CN201075716Y

CN201075716Y - 在线蓄电池组管理装置

Info

Publication number: CN201075716Y
Application number: CNU2007200691630U
Authority: CN
Inventors: 林国平
Original assignee: SHANGHAI EAST CHINA HIGH-TECH ELECTRIC Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI EAST CHINA HIGH-TECH ELECTRIC Co Ltd
Priority date: 2007-04-20
Filing date: 2007-04-20
Publication date: 2008-06-18
Anticipated expiration: 2017-04-20

Abstract

本实用新型揭示了一种在线蓄电池组管理装置，包括：主模块，与主控计算机通信，接收主控计算机发送的一组蓄电池标准参数；一组扩展模块，与主模块可通信地相连，每一个扩展模块连接一组蓄电池，每一个扩展模块包括：参数采集装置，采集一组蓄电池的运行参数，参数比较装置，将运行参数与蓄电池标准参数比较，产生比较的结果；蓄电池处理装置，根据比较的结果对蓄电池进行处理。采用本实用新型的技术方案，可获得以下的有益效果：1)能自动在线检测蓄电池的质量，并进行在线维护；2)自动运行时，可按照设定的操作要求，进行选点手动在线维护；3)本实用新型的在线蓄电池组管理装置结构紧凑、使用方便。

Description

在线蓄电池组管理装置

技术领域

本实用新型涉及蓄电池的管理技术，更具体地说，涉及一种在线蓄电池组管理装置，它能识别单体蓄电池的完好状态，进行在线维护，并能保存相应的技术资料。

背景技术

目前，公知的备用铅酸蓄电池组通常是由若干个单体蓄电池串联组成，供给不允许断电设备作备用电源使用。在备用期间，蓄电池组是不能做维护的，为保证蓄电池组储存足够的能量，通常的方法就是对蓄电池组进行浮充电，由于这些蓄电池自放电技术参数不尽一致，所以造成有些蓄电池过充电，有些欠充电。蓄电池的过充和欠充都将加速电池的损坏，经过几年使用的蓄电池组内单体蓄电池间的电压差距逐渐拉大，从而使整组蓄电池的使用寿命明显地缩短。对于个别蓄电池产生盐化现象，通常也只能定期将蓄电池组进行离线检测和维护，由于上述问题存在，运行中的蓄电池组可靠性变差，严重时甚至使系统瘫痪，这种现象目前在通信、自动化，电力控制等系统中时有发生。

发明内容

为了克服现有备用铅酸蓄电池组使用上存在的不安全隐患，本实用新型提供一种在线蓄电池组管理装置，能在线判断防止蓄电池的过充和欠充，而且能在线判断单体蓄电池盐化性能，必要时开启充/放电或活化装置，对某个蓄电池进行在线维护。

根据本实用新型的第一方面，一种在线蓄电池组管理装置，包括：

主模块，与主控计算机通信，接收主控计算机发送的一组蓄电池标准参数；

一组扩展模块，与所述主模块可通信地相连，所述每一个扩展模块连接一组蓄电池，每一个扩展模块包括：

参数采集装置，采集所述一组蓄电池的运行参数，

参数比较装置，将所述运行参数与蓄电池标准参数比较，产生比较的结果；

蓄电池处理装置，根据比较的结果对蓄电池进行处理。

其中，该蓄电池处理装置包括：充/放电装置，对蓄电池进行充/放电；以及活化处理装置，对蓄电池进行活化处理。

较佳的，该扩展模块还包括：地址选通装置，接收主模块发送的地址选通信号，只有被主模块发送的地址选通信号选中的扩展模块与主模块进行通信。

在一个示例中，所述充/放电装置采用三极管构成的控制开关控制对于蓄电池的充/放电。所述活化处理装置用由MOSFET管构成的电感式振荡器实现。所述参数采集装置为采样继电器。

较佳的，所述主模块和扩展模块之间，以及各扩展模块之间互相电隔离，所述主模块和所述扩展模块之间通过光电耦合进行通信。

在一个示例中，所述1个主模块与8个扩展模块通信；所述每一个扩展模块连接一组16个蓄电池，并且，每一个扩展模块通过16个采样继电器采集16个蓄电池的运行参数。

采用本实用新型的技术方案，可获得以下的有益效果：1)能自动在线检测蓄电池的质量，并进行在线维护；2)自动运行时，可按照设定的操作要求，进行选点手动在线维护；3)本实用新型的在线蓄电池组管理装置结构紧凑、使用方便。

附图说明

本实用新型的特征、优势和性质将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，在附图中，相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1是根据本实用新型的一实施例的在线蓄电池组管理装置的结构框图；

