CN201548669U - 蓄电池故障预警仪 - Google Patents
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Abstract
蓄电池故障预警仪，包括主控单元、变频交变驱动单元、若干微电流激励单元和电压采样单元，主控单元的输出端和变频交变驱动单元的输入端连接，变频交变驱动单元的输出端分别和若干微电流激励单元的输入端连接，电压采样单元的输出端和主控单元的输入端连接；主控单元向变频交变驱动单元发出控制命令，变频交变驱动单元接收到指令后，对多个微电流激励单元进行交变时序控制，保证同一时间只有一个微电流激励单元工作；微电流激励单元向其所激励的蓄电池馈入交流微电流信号，电压采样单元实时采样单电池端电压，由于激励电流的馈入，电压采样单元会采样到一个电压的变化量，计算得出电池内阻。
Description
技术领域
本实用新型专利属于电力测量仪器仪表领域，特别涉及针对蓄电池电参数检测的蓄电池故障预警仪。
背景技术
近十余年来，阀控式铅酸蓄电池(VRLAB)在许多不同领域被迅速推广应用。VRLA电池“免维护”的承诺，使其在新领域的推广和取代传统的防酸隔爆式电池起到举足轻重的作用。阀控铅酸蓄电池投入使用以来，由于其免维护性能，轻便，易于安装，使用年限比传统防酸隔爆式电池长等优点，很快在电信界及其他UPS应用场所中得到广泛应用。
在国际上，蓄电池内阻的测试已被广泛应用于蓄电池日常维护中，取代以前电压检测，因为内阻值是反映电池内部参数。国际电工IEEE-1188-1996为蓄电池维护制订了“定期测试蓄电池内阻预测蓄电池寿命”的标准。中国信息产业部邮电产品质量检验中心也提出了蓄电池内阻的相关规范(见YD/T799-2002)。内阻测量已被公认是准确、快速判断蓄电池健康状况的重要参数。测量阀控铅酸蓄电池端电压无法反映电池的实际容量特性，而通过测量内阻能够立即判断严重失效的电池或存在连接问题的电池，蓄电池内阻是一个非常微小的毫欧姆(mΩ)甚至微欧(μΩ)级，很难准确测量。
目前常见的内阻测量方法主要有：密度法、开路电压法、直流放电法和交流法。其中以交流法为主。交流法是电化学测量的重要方法，通过给蓄电池施加一个交流低频小电流信号，测量其反馈电压值，通过电压与电流的比值，测量蓄电池的内阻。但由于交流法的测量存在下列缺陷：1)对蓄电池正常巡视时进行单电池的检测，其维护的工作量非常大。即使进行，也无法方便地蓄电池长期运行检测数据进行分析比对发现问题。2)对于大容量电池，电池内阻是微欧级小信号，常规的直流方法和交流方法较难得到高准确度的数值，对蓄电池内阻的在线准确测量需要解决充电机和用电负载干扰的问题。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能在线准确测量蓄电池内阻的蓄电池故障预警仪。
现实本实用新型目的的技术方案是，蓄电池故障预警仪，包括主控单元、变频交变驱动单元、若干微电流激励单元和电压采样单元，主控单元的输出端和变频交变驱动单元的输入端连接，变频交变驱动单元的输出端分别和若干微电流激励单元的输入端连接，电压采样单元的输出端和主控单元的输入端连接；主控单元向变频交变驱动单元发出控制命令，变频交变驱动单元接收到指令后，对多个微电流激励单元进行交变时序控制，保证同一时间只有一个微电流激励单元工作；微电流激励单元向其所激励的蓄电池馈入交流微电流信号，电压采样单元实时采样单电池端电压，由于激励电流的馈入，电压采样单元会采样到一个电压的变化量，计算得出电池内阻。
本实用新型的工作原理是：
向电池馈入一个交流电流信号，测量由此信号产生的电压变化即可测得电池的内阻。
R＝Vav/Iav
式中Vav----为检测到交流信号的平均值；
Iav----为馈入交流信号的平均值
由于馈入信号的幅值微弱，电池的内阻在微欧或毫欧级，因此，产生的电压变化幅值在毫伏级，信号容易受到干扰。尤其是在线测量时，电池低频交流电压上通常叠加了充电机的交流纹波和输出噪声，这些干扰信号的幅值和电池上的低频交流信号可能相当，因此在测量环节必须考虑削除干扰信号。
在向蓄电池馈入一个交流信号的同时，按照每隔若干个电池设置一个信号注入点，采用变频交变信号驱动法可以完全克服外界干扰，获得比较稳定的数据。
本实用新型中，主控单元向变频交变驱动单元发出控制命令，变频交变驱动单元接收到指令后，对多个微电流激励单元进行交变时序控制，保证同一时间只有一个微电流激励单元工作；微电流激励单元向其所激励的若干节蓄电池馈入交流微电流信号，电压采样单元实时采样单电池端电压，由于激励电流的馈入，电压采样单元会采样到一个电压的变化量，即可根据上述公式得出电池内阻。
