CN115267565A - 蓄电池监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种蓄电池监测系统，包括蓄电池模块、集成控制模块、复合监测模块、电池组监测模块和监测管理模块。本发明通过设置复合监测模块，能够检测各蓄电池的电解液信息，能够在化学层面对各蓄电池进行监测，实现了对各蓄电池的运行状态的有效监测与管理；通过设置电池组监测模块，能够采集所述蓄电池模块的充放电电流信号和输出电压信号并传输充电转级指令和工作模式切换指令至所述集成控制模块，实现了对各蓄电池的运行状态的有效监测与管理；通过设置监测管理模块，能够根据各蓄电池的电解液信息和蓄电池模块的充放电电流信息及输出电压信息，发出对应的警报并切换各蓄电池的工作模式，实现了对各蓄电池运行状态的有效监测与管理。

Description

蓄电池监测系统

技术领域

本发明涉及电池监测技术领域，尤其涉及一种蓄电池监测系统。

背景技术

蓄电池：是将化学能直接转化成电能的一种装置，是按可再充电设计的电池，通过可逆的化学反应实现再充电，通常是指铅酸蓄电池，它是电池中的一种，属于二次电池。

蓄电池的工作原理：充电时利用外部的电能使内部活性物质再生，把电能储存为化学能，需要放电时再次把化学能转换为电能输出，比如生活中常用的手机电池等。

蓄电池监测：蓄电池监测系统是以蓄电池内阻、蓄电池端电压、蓄电池组总电压、蓄电池组总电流和蓄电池组所在环境的温度为主要监测参数，对电池性能、状态进行实时监测并且分析电池性能发展趋势对电池使用寿命作出判断的蓄电池监测装置。

随着社会的发展，蓄电池在生产活动中的应用变得非常广泛，但是，经过长期使用，蓄电池会产生各种各样的问题，通过对蓄电池电解液各项指标的监测能够在化学层面确保蓄电池的正常工作，通过对蓄电池输出电压和工作电流的监测，能够确定蓄电池的工作模式。

发明内容

为此，本发明提供一种蓄电池监测系统，用以克服现有技术中无法通过检测蓄电池的多项指标以监测蓄电池的运行状态，并发出对应的警报以确保蓄电池正常运行的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种蓄电池监测系统，包括：

蓄电池模块，包括两蓄电池组，各蓄电池组种包括若干蓄电池，用以为外部负载供电；

集成控制模块，其为一柴电集控装置，集成控制模块与所述蓄电池模块相连，用以接收充电转级指令并控制各所述蓄电池进行充电；

复合监测模块，包括分别设置在各所述蓄电池中的检测装置，各检测装置中均设有独立的密度传感器和液位传感器，其中，密度传感器用以检测蓄电池的电解液密度信息、电解液温度信息和电池电压信息，液位传感器用以检测蓄电池的电解液液位信息；

电池组监测模块，其分别与所述蓄电池模块的蓄电池开关板以及所述集成控制模块相连，用以采集所述蓄电池模块的充放电电流信号和输出电压信号并将充电转级指令和工作模式切换指令传输至所述集成控制模块；

监测管理模块，其为电脑一体机，监测管理模块中设有蓄电池监测管理系统软件，监测管理模块与所各述电池组监测模块相连，用以监控各蓄电池，监测管理模块在系统运行时接收各蓄电池的电压信号、充电电流信号、放电电流信号、电解液密度信号、电解液液位高度信号以及电解液温度信号、根据接收到的信号判定系统的具体情况；监测管理模块还能够根据电压信号判断是否发送充电转级信号指令并根据充电电流信号和放电电流信号切换蓄电池模块的工作模式。

进一步地，所述密度传感器使用音叉振动原理对对应蓄电池的电解液的密度进行检测且密度传感器中设有用于隔离电解液中气泡的气泡隔离装置；

所述监测管理模块中设有电解液密度上限常数Dmax和电解液密度下限常数Dmin，当蓄电池工作时，监测管理模块控制所述密度传感器依次检测音叉在固有频率下振动的固有周期T1以及被测电解液与在固有频率下振动的音叉接触时产生的谐振周期T2、在密度传感器检测完成时计算被测电解液密度D、根据D判定是否对电解液进行温度补偿并在判定需对电解液进行温度补偿时发出警报，设定 D＝K0+K1×T1+K2×T2，其中，K0为介质密度常数，K1为第一介质比例系数， K2为第二介质比例系数；

