CN202333844U - N+1蓄电池组在线检测维护无缝供电装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及N+1蓄电池组在线检测维护无缝供电装置，包括中央处理器CPU、智能功率开关模块、直流电源、放电逆变器、充电器；在备用蓄电池和各蓄电池之间串联智能功率开关模块，蓄电池数据通过智能功率开关模块传送给中央处理器CPU进行处理，依据处理结果控制相关的智能功率开关模块动作，将蓄电池切换出蓄电池组主回路进行放、充电检测与维护或更换，同时把备用蓄电池接入主回路中，使输出额定电压不变，本实用新型的特点是在不停止供电的情况下对各个蓄电池进行实时监控、维护或更换，保证了负载无缝隙不间断的供电。
Description
技术领域：本发明涉及一种、利用增加备用蓄电池和串联在蓄电池组中的智能功率开关模块，由中央处理器控制而实现的、N+1蓄电池组在线检测维护无缝供电装置。
技术背景：在目前现有技术中，因蓄电池自身的固有特性会产生自放电，因此需要对蓄电池组实时串联浮充电。蓄电池在长时间浮充电状态下、电极易硫化致使其性能降低，所以要定期对其进行充放电维护以保持电池物质的活性。
对蓄电池组实施串联浮充电，因蓄电池个性差异、会导致蓄电池内阻增加或热失控，而影响整个蓄电池组的性能。
现有技术，无论是串联或单节蓄电池、均采用电阻或电子式负载对其进行放电。这样不仅浪费大量电能，更重要的是在充放电维护期间，都会造成电池组供电间断，而影响用电设备正常运行。
目前技术有核对性充放电检测和电导测试方法；核对性充放电检测方法准确可靠，但需要人工将蓄电池组拆散进行，因此检测周期长、工作量大、繁琐。电导测试方法，可不用将蓄电池组拆散进行测试，但这种测试方法误差性较大、可靠性差。并且无论使用哪一种检测方法，在需要维修、更换故障蓄电池时，都要将蓄电池组断电、拆散，造成供电中断问题，不能保证用电设备实时可靠的运行。为了提高蓄电池组的时效性，迫切需要蓄电池组在不停电的情况下进行实时检测、维护和更换故障蓄电池的新方法。
发明内容：本发明的目的，是提供一种用于蓄电池组、在线检测和充放电维护的(不间断)无缝供电装置。
1，在原蓄电池组(N)的基础上增加一节备用蓄电池，在各蓄电池之间串联智能功率开关模块，构成N+1蓄电池组。
2，采用高速中央处理器CPU控制充电器、放电逆变器、直流电源、智能功率开关模块工作。
3、中央处理器CPU对各智能功率开关模块提供的蓄电池数据进行运算分析。当某节蓄电池需要维护时，由中央处理器控制相应智能功率开关模块、将该蓄电池从主电路中分离出来进行充放电检测、维护，同时接入备用蓄电池。
4、将原有“发热式”电子负载放电方式改为，放电电能经过放电逆变器输入到充电器，作为充电电源，实现能源循环利用。
5、将串联蓄电池组长期浮充电改为：单节浮充、串联阶段浮充。
本发明是这样实现的：在原蓄电池组(N)的基础上增加一节备用蓄电池，将智能功率开关模块串联在各蓄电池之间、构成N+1蓄电池组。
装置由中央处理器、充电器、放电逆变器、直流电源、显示器、键盘与智能功率开关模块组成。
中央处理器将智能功率开关模块提供的蓄电池数据参数，集中处理分析从中计算出需要维护的蓄电池。利用智能功率开关模块将需要维护的蓄电池从主电路中分离出来进行维护，同时将备用蓄电池接入主电路，这样保持蓄电池组额定电压不变。
被分离出来的蓄电池，经中央处理器运算、分析充放电检测程序，对蓄电池进行相应的充放电，放电时的电能通过放电逆变器、将电能转换输送到充电器为其它蓄电池充电，电能被循环利用，放电结束。由充电器进行充电。充电完成后由中央处理器控制相应智能功率开关模块将蓄电池接回主电路，同时将备用蓄电池从主电路中分离出来，再进行充电、备用。这样既保证了蓄电池组实时处于最佳状态又实现了蓄电池组在线检测、充放电维护与(不间断)无缝供电目的。
本发明不同于，现有技术的蓄电池组均采用长时间串联浮充电，这不仅使蓄电池内部电极易硫化导致内阻增大，还会使各蓄电池之间性能差异增大以及热失控，从而严重影响蓄电池组寿命。而在放电维护期间，还会造成供电间断问题。
本装置采用了创新的：中央处理器CPU集中控制，在线实时检测，单节蓄电池分离充放电维护、自动接入备用电池，放电电能循环再利用，安全可靠无缝隙供电技术。
附图说明：下面结合附图和具体实施方法对本发明作进一步详细说明。
图1是本发明的电路框图。
图2是图1所示装置中的智能功率开关模块电路框图。
图1、图2中第一智能功率开关模块(1)、第二智能功率开关模块(3)、第三智能功率开关模块(5)、第四智能功率开关模块(7)；备用蓄电池(2)；第一蓄电池(4)、第二蓄电池(6)、第三蓄电池(8)；充电器(9)；放电逆变器(10)；直流电源(11)；中央处理器CPU(12)；通信接口(13)；键盘(14)；显示器(15)；充电总线(16)；放电总线(17)；串行通信总线(18)；工作发光二极管(19)；故障指示发光二极管(20)；功率开关(21)；第一接线端子(22)；第二接线端子(23)；电流传感器(24)；充电开关(25)； 放电开关(26)；充电总线接口(27)；放电总线接口(28)；直流电源接口(29)；串行通信接口(30)；微控制器MCU(31)；温度传感器(32)；第三接线端子(33)；第四接线端子(34)。