图2是可由本实用新型的在线蓄电池组管理装置实现的管理方法的流程图；

图3是根据本实用新型的一实施例的在线蓄电池组管理装置中主模块的电路原理图；

图4A和图4B是根据本实用新型的一实施例的在线蓄电池组管理装置中扩展模块的电路原理图。

具体实施方式

本实用新型提供一种在线蓄电池组管理装置，参考图1所示的实施例，该在线蓄电池管理装置100包括：

主模块102，与主控计算机通信，接收主控计算机发送的一组蓄电池标准参数；

一组扩展模块104，与主模块102可通信地相连，扩展模块104

连接一组蓄电池106，该扩展模块104包括：

参数采集装置140，采集一组蓄电池106的运行参数，

参数比较装置142，将运行参数与蓄电池标准参数比较，产生比较的结果；

蓄电池处理装置144，根据比较的结果对蓄电池进行处理。

在图1所示的实施例100中，一个主模块102连接了2个扩展模块104，而每一个扩展模块106被示出连接了数个蓄电池106。需要说明的是，在实际的应用中，1个主模块最多可以与8个扩展模块通信，而每一个扩展模块最多可以连接一组16个蓄电池，即，本实用新型的在线蓄电池组管理装置最多可以实现对于128个蓄电池的管理。对于本领域的技术人员来说，可以理解的是，扩展模块的数量以及每一个扩展模块连接的蓄电池的数量都是可以根据实际的应用要求而确定的。

回到图1，在本实用新型中，该蓄电池处理装置144包括：

充/放电装置144a，对蓄电池进行充/放电。在一个实施例中，该充/放电装置144a采用三极管构成的控制开关控制对于蓄电池的充/放电。

活化处理装置144b，对蓄电池进行活化处理。在一个实施例中，该活化处理装置144b用由MOSFET管构成的电感式振荡器实现。

在一个实施例中，参数采集装置140是用采样继电器实现，用于采集蓄电池的运行参数。一个扩展模块104所包括的采样继电器的数量是与所连接的蓄电池的数量相等，比如，在一个扩展模块104连接一组16个蓄电池的应用中，每一个扩展模块104通过16个采样继电器采集16个蓄电池的运行参数。

这里需要说明的是，根据蓄电池的运行参数来确定蓄电池是否需要进行充/放电以及是否需要进行活化处理都是本领域中的常用手段。并且，通常都会实现设定一组标准的参数作为评价的标准。只是在目前的应用中，比较标准参数和实际检测的运行参数从而确定对于蓄电池进行的处理的过程都是由人工确定的。本实用新型将运行参数的采集、参数的比较以及处理动作的执行都结合在上述的在线蓄电池组管理装置中，使之能自动执行。

继续回到图1，本实用新型的每一个扩展模块104还包括：

地址选通装置146，接收主模块102发送的地址选通信号，只有被主模块发送的地址选通信号选中的扩展模块104与主模块102进行通信。根据本实用新型，主模块和扩展模块之间，以及各扩展模块之间互相电隔离，而主模块和扩展模块之间的通信通过光电耦合实现。当在线蓄电池组管理装置中具有多个扩展模块104时，本实用新型设定每一次只能有一个扩展模块104与主模块102进行通信。因此，本实用新型在每一个扩展模块104中都设置了一个地址选通装置146，由主模块102发送的地址选通信号，只有被该地址选通信号选中的地址选通装置才会将该扩展模块与主模块之间的光电耦合通道接通，实现该扩展模块与主模块之间的通信。而其他没有被选中的地址选通装置不会将光电耦合通道接通，这样就能保证每次只能有一个扩展模块104与主模块102通信。

利用上述的在线蓄电池管理装置，本实用新型还提供一种在线蓄电池组管理方法200，参考图2示出了该方法的一示例的流程图，包括：

202.设置一组蓄电池的标准参数。

204.采集一组蓄电池的运行参数。根据一示例，该步骤204包括用采样继电器采集蓄电池的运行参数。

206.将运行参数与标准参数比较，根据比较的结果对蓄电池进行处理。根据本实用新型的一示例，该步骤206包括对蓄电池进行充/放电以及进行活化处理。其中对蓄电池进行充/放电包括采用三极管构成的控制开关控制对于蓄电池的充/放电；而对蓄电池进行活化处理包括用由MOSFET管构成的电感式振荡器对蓄电池进行活化处理。

