式，48V通信电源211将通过全在线充放电电路与控制电路单元110对蓄电池组220进行限流充电。等到蓄电池组220的端电压接近48V通信电源211的端电压时，限流充电电流将逐渐下降，当下降到所设定的阀值时，MCU单元及其配套电路101通过驱动控制电路109控制K1闭合，然后关闭Q2的PWM脉宽控制，最后断开K2。使蓄电池组220恢复到等电位在线连接状态，这样就完成了一次完整的节能充放电测试过程。整个过程都由MCU单元及其配套电路101控制，驱动控制电路109和全在线充放电电路与控制电路单元110被控制而自动完成实现，达到无人值守自动维护测试蓄电池组的目的。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种在线式节能型电池组容量测试系统，其特征在于，包括工作电源电路(102)、全在线充放电电路与控制电路单元(110)、驱动控制电路(109)、MCU单元及其配套电路(101)、单体采集与通信电路(103)、端电压、电流采集电路(104)、后台RS485及扩展电路(106)和数据存储、人机交互电路模块(107)；

所述全在线充放电电路与控制电路单元(110)的A端连接48V通信电源(111)的正极，B端连接蓄电池组(120)的正极，C端连接电池组(120)的负极；全在线充放电电路与控制电路单元(110)的控制输入端与驱动控制电路(109)的输出端连接；

所述驱动控制电路(109)的输入端与MCU单元及其配套电路(101)连接；驱动控制电路(109)的输出端与全在线充放电电路与控制电路单元(110)的控制输入端连接；

所述MCU单元及其配套电路(101)还分别与单体采集与相关通信电路(103)，端电压、电流采集电路(104)，工作电源电路(102)，后台RS485及其扩展电路(106)，数据存储、人机交互电路模块(107)相连接。

2.根据权利要求1所述的一种在线式节能型电池组容量测试系统，其特征在于，所述工作电源电路(102)具体用于为所述整个系统提供工作电源。

3.根据权利要求1所述的一种在线式节能型电池组容量测试系统，其特征在于，所述MCU单元及其配套电路(101)以MCU单元的系统程序指令为控制模式，具体用于控制所有与其相连及相关的所有外围电路或模块。

4.根据权利要求1所述的一种在线式节能型电池组容量测试系统，其特征在于，所述全在线充放电电路与控制电路单元(110)内部集成一个或两个大功率二极管，大功率二极管连接于蓄电池组(120)与48V通信电源(111)之间；大功率二极管的负极与全在线充放电电路与控制电路单元(110)的A端连接，正极与全在线充放电电路与控制电路单元(110)的B端连接。

5.根据权利要求4所述的一种在线式节能型电池组容量测试系统，其特征在于，所述全在线充放电电路与控制电路单元(110)内部集成切换开关K1和K2，其中K1为常闭接触器，K2为常开接触器。

6.根据权利要求1所述的一种在线式节能型电池组容量测试系统，其特征在于，所述驱动控制电路(109)用于驱动控制全在线充放电电路与控制电路单元(110)对蓄电池组(220)在线充放电测试。

7.根据权利要求6所述的一种在线式节能型电池组容量测试系统，其特征在于，所述驱动控制电路(109)内部具备BOOST/BUCK电流环路反馈监测电路和电压环路反馈监测，同时集成BOOST电路PWM控制器和BUCK电路PWM控制器。

8.根据权利要求1所述的一种在线式节能型电池组容量测试系统，其特征在于，所述端电压和电流采集电路(104)用于检测蓄电池组(220)的在线电压、组端电压、充电电流和放电电流。

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