CN202524121U - 智能化电池管理系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种电池，尤其涉及一种智能化电池管理系统。本实用新型的智能化电池管理系统，包括单片机，单片机分别与CAN模块、温度检测模块、串口模块、交流恒流信号发生器，交流恒流信号发生器分别连接方波转换器、取样电路、均衡模块，均衡模块与取样电路连接，取样电路连接通路选择开关，通路选择开关依次通过前置放大带通滤波器、平衡调制器、积分器、直流放大器与单片机连接，方波转换器与平衡调制器连接。从而使整个电池组实现动态平衡。这样既防止了电池过冲而淅气，也防止了电池欠充而硫化，对落后电池也有修复作用。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电池，尤其涉及一种智能化电池管理系统。
背景技术
阀控电池自上个世纪80年代投入使用以来，同时也出现了较多的问题和争议，目前就蓄电池的维护而言最常规的做法是至少每年对蓄电池组进行一次核对性放电测试。因为如果蓄电池组3-4年都不进行一次充、放电，蓄电池组电解液就会出现分层现象，即电解液会分解为酸溶液浓度各不相同的液体层，这会影响到蓄电池在断电时的供电能力。这种现象会最终导致在硫酸浓度较高的区域出现极板腐蚀。但是采取这种计划性的维护，由于两次维护间隔时间太长而并不能连续监测蓄电池的状态；同时用户在进行过放电测试后的第二天就不敢说蓄电池组是否将会正常运行下去；另外，放电测试通常会消耗几个小时甚至几天的时间，这是一个高成本、对电池具有破坏性、不安全的过程(包括重新充满电)。
通过监控电池电压来监测蓄电池：针对蓄电池的运行机理和失效模式，国内已经有相关的标准出台，在直流供电的场合安装对蓄电池监测的必要装置，比如电压巡检仪等。但是根据后备蓄电池的工作条件，有可能长期不放电，在两次定期核对性放电测试期间，同样有可能失效，而电池的端电压是完全正常的。
实用新型内容
本实用新型的技术效果能够克服上述缺陷，提供一种智能化电池管理系统，其除了对蓄电池常规的电压监视外，同时还能对电池的温度、内阻等核心技术参数的监视，对蓄电池的运行周期以及蓄电池的健康状况做出具体的分析，同时对落后电池进行均衡处理，使其恢复到正常状态。避免出现因电池管理不当出现的灾难。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：其包括单片机，单片机分别与CAN模块、温度检测模块、串口模块、交流恒流信号发生器，交流恒流信号发生器分别连接方波转换器、取样电路、均衡模块，均衡模块与取样电路连接，取样电路连接通路选择开关，通路选择开关依次通过前置放大带通滤波器、平衡调制器、积分器、直流放大器与单片机连接，方波转换器与平衡调制器连接。
单片机采用DSP18F458型号。平衡调制器采用AD630型号。
内阻的测量方法：对电池的研究发现，电池的内阻对蓄电池的容量有着非常密切的关系，对蓄池内阻的测量已提到最紧要的日程，但由于技术能力的制约，内阻的测量准确性不尽人意，这对蓄电池健康及运行状况判断几乎没有任何效果，更有甚者以此为幌子，给使用者造成重大的损失，我们所做的内阻测量采用现今最先进的交流阻抗法的铅酸蓄电池内阻测量方法.用精密电阻和电池构成串联电路，采用交流注入法对蓄电池注入微弱正弦波信号.通过对输出响应进行一系列的滤波、正峰值检测、放大以及AD转换和采集，然后根据测量到的电压比来推算电池阻，推算出电池内阻.其中内阻作为电池最重要的参数之一，与容量有着紧密的联系，它不仅反映电池当前的荷电状态，而且还反映电池的劣化程度，其变化反映电池的性能和寿命.因此采用内阻检测法测量电池的性能，实现对蓄电池的维护，是目前公认的蓄电池维护的有效方案。