CN202455118U - 蓄电池组的监控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种蓄电池组的监控装置，包括充放电模块、总控制模块以及监控切换模块，监控切换模块包括检测单元、控制单元以及开关切换单元。通过检测单元能够对蓄电池组中的每只蓄电池的工作状况实时检测，并将检测到数据通过总线实时传送给总控制模块，总控制模块通过控制单元控制开关切换单元的切换，这样就能控制蓄电池组中的每只蓄电池的接通与断开，实现对于蓄电池的循环调度。而且总控制模块还能够根据检测到的数据判断蓄电池组的端电压，并通过总线控制充放电模块对蓄电池进行充放电管理，根据单个蓄电池的端电压以及温度状况控制蓄电池的充电过程。

Description

蓄电池组的监控装置

技术领域

本实用新型涉及蓄电池组的监控技术，更具体地说是涉及一种蓄电池组的监控装置。

背景技术

目前的蓄电池行业规模相当庞大，应用也非常广泛，蓄电池与电力、交通、信息等产业的发展息息相关，尤其是蓄电池在供电电源系统和汽车等交通运输工具电源系统中的应用，可见蓄电池在社会生产经营活动和人类生活中已经不可或缺。但由于蓄电池的使用不当会带来一系列的问题如硫化、容量减小、使用寿命缩短等，使得蓄电池组中的每只蓄电池之间存在不一致性的现象。而目前对于蓄电池组主要还是采用整组式的管理方法，那么蓄电池组中的单只或多只蓄电池如果出现故障或者性能降低，蓄电池组也只能带病工作，这样的话不仅会增加蓄电池组的损耗，而且还会缩短蓄电池组的使用寿命。

实用新型内容

针对现有技术中存在的蓄电池组中的每只蓄电池之间存在不一致性的现象，会增加蓄电池组的损耗，甚至缩短使用寿命的问题，本实用新型的目的是提供一种蓄电池组的监控装置，不仅能够实时的对于蓄电池组中每只蓄电池的使用状况进行监测，而且还能根据实际的需要对蓄电池组中的每只蓄电池进行调度使用。

为达到上述目的，本实用新型采用如下的技术方案：

一种蓄电池组的监控装置，包括充放电模块，还包括总控制模块以及监控切换模块，所述监控切换模块包括检测单元、控制单元以及开关切换单元，所述总控制模块通过总线分别于充放电模块、检测单元以及控制单元相连；所述控制单元还与开关切换单元相连。

所述开关切换单元包括继电器、二极管，PNP型三极管以及电阻，所述继电器的线圈两端分别与二极管的两端相连；所述二极管的负极还与PNP型三极管的c极相连；所述PNP型三极管的b极通过电阻与所述控制单元相连。

所述开关切换单元包括两个P沟道的功率管，所述两个P沟道的功率管的漏极相连；所述P沟道的功率管的栅极分别与所述控制单元相连。

所述总线采用RS485总线。

与现有技术相比，采用本实用新型的一种蓄电池组的监控装置，包括充放电模块，还包括总控制模块以及监控切换模块，所述监控切换模块包括检测单元、控制单元以及开关切换单元，所述总控制模块通过总线分别于充放电模块、检测单元以及控制单元相连；所述控制单元还与开关切换单元相连。通过检测单元能够对蓄电池组中的每只蓄电池的工作状况实时检测，并将检测到数据通过总线实时传送给总控制模块，总控制模块对数据进行分析处理后，总控制模块通过控制单元控制开关切换单元的切换，这样就能控制蓄电池组中的每只蓄电池的接通与断开。实现对于蓄电池的循环调度。而且总控制模块还能够根据检测到的数据判断蓄电池组的端电压，并通过总线控制充放电模块对蓄电池进行充放电管理，根据单个蓄电池的端电压以及温度状况控制蓄电池的充电过程。本实用新型的监控装置适用于太阳能光伏发电、风能发电、燃油发电机组、燃气发电机组等发电系统的能量储存装置中，不仅可以有效提高整个蓄电池组的工作效率，有效防止蓄电池组过充电或过放电，而且还延长蓄电池组的使用寿命，降低维护成本，可靠性提高。