若D＞Dmax或D＜Dmin，所述监测管理模块判定该蓄电池中的电解液密度不符合标准，计算电解液密度差值并根据该差值将该蓄电池内电解液的温度调节至对应值以对该蓄电池中电解液进行温度补偿；

若Dmin≤D≤Dmax，所述监测管理模块判定该蓄电池的电解液密度符合标准、初步判定该蓄电池合格并根据该蓄电池的运行温度对判断蓄电池是否正常运行进行进一步判定；

所述监测管理模块中还设有第一预设电解液密度差值△D1、第二预设电解液密度差值△D2、第一预设温度补偿系数α1、第二预设温度补偿系数α2以及第三预设温度补偿系数α3，其中，△D1＜△D2，0.8＜α1＜α2＜α3＜1；

当D＞Dmax或D＜Dmin时，所述监测管理模块计算电解液密度差值△D，

若△D≤△D1，所述监测管理模块使用α3将该蓄电池中电解液的温度调节至对应值以对该蓄电池中电解液进行温度补偿；

若△D1＜△D≤△D2，所述监测管理模块使用α2将该蓄电池中电解液的温度调节至对应值以对该蓄电池中电解液进行温度补偿；

若△D＞△D2，所述监测管理模块使用α1将该蓄电池中电解液的温度调节至对应值以对该蓄电池中电解液进行温度补偿；

当所述监测管理模块使用αi将该蓄电池中电解液的温度调节至对应值以对该蓄电池中电解液进行温度补偿时，设定i＝1，2，3，

若D＞Dmax，设定△D＝D-Dmax，补偿后的温度记为Ta，设定Ta＝T0×(2-α i)，其中，T0为该蓄电池中电解液的初始温度；

若D＜Dmin，设定△D＝Dmin-D，补偿后的温度记为Tb，设定Tb＝T0×αi。

当所述监测管理模块完成对单个电池中电解液的温度的调节时，监测管理模块重新检测该蓄电池中电解液D’，若D’＞Dmax或D’＜Dmin，监测管理模块重新计算电解液密度差值△D’并根据△D’重新将该蓄电池中电解液的温度调节至对应值。

进一步地，所述监测管理模块中设有温度上限常数Tmax和温度下限常数 Tmin，当监测管理模块判定单个所述蓄电池中电解液密度符合标准时，所述监测管理模块将蓄电池的运行温度T与Tmax和Tmin进行比对并根据比对结果判定；

若T＞Tmax，则所述监测管理模块判定所述蓄电池运行温度过高、散热装置故障，发出高温警报；

若Tmax≥T≥Tmin，则所述监测管理模块判定所述蓄电池运行温度正常，不发出警报并进一步根据蓄电池的液位判断蓄电池是否正常运行；

若T＜Tmin，则所述监测管理模块判定所述蓄电池运行温度过低、蓄电池存在故障，发出低温警报。

进一步地，当所述监测管理模块判定单个蓄电池中的电解液密度不符合标准且监测管理模块判定需将电解液温度增加至Ta时，监测管理模块将Ta与Tmax 进行比对，若Ta≤Tmax，监测管理模块将该蓄电池中电解液温度增加至Ta以对该蓄电池中电解液进行温度补偿，若Ta＞Tmax，监测管理模块判定该蓄电池中电解液过饱和并发出警报；

当所述监测管理模块判定单个蓄电池中的电解液密度不符合标准且监测管理模块判定需将电解液温度增加至Tb时，监测管理模块将Tb与Tmi n进行比对，若Tb≥Tmin，监测管理模块将该蓄电池中电解液温度增加至Ta以对该蓄电池中电解液进行温度补偿，若Tb＜Tmin，监测管理模块判定该蓄电池中电解液变质并发出警报。

进一步地，所述监测管理模块中设有液位高度上限常数Hmax当液位高度下限常数Hmin，当所述各蓄电池运行温度和电解液密度均符合标准时，监测管理模块将各蓄电池的电解液液位高度H与Hmax和Hmin进行比对并根据比对结果发出对应的警报；

若H＞Hmax，则所述监测管理模块判定所述蓄电池电解液含量异常，发出越限警报；

若Hmax≥H≥Hmin，则所述监测管理模块判定所述蓄电池电解液含量正常。不发出警报；

若H＜Hmin，则所述监测管理模块判定所述蓄电池电解液容量过低，发出缺液警报并发出补液警报。

进一步地，所述监测管理模块中设有第一放电转换电流常数A1、第二放电转换电流常数A2和充电转换电流常数A3，设定A1＞A2＞0＞A3；所述各蓄电池正常工作时，所述监测管理模块将各蓄电池的充放电电流信号A与各电流常数进行比对并根据比对结果则向复合监测模块发送对应的控制指令以切换蓄电池的工作模式；

