CN202661605U - 一种变桨系统的后备电池容量检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种变桨系统的后备电池容量检测装置，该装置包括交流电流恒流发生装置，该装置与变桨系统的后备电池形成闭合回路；乘法器分别采集发生装置和后备电池的交流电压，对两者进行乘法运算后把结果信号输入低通滤波器；低通滤波器滤除信号中的交流电压分量后，再依次通过放大器和模数转换器把信号送入处理器；处理器与上述的发生装置电连接，其内包括后备电池充电状态检测模块和通信接口。提供了一种使用交流法对变桨系统的后备电池内阻进行检测，进而推导出后备电池容量和健康状况的检测装置。

Description

一种变桨系统的后备电池容量检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种电池容量检测装置，具体的说涉及一种使用交流法对变桨系统的后备电池容量进行检测的装置。

背景技术

电力，是日常生产和生活中不可缺少的能量形式。传统的火力发电不但要消耗大量的化石资源，而且会排放大量的温室气体；核能发电虽然不排放温室气体，但是非常的危险，一旦出现事故，就会对环境造成不可逆转的破坏，所以各国近年来都在大力发展以风力发电为代表的清洁能源。

变桨系统是风机整机内的重要部件，它的作用是通过调整风机桨叶的迎风角度以改变桨叶的转速，在平时可以优化风机整机的发电效率，如果风机发生部件故障或者环境风速过快，其又可以利用失速原理使风机桨叶到达顺桨位置而停止转动，从而避免风机整机失速倒塌，因此变桨系统稳定可靠运行是整个风力发电机稳定可靠运行的前提和保证。

变桨系统虽然内置有后备电池，但是日常工作都是从电网电源取电，后备电池只是处于浮充状态，只有在电网电源丢失的情况下，变桨系统才开始从后备电池取电工作，这就意味着如果后备电池出现故障，那么变桨系统就无法在电网电源丢失的情况下工作，因此后备电池的容量多少将直接关系到变桨系统的工作稳定性，但是在现有技术中，现有的变桨系统还都没有检测后备电池容量的功能。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题，就是提供一种使用交流法对变桨系统的后备电池内阻进行检测，进而推导出后备电池容量和健康状况的装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种变桨系统的后备电池容量检测装置，该装置包括交流电流恒流发生装置，该装置与变桨系统的后备电池形成闭合回路；乘法器分别采集发生装置和后备电池的交流电压，对两者进行乘法运算后把结果信号输入低通滤波器；低通滤波器滤除信号中的交流电压分量后，再依次通过放大器和模数转换器把信号送入处理器；处理器与上述的发生装置电连接，其内包括后备电池充电状态检测模块和通信接口。

进一步的，在后备电池的正负极之间还接有直流电压表，该直流电压表测得的直流电压信号也通过上述的模数转换器送入上述的处理器。

进一步的，在后备电池附近设置有温度传感器，该温度传感器与上述的处理器电连接。

进一步的，上述的发生装置所产生的交流电流频率在10Hz-1000Hz之间，但不包括50Hz和60Hz。

进一步的，所述的后备电池充电状态检测模块与安装在后备电池充电电路上的电流互感器电连接。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型公开了一种变桨系统的后备电池容量检测装置，该装置使用交流法测量电池内阻原理，通过对处于浮充状态下的后备电池两端施加恒定的交流电流，然后再通过各种器件对检测到的后备电池交流电压信号进行信号处理，最后把处理结果汇总到处理器后得到后备电池的内阻，从而间接得到后备电池的容量和健康状况。

在后备电池的正负极之间接入直流电压表，在后备电池附近设置有温度传感器，并将测得的直流电压信号和温度信号送入上述的处理器作为判断后备电池容量和健康状况的参考依据。

采用处理器上内置的后备电池充电状态检测模块获取充电电流或者通信接口与充电器通信的方式，来获取后备电池的充电状态，如后备电池处于浮充状态则可以对其进行容量检测；内置通信接口还可以作为处理器内数据的输出接口。