附图说明

图1是本实用新型的一种蓄电池组的监控装置的应用示意图；

图2是图1中的蓄电池组切换状态下蓄电池与开关切换单元的示意图；

图3是图1中开关切换单元的实施例1的电路示意图；

图4是图1中开关切换单元的实施例2的电路示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本实用新型的技术方案。

请参阅图1所示，其中包括由5只蓄电池B1、B2、B3、B4、B5组成的蓄电池组，监控切换模块3分别设置在每只蓄电池的正极侧来控制对该只蓄电池的通断。从图1中也可以看出监控切换模块3实际上就是设于相邻的蓄电池之间以及蓄电池与充放电模块1之间，这样通过充放电模块1、监控切换模块3以及蓄电池B1、B2、B3、B4、B5就构成了蓄电池的充放电回路。总控制模块2通过RS485总线分别于充放电模块1以及监控切换模块3相连。监控切换模块3包括检测单元31、控制单元32以及开关切换单元33，检测单元31与相对应的蓄电池相连，对该蓄电池的工作状况实时检测，并将检测到数据通过总线实时传送给总控制模块2，总控制模块2通过控制控制单元32实现对于开关切换单元33的通路切换，当有蓄电池存在故障或者性能降低时，开关切换单元33能够将上述的蓄电池切换出充放电回路，并将备用蓄电池切换入充放电回路。以图1中的5块蓄电池B1、B2、B3、B4、B5串联组成的蓄电池组为例，如果用电装置只需要4块蓄电池工作就可以正常工作了，那么剩余的一块蓄电池作为备用电池，备用电池用以替换故障电池或是性能降低的蓄电池，从而实现蓄电池组的循环调度使用。例如5块蓄电池中的蓄电池B1、B2、B3、B4为正常工作状态下使用的蓄电池，蓄电池B5为备用电池，此时只要控制蓄电池B1、B2、B3、B4的开关切换单元33中的a端与b端接通，控制蓄电池B5的开关切换单元33中的a端与c端接通即可。而当需要用蓄电池B5替换蓄电池B1时，只要控制蓄电池B1的开关切换单元33中的a端与c端接通，蓄电池B5的开关切换单元33中的a端与b端接通即可，具体情况可以参见图2所示。同理，蓄电池组中的任何一只蓄电池都可以作为备用蓄电池，这样就实现了蓄电池组的循环调度使用。

总之，本实用新型的监控装置适合于对多个单只蓄电池串联构成的蓄电池组进行分只管理，蓄电池组中可以多增串一只或多只备用蓄电池，同时监测每个蓄电池的工作状态，通过对得蓄电池组中的蓄电池循环调度使用，防止蓄电池组的过充电或过放电，对于故障电池或是性能降低的蓄电池，可随时采用备用蓄电池予以替换，从而可以提高整个蓄电池组的可靠性，延长蓄电池组的使用寿命。通过对蓄电池组管理方法的改进，可大大提高整个蓄电池组的使用效率，降低蓄电池组的维护成本，从而满足市场需求。

下面结合附图和实施例进一步说明图1中的开关切换单元的技术方案

实施例1：

请参阅图3所示，其中以图1中的蓄电池B1、B2为例，开关切换单元33包括继电器K、二极管D，PNP型三极管Q以及电阻R，继电器K的线圈两端分别与二极管D的两端相连，二极管D的负极还与PNP型三极管Q的c极相连，PNP型三极管Q的b极通过电阻R与控制单元32相连，图中的控制单元32采用PWM控制器。

图中控制蓄电池B1的继电器K的动触点a作为蓄电池B1的正极，继电器K的常闭触点b接蓄电池B1的正极，继电器K的常开触点c端接蓄电池B1的负极；控制蓄电池B2的继电器K的动触点a连接蓄电池B1的负极，控制蓄电池B2的继电器K的常闭触点b接蓄电池B2的正极，控制蓄电池B2的继电器K的常开触点c接蓄电池B2的负极。依此类推，最后一个继电器的常闭触点接最后一只蓄电池的正极，最后一个继电器的常开触点接最后一个蓄电池的负极输出，即为整个蓄电池组的负极输出。