若A＜A3或A＞A1，则所述监测管理模块切换蓄电池的工作模式至充电工作模式；

若A2＞A≥A3，则所述监测管理模块切换蓄电池的工作模式至长时工作模式；

若A1≥A≥A2，则所述监测管理模块切换蓄电池的工作模式至放电工作模式。

进一步地，所述监测管理模块中设有转级比例常数G0、转级电压下限常数V1和转级电压上限常数V2，设定V1＜V2，当所述蓄电池正常工作时，所述监测管理模块根据所述各蓄电池中电压V是否符合转级标准，若V2≥V≥V1，则监测管理模块判定所述蓄电池电压符合转级标准，进一步检测符合转级标准的蓄电池的比例G，若G≥G0，则向所述集成控制模块发送充电转级指令。

进一步地，所述蓄电池监测系统还包括双冗余电源模块和电源切换模块，双冗余电源模块包括第一电源和第二电源，用以将外部提供的交流电转换为内部的直流电，为内部各模块供电，双冗余电源模块使用热冗余设计，用以增加电源系统的可靠性；所述电源切换模块包括电压监测电路、电源切换电路、电源电路等部分，用以检测所述各电源单元是否正常供电并在第一电源或第二电源无法正常供电时自动切换至另一电源单元。

进一步地，所述蓄电池监测系统采用can通讯系统，包括与所述电池监测模块相连的can集线器和连接各模块的can总线，所述can总线包括第一can总线分支、第二can总线分支、第三can总线分支和第四can总线分支，第一can 总线分支、第二can总线分支和第三can总线分支分别设有若干T形连接器，所述各连接器与所述各蓄电池中的所述复合监测模块相连，用以传输各参数信息；所述第四can总线分支用以连接所述集成控制模块和所述监测管理模块并传输指令。

进一步地，所述蓄电池监测系统中设有人机交互模块，与所述监测管理模块相连，用以显示所述各蓄电池的各项参数，包括输出电压信息、充放电电流信息、充电电量信息、放电电量信息和剩余电量信息；用以在所述各蓄电池中存在电解液液位高度、电解液密度或电解液温度不符合标准的蓄电池时发出对应的警报并显示异常蓄电池的各项参数。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明通过设置复合监测模块，能够检测各蓄电池的电解液信息，能够在化学层面对各蓄电池进行监测，实现了对各蓄电池的运行状态的有效监测与管理；通过设置电池组监测模块，能够采集所述蓄电池模块的充放电电流信号和输出电压信号并传输充电转级指令和工作模式切换指令至所述集成控制模块，实现了对各蓄电池的运行状态的有效监测与管理；通过设置监测管理模块，能够根据各蓄电池的电解液信息和蓄电池模块的充放电电流信息及输出电压信息，发出对应的警报并切换各蓄电池的工作模式，实现了对各蓄电池运行状态的有效监测与管理。

进一步地，本发明通过设置介质密度常数和介质比例系数，能够精确计算电解液的密度；通过设置电解液密度上限常数和电解液密度上限常数，能够判断电解液密度是否符合标准并在不符合标准时使用温度补偿法对电解液的密度进行重新计算并再次检测电解液密度是否符合标准，进一步实现了对各蓄电池运行状态的有效监测和管理。

进一步地，本发明通过设置温度上限常数和温度下限常数，能够检测所述各蓄电池的运行温度是否符合标准，并在不符合标准时发出对应的警报，进一步实现了对各蓄电池运行状态的有效监测和管理。

进一步地，本发明通过设置液位高度上限常数和液位高度下限常数，能够检测所述各蓄电池的电解液液位高度是否符合标准，并在不符合标准时发出对应的警报，进一步实现了对各蓄电池运行状态的有效监测和管理。

进一步地，本发明通过设置转换电流常数，能够在所述各蓄电池正常运行时，根据各蓄电池的充放电电流信号，将所述各蓄电池的工作模式切换至对应状态，进一步实现了对各蓄电池运行状态的有效监测和管理。

进一步地，本发明通过设置转级比例常数和转级电压常数，能够检测所述各蓄电池的输出电压是否符合转级标准，检测符合转级标准的蓄电池的占比兵在占比达到指定阈值时发送充电转级指令进行有效地充放电，进一步实现了对各蓄电池运行状态的有效监测和管理。