同样需要说明的是，根据蓄电池的运行参数来确定蓄电池是否需要进行充/放电以及是否需要进行活化处理都是本领域中的常用手段。并且，通常都会实现设定一组标准的参数作为评价的标准。只是在目前的应用中，比较标准参数和实际检测的运行参数从而确定对于蓄电池进行的处理的过程都是由人工确定的。本实用新型将运行参数的采集、参数的比较以及处理动作的执行都结合在上述的在线蓄电池组管理装置中，使之能自动执行。

根据本实用新型，最多可以同时对8组蓄电池进行管理，每一组蓄电池包括16个蓄电池，即，本实用新型的在线蓄电池组方法可以实现对于128个蓄电池的管理。对于本领域的技术人员来说，可以理解的是，扩展模块的数量以及每一个扩展模块连接的蓄电池的数量都是可以根据实际的应用要求而确定的。步骤204中通过采样继电器采集蓄电池的运行参数中使用的采样继电器的数量是与所连接的蓄电池的数量相等，比如，一组蓄电池包括16个的应用中，采用16个采样继电器采集16个蓄电池的运行参数。

在对多组多个蓄电池进行管理时，本实用新型可以选择一组蓄电池中的一部分进行运行参数的采集、参数的比较以及处理。该过程可以通过地址选通装置实现，通过发送地址选通信号，只有被地址选通信号选中的该部分蓄电池才能被处理。

图3、图4A和图4B示出了本实用新型的一个具体的应用实例。

其中，图3是根据本实用新型的一实施例的在线蓄电池组管理装置中主模块的电路原理图，该主模块实现的功能包括：

(1)通过RS232或RS485标准接口和PC机进行通信；用户可以通过主控计算机对本在线蓄电池管理装置进行更高层次的控制，还能通过联网的计算机对本在线蓄电池管理装置进行远程监控。

(2)和扩展模块通信；分析从扩展模块发送来的各种数据，更新控制模块的充/放电和活化状态，判断是否有经过维护后无法修复的蓄电池，是否有电池温升过高，如有这样的情况发生，将给出报警音响和报警显示，并作报警记录。

(3)管理扩展模块；主模块每1秒钟产生一次中断，对一个扩展模块采集数据，循环反复，周而复始进行工作。

主模块是设计在一块印板上的，核心部件是微控制器U2(89C52)，这是Intel公司生产的8位微控制器，主控程序放在U5的ROM区中，并通过U5执行主控程序。微控制器U10(16C550)，也是8位微控制器，它只是作为U2的协处理器使用，以执行和主控计算机的通信任务，减轻U2的工作负担。U2和U10间通过双端口U13(74LS245)实行数据交换。U2微控制器的时钟频率均为11.0592MHz这个频率可以精确地分频到1Hz，用于1秒钟中断和串行数据通信。

U7(X2504)为U6提供RESET信号，其内部的寄存器还可以和CPU(U2)进行串行数据交换。在本线蓄电池组管理装置中，U7作为系统的看门狗，在程序正常工作时，CPU(U2)不断地清U7，使U7不至于产生RESET(复位)信号。如果该在线蓄电池组管理装置受到干扰，程序不能正常运行，则不能定时地清U7，U7将产生RESET信号，使系统复位。

U5(62C64)是8KB RAM芯片，它是该在线蓄电池组管理装置的工作单元。用于存放该在线蓄电池组管理装置工作时的中间结果以及所测得的各种数据。

U4(74LS373)是8位锁存器芯片，它将CPU(U2)发出的低8位(A0～A7)

地址锁存，配以高5位(A8～A12)地址用于对U5的寻址。

U3(74LS245)是双端口总线传送接受器，用于在CPU(U2)和协处理器(U10)间交换数据。

U10(16C550)负责与主控计算机的通信。

U8(74LS138)是3-8译码器。根据地址A13～A14输出片选信号，控制RAM(U5)的输入输出方向(即数据的流向)。以及到扩展模块的选通等。

U6(74LS373)，是8D触发器，用于锁存到扩展模块地址。

U1(74LS138)是3-8译码器。选通扩展模块地址。

U15(75LBC184)是RS485接口芯片，用于和主控计算机之间使用RS485规程进行串行通信。

U11(MAX202)是RS232接口芯片，完成从TTL电平到RS232电平的转换，用于和PC机之间使用RS232规程进行串行通信。

接插件J8，J9(2针)连接RS485接口。

接插件J3，J6(3针)连接RS232接口。

跳线器J5用于选择RS232和RS485中的一种通信方式。

发光二极管D2、D3分别用于接收和发送数据显示，以便于调试。

三极管Q2(9013)为蜂鸣器驱动器。

图4A和图4B是根据本实用新型的一实施例的在线蓄电池组管理装置中扩展模块的电路原理图。图4A和图4B所示的电路是设计在同一块印板上。其中包括充、放电和活化装置，该扩展模块的主要功能有：