附图说明

图1是本实用新型实施例3的电路连接示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1，本实施例公开了一种变桨系统的后备电池容量检测装置，该装置包括交流电流恒流发生装置1，该装置稳定发出频率为1kHz的交流电流信号I，并且该装置与变桨系统的后备电池2形成闭合回路；乘法器3分别采集发生装置的交流电压信号V₂＝Asinωt和后备电池的交流电压信号V₂＝Bsin(ωt+θ)，对两者进行乘法运算后得到 $V=V_1\×V_2=\mathrm{AB}\sin \mathrm{\ω}t\sin (\mathrm{\ωt}+\mathrm{\θ})=\frac{1}{2}\mathrm{AB}\cos \mathrm{\θ}-\frac{1}{2}\mathrm{AB}\cos (2\mathrm{\ωt}+\mathrm{\θ}),$ 其中第一部分是直流电压分量，第二部分是交流电压分量，A和B分别是电压V₁和V₂的幅值，θ是相位差，然后把该运算结果信号输入低通滤波器4滤除交流电压分量，仅剩直流电压分量，也就是

再把该信号依次通过放大器5放大和模数转换器6转换成数字信号后送入处理器7，根据交流法测量电池内阻的原理有

比较上述V和R的公式可得电池内阻

其中I是已知交流电流信号，A是已知交流电流信号I的信号幅度，V是已知直流电压分量，处理器根据上述的公式和数值，就可以计算出后备电池的内阻R，因为电池的容量和内阻相关，在后备电池处于浮充状态的情况下，内阻越小，容量越大，反之如果内阻越大，则电池的容量越小，故得到后备电池的内阻，就可以等效得出后备电池的容量，并且因为后备电池一直处于浮充状态，如果检测所得的电池容量较低，说明后备电池已经老化失效，因此本系统也可以间接检测后备电池的老化程度。

处理器通过内置的后备电池充电状态检测模块8来获取后备电池的充电状态，如后备电池处于浮充状态则可以启动发生装置发出交流电流信号，按照以上的信号处理步骤，处理器就可以得到后备电池的内阻R，进而等效得出后备电池的容量和老化程度。在处理器上还包括通信接口9，该通信接口可以是CAN接口、RS232接口、RS485接口或者USB接口。

实施例2，本实施例在实施例1的基础上，在后备电池的正负极之间还接有直流电压表10，该直流电压表测得的直流电压信号也通过上述的模数转换器转换成数字信号后送入上述的处理器，因为电池电压也可以作为电池容量大小的参考，当电池电压较低时，电池容量一定是较低的，因此当检测得到变桨系统的后备电池在浮充状态下的电压都比较低时，也能够说明后备电池的容量较低、老化程度较高。

实施例3，本实施例在实施例2的基础上，在后备电池附近设置有温度传感器11，该温度传感器与上述的处理器电连接，因为环境温度也会对电池内阻产生影响，从而影响电池容量的检测精度，因此通过温度传感器向处理器传输温度信号以作为判断后备电池容量和健康状况的参考依据。

实施例4，本实施例在实施例3的基础上，把后备电池充电状态检测模块与安装在后备电池充电电路上的电流互感器电连接，后备电池充电状态检测模块通过电流互感器来获取充电电流，处理器以充电电流的数值作为判断后备电池是否处于浮充状态的依据。

实施例5，本实施例在实施例4的基础上，把处理器通过通信接口与为后备电池充电的充电器电连接以获得后备电池的充电状态。

Claims (5)

1.一种变桨系统的后备电池容量检测装置，其特征在于：该装置包括交流电流恒流发生装置，该装置与变桨系统的后备电池形成闭合回路；乘法器分别采集发生装置和后备电池的交流电压，对两者进行乘法运算后把结果信号输入低通滤波器；低通滤波器滤除信号中的交流电压分量后，再依次通过放大器和模数转换器把信号送入处理器；处理器与上述的发生装置电连接，其内包括后备电池充电状态检测模块和通信接口。

2.根据权利要求1所述的变桨系统的后备电池容量检测装置，其特征在于：在后备电池的正负极之间还接有直流电压表，该直流电压表测得的直流电压信号也通过上述的模数转换器送入上述的处理器。

3.根据权利要求1所述的变桨系统的后备电池容量检测装置，其特征在于：在后备电池附近设置有温度传感器，该温度传感器与上述的处理器电连接。

4.根据权利要求1所述的变桨系统的后备电池容量检测装置，其特征在于：上述的发生装置所产生的交流电流频率在10Hz-1000Hz之间，但不包括50Hz和60Hz。

5.根据权利要求1所述的变桨系统的后备电池容量检测装置，其特征在于：所述的后备电池充电状态检测模块与安装在后备电池充电电路上的电流互感器电连接。

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