进一步地，本发明通过设置双冗余电源模块和电源切换模块，能够为所述蓄电池监测系统提供稳定的电源，实现了对各蓄电运行状态的稳定监测和管理。

进一步地，本发明通过设置can通讯系统，能够连接各模块并传输各参数信息和指令信息，实现了对各蓄电运行状态的高效监测和管理。

进一步地，本发明通过设置滤酸通风帽，能够将泄漏出的酸液过滤并回流至蓄电池中，减少了了酸液量的损耗，进一步在化学层面实现了对各蓄电运行状态的高效监测和管理。

进一步地，本发明通过设置人机交互模块，能够直观地显示各蓄电池的各项参数信息，进一步在物理层面实现了对各蓄电运行状态的高效监测和管理。

附图说明

图1为本发明所述蓄电池监测系统的结构示意图；

图2为本发明所述信息处理机箱的结构示意图；

图3为本发明所述密度传感器的结构示意图；

图4为本发明所述液位传感器原理示意图；

图5为本发明所述液位传感器结构示意图；

图6为本发明所述滤酸通风帽的外形及结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1和图2所示，图1为本发明所述蓄电池监测系统的结构示意图，图2为本发明所述信息处理机箱的结构示意图，包括，

蓄电池模块，包括两蓄电池组，各蓄电池组种包括若干蓄电池，用以为外部负载供电；

集成控制模块，其为一柴电集控装置，集成控制模块与所述蓄电池模块相连，用以接收充电转级指令并控制各所述蓄电池进行充电；

复合监测模块，包括分别设置在各所述蓄电池中的检测装置，各检测装置中均设有独立的密度传感器和液位传感器，其中，密度传感器用以检测蓄电池的电解液密度信息、电解液温度信息和电池电压信息，液位传感器用以检测蓄电池的电解液液位信息；

电池组监测模块，其分别与所述蓄电池模块的蓄电池开关板以及所述集成控制模块相连，用以采集所述蓄电池模块的充放电电流信号和输出电压信号并将充电转级指令和工作模式切换指令传输至所述集成控制模块；

监测管理模块，其为电脑一体机，监测管理模块中设有蓄电池监测管理系统软件，监测管理模块与所各述电池组监测模块相连，用以监控各蓄电池，监测管理模块在系统运行时接收各蓄电池的电压信号、充电电流信号、放电电流信号、电解液密度信号、电解液液位高度信号以及电解液温度信号、根据接收到的信号判定系统的具体情况；监测管理模块还能够根据电压信号判断是否发送充电转级信号指令并根据充电电流信号和放电电流信号切换蓄电池模块的工作模式。

本发明通过设置复合监测模块，能够检测各蓄电池的电解液信息，能够在化学层面对各蓄电池进行监测，实现了对各蓄电池的运行状态的有效监测与管理；通过设置电池组监测模块，能够采集所述蓄电池模块的充放电电流信号和输出电压信号并传输充电转级指令和工作模式切换指令至所述集成控制模块，实现了对各蓄电池的运行状态的有效监测与管理；通过设置监测管理模块，能够根据各蓄电池的电解液信息和蓄电池模块的充放电电流信息及输出电压信息，发出对应的警报并切换各蓄电池的工作模式，实现了对各蓄电池运行状态的有效监测与管理。

具体而言，所述密度传感器使用音叉振动原理对对应蓄电池的电解液的密度进行检测且密度传感器中设有用于隔离电解液中气泡的气泡隔离装置；

所述监测管理模块中设有电解液密度上限常数Dmax和电解液密度下限常数Dmin，当蓄电池工作时，监测管理模块控制所述密度传感器依次检测音叉在固有频率下振动的固有周期T1以及被测电解液与在固有频率下振动的音叉接触时产生的谐振周期T2、在密度传感器检测完成时计算被测电解液密度D、根据D判定是否对电解液进行温度补偿并在判定需对电解液进行温度补偿时发出警报，设定 D＝K0+K1×T1+K2×T2，其中，K0为介质密度常数，K1为第一介质比例系数， K2为第二介质比例系数；

若D＞Dmax或D＜Dmin，所述监测管理模块判定该蓄电池中的电解液密度不符合标准，计算电解液密度差值并根据该差值将该蓄电池内电解液的温度调节至对应值以对该蓄电池中电解液进行温度补偿；