(1)按5分钟一个周期顺序采样16个蓄电池电压，温度等技术参数。

(2)根据模糊控制原理，自行判断技术参数优，开启功能开关进行在线维护。

(3)接收主模块发来的控制技术参数和手动控制信息，并把各当前的参数和开启功能开关的次数和开启时间送往主模块。

如图4A所示，扩展模块是有一个8位微处理器U1(PIC16F873)控制。该微处理器具有5个10位A/D转换器和4K内存，目前仅用了3个A/D转换器，主控程序固化在U1中。它通过J4接插件直接和主模块进行串行通信。

U5、U8光电耦合器(TIL113)用于和主模块通信。其中U8用于发送数据，U5用于接收数据。

发光二极管D1，D3分别用于接收、发送数据显示，便于调试。

测温器件采用AD590(温度每变化1度，输出电流变化1uA)。

电位器R4，电阻R6用于温度的偏置调整。

模拟开关U2(4067)分别接通16个蓄电池上的测温器件，并送到U1的输入端进行A/D转换。

MOSFET(金属氧化物半导体)是充/放电装置的控制开关。三极管Q4用于放电控制，三极管Q1、Q2用于充电控制。三极管Q1和三极管Q4的栅极不可能同时为高，这是因为它们的逻辑恰好反向。即使U1(PIC16F973)不能正常工作，也保证了扩展模块不会同时对蓄电池充电和放电。充/放电电流的大小是通过改变占空比实现的。

MOSFET(金属氧化物半导体)Q3是有电感式震荡器构成的活化装置，通过能量转换原理来实现活化。

二极管D2、D6、D15分别用于放/充电状态和活化状态的显示。

U4(4-16译码器)根据CPU提供的地址，驱动相应的采样单元中的采样继电器(见图5)，蓄电池的端电压再送到U1的A/D口进行模数转换。

扩展模块上有16个采样继电器(K1A-K16A)，可巡回管理16个蓄电池。

F1-F16是防止采样继电器损坏时的保护熔丝。

J3用于去连接蓄电池的接口。

主模块最多可和8个扩展模块模连接。主模块和扩展模块间的通信通过光电耦合器实现。通信方式为主从式串行通信，主模块始终为呼叫方，只有被呼叫到的扩展模块才能和主模块通信。

为使所有的扩展模块无论在硬件上，还是在软件上取得完全一致，扩展模块上有SW1地址选通开关。主模块向某扩展模块送数据时，只有被选中的扩展模块中的接收光电耦合器中有电流通过，其余未被选中的扩展模块中的接收光电耦合器中无电流通过。因此也只有被选中的某扩展模块才可以向主机板发送数据。

扩展模块之间均是光电隔离的，它们都有各自的供电。采用这样的方式可以消除各扩展模块之间的干扰。

上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本实用新型的，熟悉本领域的人员可在不脱离本实用新型的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本实用新型的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

Claims

1.一种在线蓄电池组管理装置，其特征在于，包括：

参数采集装置，采集所述一组蓄电池的运行参数，

参数比较装置，将所述运行参数与蓄电池标准参数比较，产生比

较的结果；

蓄电池处理装置，根据比较的结果对蓄电池进行处理。

2.如权利要求1所述的在线蓄电池组管理装置，其特征在于，所述蓄电池处理装置包括：

充/放电装置，对蓄电池进行充/放电；

活化处理装置，对蓄电池进行活化处理。

3.如权利要求2所述的在线蓄电池组管理装置，其特征在于，所述扩展模块还包括：

地址选通装置，接收主模块发送的地址选通信号，只有被主模块发送的地址选通信号选中的扩展模块与主模块进行通信。

4.如权利要求3所述的在线蓄电池组管理装置，其特征在于，

所述充/放电装置采用三极管构成的控制开关控制对于蓄电池的充/放电。

5.如权利要求3所述的在线蓄电池组管理装置，其特征在于，

所述活化处理装置用由MOSFET管构成的电感式振荡器实现。

6.如权利要求3所述的在线蓄电池组管理装置，其特征在于，

所述参数采集装置为采样继电器。

7.如权利要求3所述的在线蓄电池组管理装置，其特征在于，

所述主模块和扩展模块之间，以及各扩展模块之间互相电隔离，所述主模块和所述扩展模块之间通过光电耦合进行通信。

8.如权利要求3所述的在线蓄电池组管理装置，其特征在于，

所述1个主模块与8个扩展模块通信；

所述每一个扩展模块连接一组16个蓄电池，并且，每一个扩展模块通过16个采样继电器采集16个蓄电池的运行参数。