具体实施方式：图1、图2所示，
(一)、第一智能功率开关模块(1)与备用蓄电池(2)相连接、第二智能功率开关模块(3)与第一蓄电池(4)相连接、第三智能功率开关模块(5)与第二蓄电池(6)相连接、第四智能功率开关模块(7)与第三蓄电池(8)相连接。
第一、二、三、四智能功率开关模块与中央处理器CPU(12)、直流电源(11)、放电逆变器(10)和充电器(9)相连接。中央处理器CPU(12)与通信接口(13)、键盘(14)、显示器(15)相连接。充电器(9)通过充电总线(16)与第一、二、三、四智能功率开关模块连接。放电逆变器(10)通过放电总线(17)与第一、二、三、四智能功率开关模块连接。
(二)、智能功率开关模块由微控制器MCU(31)、充电开关(25)、放电开关(26)、功率开关(21)、第一接线端子(22)、第二接线端子(23)、第三接线端子(33)、第四接线端子(34)构成。电流传感器(24)设在智能功率开关模块内部，温度传感器(32)通过连线固定在蓄电池外壳上。
微控制器MCU(31)存储备用蓄电池(2)、第一蓄电池(4)、第二蓄电池(6)、第三蓄电池(8)的电压、电流、温度数据和功率开关(21)切换状态信息，通过串行通信接口(30)将数据传送到中央处理器CPU(12)进行运算处理。并接收中央处理器CPU(12)的指令，控制功率开关(21)切换、充电开关(25)、放电开关(26)的通、断，工作发光二极管(19)和故障指示发光二极管(20)。
中央处理器CPU(12)，实时收集第一、二、三、四智能功率开关模块的蓄电池数据，经运算分析、筛选出需要维护的蓄电池，将其从主电路分离，进行检测、维护。同时将备用蓄电池(2)接入主电路中，使蓄电池组保持额定供电不变。
本发明结合图1，36V蓄电池组为例作进一步详细说明：
蓄电池组由第一智能功率开关模块(1)、备用蓄电池(2)、第二智能功率开关模块(3)、第一蓄电池(4)、第三智能功率开关模块(5)、第二蓄电池(6)、第四智能功率开关模块(7)、第三蓄电池(8)组成。
中央处理器CPU(12)实时检测第一、二、三、四智能功率开关模块提供的蓄电池数据、进行运算分析。设定第二蓄电池(6)需要维护，中央处理 器CPU(12)发出指令、控制第三智能功率开关模块(5)中功率开关(21)使第三接线端子(33)、第四接线端子(34)与第一接线端子(22)断开，同时与第二接线端子(23)连通，将第二蓄电池(6)从主电路中分离出来。与此同时中央处理器CPU(12)控制第一智能功率开关模块(1)中功率开关(21)使第三接线端子(33)、第四接线端子(34)与第二接线端子(23)断开，与第一接线端子(22)连通，将备用电池(2)接入主电路中，保持了36V蓄电池组额定电压不变。
被分离出来的第二蓄电池(6)，经中央处理器CPU(12)运行测控程序进行检测。放电时第三智能功率开关模块(5)内放电开关(26)接通，蓄电池电能通过放电总线(17)输送到放电逆变器(10)经逆变后输送到充电器(9)作为其它蓄电池充电电能。放电结束后，放电开关(26)关闭，同时开通充电开关(25)、由充电器(9)对其进行充电。充电完成经过检测正常后、由中央处理器CPU(12)控制第三智能功率开关模块(5)中功率开关(21)第三接线端子(33)、第四接线端子(34)与第二接线端子(23)断开，并与第一接线端子(22)连通，将第二蓄电池(6)接入主电路中。同时中央处理器CPU(12)控制第一智能功率开关模块(1)中功率开关(21)、第三接线端子(33)、第四接线端子(34)与第一接线端子(22)断开，并与第二接线端子(23)连通，备用蓄电池(2)从主电路中分离出来，以待备用。这样就完成了第二蓄电池(6)与备用蓄电池(2)分离与接入主电路，实现了一节蓄电池的在线检测维护过程。对于其它蓄电池的维护过程以此类推。
在维护过程中当检测到故障、失效的蓄电池时，中央处理器CPU(12)则控制将其脱离主电路并发出显示、报警信号和运行故障处理程序。
经过以上测控实现了蓄电池在线自动检测、在线自动充放电维护、在线淘汰故障电池，同时实现无缝供电。这样不仅使蓄电池性能始终处于最佳状态，并且大大延长蓄电池寿命。
本发明适用于各种容量、规格的蓄电池组。
Claims (3)
1.一种N+1蓄电池组在线检测维护无缝供电装置，其特征在于；第一智能功率开关模块(1)与备用蓄电池(2)相连接、第二智能功率开关模块(3)与第一蓄电池(4)相连接、第三智能功率开关模块(5)与第二蓄电池(6)相连接、第四智能功率开关模块(7)与第三蓄电池(8)相连接。
2.根据权利要求1所述的N+1蓄电池组在线检测维护无缝供电装置，其特征在于；所述的第一、第二、第三、第四智能功率开关模块与中央处理器CPU(12)、直流电源(11)、放电逆变器(10)和充电器(9)相连接。
3.根据权利要求1所述的N+1蓄电池组在线检测维护无缝供电装置，其特征在于；所述智能功率开关模块由微控制器MPU(31)、充电开关(25)、放电开关(26)、功率开关(21)、第一接线端子(22)、第二接线端子(23)、第三接线端子(33)、第四接线端子(34)构成。
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