若Dmin≤D≤Dmax，所述监测管理模块判定该蓄电池的电解液密度符合标准、初步判定该蓄电池合格并根据该蓄电池的运行温度对判断蓄电池是否正常运行进行进一步判定；

所述监测管理模块中还设有第一预设电解液密度差值△D1、第二预设电解液密度差值△D2、第一预设温度补偿系数α1、第二预设温度补偿系数α2以及第三预设温度补偿系数α3，其中，△D1＜△D2，0.8＜α1＜α2＜α3＜1；

当D＞Dmax或D＜Dmin时，所述监测管理模块计算电解液密度差值△D，

若△D≤△D1，所述监测管理模块使用α3将该蓄电池中电解液的温度调节至对应值以对该蓄电池中电解液进行温度补偿；

若△D1＜△D≤△D2，所述监测管理模块使用α2将该蓄电池中电解液的温度调节至对应值以对该蓄电池中电解液进行温度补偿；

若△D＞△D2，所述监测管理模块使用α1将该蓄电池中电解液的温度调节至对应值以对该蓄电池中电解液进行温度补偿；

当所述监测管理模块使用αi将该蓄电池中电解液的温度调节至对应值以对该蓄电池中电解液进行温度补偿时，设定i＝1，2，3，

若D＞Dmax，设定△D＝D-Dmax，补偿后的温度记为Ta，设定Ta＝T0×(2-α i)，其中，T0为该蓄电池中电解液的初始温度；

若D＜Dmin，设定△D＝Dmin-D，补偿后的温度记为Tb，设定Tb＝T0×αi。

当所述监测管理模块完成对单个电池中电解液的温度的调节时，监测管理模块重新检测该蓄电池中电解液D’，若D’＞Dmax或D’＜Dmin，监测管理模块重新计算电解液密度差值△D’并根据△D’重新将该蓄电池中电解液的温度调节至对应值。

本发明通过设置介质密度常数和介质比例系数，能够精确计算电解液的密度；通过设置电解液密度上限常数和电解液密度上限常数，能够判断电解液密度是否符合标准并在不符合标准时使用温度补偿法对电解液的密度进行重新计算并再次检测电解液密度是否符合标准，进一步实现了对各蓄电池运行状态的有效监测和管理。

具体而言，所述监测管理模块中设有温度上限常数Tmax和温度下限常数 Tmin，当监测管理模块判定单个所述蓄电池中电解液密度符合标准时，所述监测管理模块将蓄电池的运行温度T与Tmax和Tmin进行比对并根据比对结果判定；

若T＞Tmax，则所述监测管理模块判定所述蓄电池运行温度过高、散热装置故障，发出高温警报；

若Tmax≥T≥Tmin，则所述监测管理模块判定所述蓄电池运行温度正常，不发出警报并进一步根据蓄电池的液位判断蓄电池是否正常运行；

若T＜Tmin，则所述监测管理模块判定所述蓄电池运行温度过低、蓄电池存在故障，发出低温警报。

本发明通过设置温度上限常数和温度下限常数，能够检测所述各蓄电池的运行温度是否符合标准，并在不符合标准时发出对应的警报，进一步实现了对各蓄电池运行状态的有效监测和管理。

具体而言，当所述监测管理模块判定单个蓄电池中的电解液密度不符合标准且监测管理模块判定需将电解液温度增加至Ta时，监测管理模块将Ta与Tmax 进行比对，若Ta≤Tmax，监测管理模块将该蓄电池中电解液温度增加至Ta以对该蓄电池中电解液进行温度补偿，若Ta＞Tmax，监测管理模块判定该蓄电池中电解液过饱和并发出警报；

当所述监测管理模块判定单个蓄电池中的电解液密度不符合标准且监测管理模块判定需将电解液温度增加至Tb时，监测管理模块将Tb与Tmi n进行比对，若Tb≥Tmin，监测管理模块将该蓄电池中电解液温度增加至Ta以对该蓄电池中电解液进行温度补偿，若Tb＜Tmin，监测管理模块判定该蓄电池中电解液变质并发出警报。

具体而言，所述监测管理模块中设有液位高度上限常数Hmax当液位高度下限常数Hmin，当所述各蓄电池运行温度和电解液密度均符合标准时，监测管理模块将各蓄电池的电解液液位高度H与Hmax和Hmin进行比对并根据比对结果发出对应的警报；