作为本实用新型的进一步改进，在所述电压采样单元和主控单元之间设有信号放大电路和信号滤波电路，电压采样单元的输出信号依次经过信号放大电路、信号滤波电路，输入主控单元。对于各类干扰，一方面通过硬件多级滤波削减，另一方面，在有效的A/D采样频率下进行平滑滤波处理，在主控单元中设有滤波单元，采用基于IIR的数字信号技术对电压采用信号进行滤波处理，实现内阻的在线准确测量。通过内阻分析可以监测到每一个电池的容量下降，电池的其它劣化现象也在内阻数据中准确反映。
本实用新型的优点为：
(1)变频交变信号驱动方法保证了信号采样的抗干扰性。
(2)信号采样经过多级滤波，提高了采样设备的整体精度。
本实用新型使用后的效果体现在以下方面：
1)真正实现电池的预防性维护和检修。防止正常电源突然中断后，因一只或几只少数的蓄电池问题导致整组直流系统动力不足引起的其它各类重大事故。
2)改善电池的使用条件，延长电池的使用寿命。
3)掌握电池的当前的运行状况。
4)避免盲目更换电池，减少电池更换费用。
5)降低电池现场维护费用。
6)便于集中监控和网络化管理海量蓄电池。
附图说明
图1是本实用新型实施例1使用状态结构示意图
具体实施方式
下面结合附图和实施例具体说明。
实施例1
如图1所示，蓄电池故障预警仪1，包括主控单元2、变频交变驱动单元3、若干微电流激励单元7、电压采样单元6、信号放大电路4和滤波电路5，主控单元2的输出端和变频交变驱动单元3的输入端连接，变频交变驱动单元3的输出端分别和27个微电流激励单元7的输入端连接。由108节蓄电池组成的蓄电池组8，按照每四节电池作为一组，将蓄电池组8的108节电池分为27个电池组，27个微电流激励单元的输出端分别和27个电池组的正极连接，27个电池组的负极连接至电压采样单元6，电压采样单元的信号经信号放大电路4和滤波电路5输入主控单元2的输入端。
主控单元2向变频交变驱动单元3发出控制命令，变频交变驱动单元3接收到指令后，对27个微电流激励单元7进行交变顺序控制，保证同一时间只有一个微电流激励单元7工作；微电流激励单元7向其所激励的四节蓄电池馈入交流微电流信号，电压采样单元6实时采样单电池端电压，由于激励电流的馈入，电压采样单元6会采样到一个电压的变化量，即可计算得出电池内阻。
Claims (4)
1.蓄电池故障预警仪，其特征是，所述蓄电池故障预警仪包括主控单元、变频交变驱动单元、若干微电流激励单元和电压采样单元，主控单元的输出端和变频交变驱动单元的输入端连接，变频交变驱动单元的输出端分别和若干微电流激励单元的输入端连接，电压采样单元的输出端和主控单元的输入端连接；主控单元向变频交变驱动单元发出控制命令，变频交变驱动单元接收到指令后，对多个微电流激励单元进行交变时序控制，保证同一时间只有一个微电流激励单元工作；微电流激励单元向其所激励的蓄电池馈入交流微电流信号，电压采样单元实时采样单电池端电压的变化量，计算得出电池内阻。
2.根据权利要求1所述的蓄电池故障预警仪，其特征是，在所述电压采样单元和主控单元之间设有信号放大电路和信号滤波电路，电压采样单元的输出信号依次经过信号放大电路、信号滤波电路，输入主控单元。
3.根据权利要求1所述的蓄电池故障预警仪，其特征是，所述滤波电路为多级滤波电路。
4.根据权利要求3所述的蓄电池故障预警仪，其特征是，所述主控单元中设有滤波单元，采用基于IIR的数字信号技术对电压采样信号进行滤波处理。
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| CN103261898A (zh) * | 2010-12-10 | 2013-08-21 | 日产自动车株式会社 | 层叠电池的内阻测量装置 |
| CN103823118A (zh) * | 2014-02-25 | 2014-05-28 | 中航锂电（洛阳）有限公司 | 一种均衡过程中的单体电池内阻测量装置及方法 |
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| CN103261898B (zh) * | 2010-12-10 | 2015-04-08 | 日产自动车株式会社 | 层叠电池的内阻测量装置以及内阻测量方法 |
| CN103823118A (zh) * | 2014-02-25 | 2014-05-28 | 中航锂电（洛阳）有限公司 | 一种均衡过程中的单体电池内阻测量装置及方法 |
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