为了提高内阻的测量精度，在调制解调部分我们采用了直接数字合成技术(DDS)与PLL技术结合的方法，即(DDS+PLL)技术，DDS(直接数字合成)技术：采用数字化技术，通过控制相位的变化速度来直接产生各种频率的信号。在带宽、频率分辨率、频率转换时间、相位连续性(相位变化连续)、调制输出(对输出信号易实现多种调制)和集成化等方面，都远远超过传统的频率合成技术。但是DDS技术把幅度和相位信息也都用数字量表示，故将会产生量化精度和量化噪音，从而造成输出信号的幅度失真和相位失真，使得DDS的输出信号杂散较大(杂散频率多)；DDS是全数字化结构，易于集成、功耗低、可靠性高、易于程控、使用灵活。是目前高性能频率合成器的主要发展趋势。从而避免了由于常规调制信号源不稳定，解调信号跟踪不准确，造成测量不准确或者测量失败的现象。
单个电池的特性总存在差异，所以充电时电压也不尽相同，导致的结果就是有的电池已经充满有的则没有。在充电过程中，当电池达到饱和状态时，多余的电量不仅不会储存在电池里，而且会消耗在电解液中并致使电池发生过热，同时，由于电解作用产生的气泡会附着在电极上，从而减少电极与电解液的接触面积，降低充电的效率。另一方面，当充电终止时，各电池荷电未达均衡，又会导致放电的不均衡，甚至使得个别电池因深度放电引起极性颠倒，缩短了电池组的寿命。为了不缩短电池组的寿命，必须要让电池组均衡充放电。
过去已经有许多对于电池组均衡充电技术的相关研究，其中有的技术未能实现能量无损，有的则是通过一套电能转换装置来实现均衡充电，有的则是采用电能的多路输出方式，将多余的能量传送给总回路或者传递给相邻的电池。因此有的方案其电路组成和控制结构非常复杂，有的则需设专门的能量装换装置，因而使用方面受到限制。并且这些方案大都是以组为对象的集中控制方案，有的方案虽然解决了能量损耗问题，却存在结构复杂不易实现和维护不便等不足。
在设计中，我们使用了Buck-Boost技术，对多级串联电池组的结构分析和研究，做成了分布式控制，模块化的均衡充放电功能模块，它可以使本级单电池多余的能量分别转移到上下两级蓄电池里，以此类推，从而使整个电池组实现动态平衡。这样既防止了电池过冲而淅气，也防止了电池欠充而硫化，对落后电池也有修复作用。
附图说明
图1本实用新型的电路模块示意图。
具体实施方式
本实用新型的智能化电池管理系统包括单片机，单片机分别与CAN模块、温度检测模块、串口模块、交流恒流信号发生器，交流恒流信号发生器分别连接方波转换器、取样电路、均衡模块，均衡模块与取样电路连接，取样电路连接通路选择开关，通路选择开关依次通过前置放大带通滤波器、平衡调制器、积分器、直流放大器与单片机连接，方波转换器与平衡调制器连接。
单片机采用DSP18F458型号。平衡调制器采用AD630型号。
Claims (3)
1.一种智能化电池管理系统，其特征在于，包括单片机，单片机分别与CAN模块、温度检测模块、串口模块、交流恒流信号发生器，交流恒流信号发生器分别连接方波转换器、取样电路、均衡模块，均衡模块与取样电路连接，取样电路连接通路选择开关，通路选择开关依次通过前置放大带通滤波器、平衡调制器、积分器、直流放大器与单片机连接，方波转换器与平衡调制器连接。
2.根据权利要求1所述的智能化电池管理系统，其特征在于，单片机采用DSP18F458型号。
3.根据权利要求1或2所述的智能化电池管理系统，其特征在于，平衡调制器采用AD630型号。
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| CN103545568A (zh) * | 2013-10-28 | 2014-01-29 | 青岛艾迪森科技有限公司 | 免维护电池 |
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