若H＞Hmax，则所述监测管理模块判定所述蓄电池电解液含量异常，发出越限警报；

若Hmax≥H≥Hmin，则所述监测管理模块判定所述蓄电池电解液含量正常。不发出警报；

若H＜Hmin，则所述监测管理模块判定所述蓄电池电解液容量过低，发出缺液警报并发出补液警报。

本发明通过设置液位高度上限常数和液位高度下限常数，能够检测所述各蓄电池的电解液液位高度是否符合标准，并在不符合标准时发出对应的警报，进一步实现了对各蓄电池运行状态的有效监测和管理。

具体而言，所述监测管理模块中设有第一放电转换电流常数A1、第二放电转换电流常数A2和充电转换电流常数A3，设定A1＞A2＞0＞A3；所述各蓄电池正常工作时，所述监测管理模块将各蓄电池的充放电电流信号A与各电流常数进行比对并根据比对结果则向复合监测模块发送对应的控制指令以切换蓄电池的工作模式；

若A＜A3或A＞A1，则所述监测管理模块切换蓄电池的工作模式至充电工作模式；

若A2＞A≥A3，则所述监测管理模块切换蓄电池的工作模式至长时工作模式；

若A1≥A≥A2，则所述监测管理模块切换蓄电池的工作模式至放电工作模式。

具体而言，所述监测管理模块中设有转级比例常数G0、转级电压下限常数 V1和转级电压上限常数V2，设定V1＜V2，当所述蓄电池正常工作时，所述监测管理模块根据所述各蓄电池中电压V是否符合转级标准，若V2≥V≥V1，则监测管理模块判定所述蓄电池电压符合转级标准，进一步检测符合转级标准的蓄电池的比例G，若G≥G0，则向所述集成控制模块发送充电转级指令。

本发明通过设置转换电流常数，能够在所述各蓄电池正常运行时，根据各蓄电池的充放电电流信号，将所述各蓄电池的工作模式切换至对应状态，进一步实现了对各蓄电池运行状态的有效监测和管理。

具体而言，所述蓄电池监测系统还包括双冗余电源模块和电源切换模块，双冗余电源模块包括第一电源和第二电源，用以将外部提供的交流电转换为内部的直流电，为内部各模块供电，双冗余电源模块使用热冗余设计，用以增加电源系统的可靠性；所述电源切换模块包括电压监测电路、电源切换电路、电源电路等部分，用以检测所述各电源单元是否正常供电并在第一电源或第二电源无法正常供电时自动切换至另一电源单元。

本发明通过设置转级比例常数和转级电压常数，能够检测所述各蓄电池的输出电压是否符合转级标准，检测符合转级标准的蓄电池的占比兵在占比达到指定阈值时发送充电转级指令进行有效地充放电，进一步实现了对各蓄电池运行状态的有效监测和管理。

具体而言，所述蓄电池监测系统采用can通讯系统，包括与所述电池监测模块相连的can集线器和连接各模块的can总线，所述can总线包括第一can总线分支、第二can总线分支、第三can总线分支和第四can总线分支，第一can 总线分支、第二can总线分支和第三can总线分支分别设有若干T形连接器，所述各连接器与所述各蓄电池中的所述复合监测模块相连，用以传输各参数信息；所述第四can总线分支用以连接所述集成控制模块和所述监测管理模块并传输指令。本发明通过设置can通讯系统，能够连接各模块并传输各参数信息和指令信息，实现了对各蓄电运行状态的高效监测和管理。

具体而言，所述蓄电池监测系统中设有人机交互模块，与所述监测管理模块相连，用以显示所述各蓄电池的各项参数，包括输出电压信息、充放电电流信息、充电电量信息、放电电量信息和剩余电量信息；用以在所述各蓄电池中存在电解液液位高度、电解液密度或电解液温度不符合标准的蓄电池时发出对应的警报并显示异常蓄电池的各项参数。本发明通过设置人机交互模块，能够直观地显示各蓄电池的各项参数信息，进一步在物理层面实现了对各蓄电运行状态的高效监测和管理。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种蓄电池监测系统，其特征在于，包括：

蓄电池模块，包括两蓄电池组，各蓄电池组种包括若干蓄电池，用以为外部负载供电；

集成控制模块，其为一柴电集控装置，集成控制模块与所述蓄电池模块相连，用以接收充电转级指令并控制各所述蓄电池进行充电；

复合监测模块，包括分别设置在各所述蓄电池中的检测装置，各检测装置中均设有独立的密度传感器和液位传感器，其中，密度传感器用以检测蓄电池的电解液密度信息、电解液温度信息和电池电压信息，液位传感器用以检测蓄电池的电解液液位信息；