当三极管Q的b极为低电平时，三极管Q就会导通，继电器K的线圈两端则产生电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，继电器K的衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与常开触点吸合，即继电器K的动触点a与常开触点c接通，这样该蓄电池则从蓄电池组中断开；当三极管Q的b极为高电平时，三极管Q截止，继电器K的线圈两端的电压消失，线圈就会断电，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力下返回原来的位置，使继电器K的动触点与原来的常闭触点吸合，即继电器K的动触点a与常闭触点b端接通，该蓄电池又接回蓄电池组。这样就能用脉宽调制控制三极管的导通和截止，达到了蓄电池的接通与断开的目的。

实施例2：

请参阅图4所示，其中以图1中的蓄电池B1、B2、B3为例，开关切换单元33包括两个P沟道的功率管T1、T2，两个P沟道的功率管TT1、T2的漏极相连，P沟道的功率管T1、T2的栅极分别与控制单元相连，控制单元32采用PWM控制器。两个P沟道的功率管中的任意一个P沟道的功率管的源极与蓄电池的正极相连，另一个P沟道的功率管的源极与蓄电池的负极相连，在图4中，P沟道的功率管T2的源极与该蓄电池的正极相连，P沟道的功率管T1的源极与该蓄电池的负极相连，这样通过PWM控制器控制单个P沟道的功率管的导通和截止，就可以方便的切换蓄电池。例如控制P沟道的功率管T1的导通以及P沟道的功率管T2的截止，就可以将该只蓄电池切换出充放电回路；控制P沟道的功率管T2的导通以及P沟道的功率管T1的截止，就可以将该只蓄电池切换入充放电回路。

采用继电器对蓄电池进行接入与断开的控制，具有隔离功能，比较安全，但成本相对较高。而采用功率管对蓄电池进行接入与断开的控制，成本低，但不具有隔离功能，而且功率管的导通电阻太大，损耗就会很大，若系统要求开关的速度较快时可考虑用功率管。

本实用新型的监控装置采用了三阶段充电的充电方式对蓄电池组进行充电。以12V/20AH的蓄电池为例，当蓄电池的电压低于10.8V时，蓄电池组停止放电，开始给蓄电池组充电。

第一阶段，恒流充电阶段：以0.2C的恒定电流给蓄电池组充电，随着充电的不断进行，蓄电池的电压会逐渐升高，当单个蓄电池的电压升至13.5V时，就进入下一个阶段；

第二阶段，恒压充电阶段：以13.5V的恒定电压继续给蓄电池充电，这时蓄电池的充电电流会逐渐减小，当充电电流小于0.01C时进入下一个阶段；

第三阶段，浮充阶段：以0.005C的恒定电流继续给蓄电池组充电，浮充电压要根据电池温度进行实时补偿。以蓄电池的工作环境温度25℃为标准，当环境温度每升高1℃时，蓄电池单体浮充电压要降低3mV，当环境温度每降低1℃时，蓄电池单体浮充电压要升高3mV。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型的目的，而并非用作对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求的范围内。

Claims (4)

1.一种蓄电池组的监控装置，包括充放电模块，其特征在于：

还包括总控制模块以及监控切换模块，所述监控切换模块包括检测单元、控制单元以及开关切换单元，所述总控制模块通过总线分别于充放电模块、检测单元以及控制单元相连；所述控制单元还与开关切换单元相连。

2.根据权利要求1所述的监控装置，其特征在于：

所述开关切换单元包括继电器、二极管，PNP型三极管以及电阻，所述继电器的线圈两端分别与二极管的两端相连；所述二极管的负极还与PNP型三极管的c极相连；所述PNP型三极管的b极通过电阻与所述控制单元相连。

3.根据权利要求1所述的监控装置，其特征在于：

所述开关切换单元包括两个P沟道的功率管，所述两个P沟道的功率管的漏极相连；所述P沟道的功率管的栅极分别与所述控制单元相连。

4.根据权利要求1所述的监控装置，其特征在于：

所述总线采用RS485总线。

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