电池组监测模块，其分别与所述蓄电池模块的蓄电池开关板以及所述集成控制模块相连，用以采集所述蓄电池模块的充放电电流信号和输出电压信号并将充电转级指令和工作模式切换指令传输至所述集成控制模块；

监测管理模块，其为电脑一体机，监测管理模块中设有蓄电池监测管理系统软件，监测管理模块与所各述电池组监测模块相连，用以监控各蓄电池，监测管理模块在系统运行时接收各蓄电池的电压信号、充电电流信号、放电电流信号、电解液密度信号、电解液液位高度信号以及电解液温度信号、根据接收到的信号判定系统的具体情况；监测管理模块还能够根据电压信号判断是否发送充电转级信号指令并根据充电电流信号和放电电流信号切换蓄电池模块的工作模式。

2.根据权利要求1所述的蓄电池监测系统，其特征在于，所述密度传感器使用音叉振动原理对对应蓄电池的电解液的密度进行检测且密度传感器中设有用于隔离电解液中气泡的气泡隔离装置；

所述监测管理模块中设有电解液密度上限常数Dmax和电解液密度下限常数Dmin，当蓄电池工作时，监测管理模块控制所述密度传感器依次检测音叉在固有频率下振动的固有周期T1以及被测电解液与在固有频率下振动的音叉接触时产生的谐振周期T2、在密度传感器检测完成时计算被测电解液密度D、根据D判定是否对电解液进行温度补偿并在判定需对电解液进行温度补偿时发出警报，设定D＝K0+K1×T1+K2×T2，其中，K0为介质密度常数，K1为第一介质比例系数，K2为第二介质比例系数；

若D＞Dmax或D＜Dmin，所述监测管理模块判定该蓄电池中的电解液密度不符合标准，计算电解液密度差值并根据该差值将该蓄电池内电解液的温度调节至对应值以对该蓄电池中电解液进行温度补偿；

若Dmin≤D≤Dmax，所述监测管理模块判定该蓄电池的电解液密度符合标准、初步判定该蓄电池合格并根据该蓄电池的运行温度对判断蓄电池是否正常运行进行进一步判定；

所述监测管理模块中还设有第一预设电解液密度差值△D1、第二预设电解液密度差值△D2、第一预设温度补偿系数α1、第二预设温度补偿系数α2以及第三预设温度补偿系数α3，其中，△D1＜△D2，0.8＜α1＜α2＜α3＜1；

当D＞Dmax或D＜Dmin时，所述监测管理模块计算电解液密度差值△D，

若△D≤△D1，所述监测管理模块使用α3将该蓄电池中电解液的温度调节至对应值以对该蓄电池中电解液进行温度补偿；

若△D1＜△D≤△D2，所述监测管理模块使用α2将该蓄电池中电解液的温度调节至对应值以对该蓄电池中电解液进行温度补偿；

若△D＞△D2，所述监测管理模块使用α1将该蓄电池中电解液的温度调节至对应值以对该蓄电池中电解液进行温度补偿；

当所述监测管理模块使用αi将该蓄电池中电解液的温度调节至对应值以对该蓄电池中电解液进行温度补偿时，设定i＝1，2，3，

若D＞Dmax，设定△D＝D-Dmax，补偿后的温度记为Ta，设定Ta＝T0×(2-αi)，其中，T0为该蓄电池中电解液的初始温度；

若D＜Dmin，设定△D＝Dmin-D，补偿后的温度记为Tb，设定Tb＝T0×αi。

当所述监测管理模块完成对单个电池中电解液的温度的调节时，监测管理模块重新检测该蓄电池中电解液D’，若D’＞Dmax或D’＜Dmin，监测管理模块重新计算电解液密度差值△D’并根据△D’重新将该蓄电池中电解液的温度调节至对应值。

3.根据权利要求2所述的蓄电池监测系统，其特征在于，所述监测管理模块中设有温度上限常数Tmax和温度下限常数Tmin，当监测管理模块判定单个所述蓄电池中电解液密度符合标准时，所述监测管理模块将蓄电池的运行温度T与Tmax和Tmin进行比对并根据比对结果判定；

若T＞Tmax，则所述监测管理模块判定所述蓄电池运行温度过高、散热装置故障，发出高温警报；

若Tmax≥T≥Tmin，则所述监测管理模块判定所述蓄电池运行温度正常，不发出警报并进一步根据蓄电池的液位判断蓄电池是否正常运行；

若T＜Tmin，则所述监测管理模块判定所述蓄电池运行温度过低、蓄电池存在故障，发出低温警报。

4.根据权利要求3所述的蓄电池监测系统，其特征在于，当所述监测管理模块判定单个蓄电池中的电解液密度不符合标准且监测管理模块判定需将电解液温度增加至Ta时，监测管理模块将Ta与Tmax进行比对，若Ta≤Tmax，监测管理模块将该蓄电池中电解液温度增加至Ta以对该蓄电池中电解液进行温度补偿，若Ta＞Tmax，监测管理模块判定该蓄电池中电解液过饱和并发出警报；

当所述监测管理模块判定单个蓄电池中的电解液密度不符合标准且监测管理模块判定需将电解液温度增加至Tb时，监测管理模块将Tb与Tmin进行比对，若Tb≥Tmin，监测管理模块将该蓄电池中电解液温度增加至Ta以对该蓄电池中电解液进行温度补偿，若Tb＜Tmin，监测管理模块判定该蓄电池中电解液变质并发出警报。

5.根据权利要求4所述的蓄电池监测系统，其特征在于，所述监测管理模块中设有液位高度上限常数Hmax当液位高度下限常数Hmin，当所述各蓄电池运行温度和电解液密度均符合标准时，监测管理模块将各蓄电池的电解液液位高度H与Hmax和Hmin进行比对并根据比对结果发出对应的警报；

若H＞Hmax，则所述监测管理模块判定所述蓄电池电解液含量异常，发出越限警报；

若Hmax≥H≥Hmin，则所述监测管理模块判定所述蓄电池电解液含量正常。不发出警报；

若H＜Hmin，则所述监测管理模块判定所述蓄电池电解液容量过低，发出缺液警报并发出补液警报。

6.根据权利要求5所述的蓄电池监测系统，其特征在于，所述监测管理模块中设有第一放电转换电流常数A1、第二放电转换电流常数A2和充电转换电流常数A3，设定A1＞A2＞0＞A3；所述各蓄电池正常工作时，所述监测管理模块将各蓄电池的充放电电流信号A与各电流常数进行比对并根据比对结果则向复合监测模块发送对应的控制指令以切换蓄电池的工作模式；

若A＜A3或A＞A1，则所述监测管理模块切换蓄电池的工作模式至充电工作模式；

若A2＞A≥A3，则所述监测管理模块切换蓄电池的工作模式至长时工作模式；

若A1≥A≥A2，则所述监测管理模块切换蓄电池的工作模式至放电工作模式。

7.根据权利要求6所述的蓄电池监测系统，其特征在于，所述监测管理模块中设有转级比例常数G0、转级电压下限常数V1和转级电压上限常数V2，设定V1＜V2，当所述蓄电池正常工作时，所述监测管理模块根据所述各蓄电池中电压V是否符合转级标准，若V2≥V≥V1，则监测管理模块判定所述蓄电池电压符合转级标准，进一步检测符合转级标准的蓄电池的比例G，若G≥G0，则向所述集成控制模块发送充电转级指令。

8.根据权利要求1所述的蓄电池监测系统，其特征在于，所述蓄电池监测系统还包括双冗余电源模块和电源切换模块，双冗余电源模块包括第一电源和第二电源，用以将外部提供的交流电转换为内部的直流电，为内部各模块供电，双冗余电源模块使用热冗余设计，用以增加电源系统的可靠性；所述电源切换模块包括电压监测电路、电源切换电路、电源电路等部分，用以检测所述各电源单元是否正常供电并在第一电源或第二电源无法正常供电时自动切换至另一电源单元。

9.根据权利要求1所述的蓄电池监测系统，其特征在于，所述蓄电池监测系统采用can通讯系统，包括与所述电池监测模块相连的can集线器和连接各模块的can总线，所述can总线包括第一can总线分支、第二can总线分支、第三can总线分支和第四can总线分支，第一can总线分支、第二can总线分支和第三can总线分支分别设有若干T形连接器，所述各连接器与所述各蓄电池中的所述复合监测模块相连，用以传输各参数信息；所述第四can总线分支用以连接所述集成控制模块和所述监测管理模块并传输指令。

10.根据权利要求1所述的蓄电池监测系统，其特征在于，所述蓄电池监测系统中设有人机交互模块，与所述监测管理模块相连，用以显示所述各蓄电池的各项参数，包括输出电压信息、充放电电流信息、充电电量信息、放电电量信息和剩余电量信息；用以在所述各蓄电池中存在电解液液位高度、电解液密度或电解液温度不符合标准的蓄电池时发出对应的警报并显示异常蓄电池的各项参数。

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