CN202949016U - 蓄电池在线维护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种蓄电池在线维护电路，用于检测蓄电池中单节电池的状态并根据该状态对单节电池进行维护，其包括与蓄电池相连接并检测其电流和电压参数的采样回路、与采样回路相连接并将采样电路所检测的参数转换为数字量的A/D转换回路、与A/D转换回路相连接并产生控制信号的CPU控制回路、连接CPU控制回路与蓄电池并根据控制信号对蓄电池进行维护的维护回路。本实用新型的蓄电池在线维护电路可以根据蓄电池中的单节电池的状态对其进行维护，以提高蓄电池中整组单节电池的电压的一致性，避免蓄电池因长期偏离设定电压运行而引起其失效。

Description

蓄电池在线维护电路

技术领域

本实用新型涉及一种用于对蓄电池中每节单节电池进行维护的蓄电池在线维护电路。

背景技术

蓄电池在工作中通常其单节电池的状态会发生改变，各节单节电池的电压的一致性降低。特别对于某些蓄电池的单体电压没有超过限值，但却长期偏离设定电压运行，容易引起蓄电池失效，因此需要一种能够对蓄电池进行在线维护的装置。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种用于对蓄电池中的单节电池进行在线维护的电路。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种蓄电池在线维护电路，用于检测蓄电池中单节电池的状态并根据该状态对所述的单节电池进行维护，其包括与所述的蓄电池相连接并检测其电流和电压参数的采样回路、与所述的采样回路相连接并将所述的采样电路所检测的参数转换为数字量的A/D转换回路、与所述的A/D转换回路相连接并产生控制信号的CPU控制回路、连接所述的CPU控制回路与所述的蓄电池并根据所述的控制信号对所述的蓄电池进行维护的维护回路。

优选的，所述的维护回路包括对所述的蓄电池进行放电的放电负载回路、对所述的蓄电池进行充电的电压均衡回路。

优选的，所述的采样回路与每节所述的单节电池相分别相连接，且连接线路上设置有控制开关。

优选的，所述的CPU控制回路还连接有对所述的蓄电池的环境温度进行检测的温度采集回路。

优选的，所述的CPU控制回路还连接有通讯回路。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：本实用新型的蓄电池在线维护电路可以根据蓄电池中的单节电池的状态对其进行维护，以提高整组蓄电池中各节电池的电压的一致性，避免蓄电池因长期偏离设定电压运行而引起其失效。

附图说明

附图1为本实用新型的蓄电池在线维护电路的原理图。

附图2为本实用新型的蓄电池在线维护电路的工作原理说明图。

具体实施方式

下面结合附图所示的实施例对本实用新型作进一步描述。

实施例一：参见附图1。

一种蓄电池在线维护电路，用于检测蓄电池中单节电池的状态并根据该状态对单节电池进行维护。

该蓄电池在线维护电路包括采样回路、A/D转换回路、CPU控制回路、放电负载回路、电压均衡回路、温度采集回路、通讯回路。

采样回路与每节单节电池相分别相连接并检测其电流和电压参数，连接线路上设置有控制开关，在任一时刻，只能对一节单节电池进行检测。采样回路对电池采用4线制连接方式，使在维护时可以进行电压采样。

A/D转换回路与采样回路相连接，其将采样电路所检测的参数转换为数字量。

CPU控制回路与A/D转换回路相连接，其根据A/D转换回路所传输的数字量判断单节电池的状态，并产生控制信号。

温度采集回路与CPU控制回路相连接，并用于检测蓄电池的环境温度。

放电负载回路、电压均衡回路共同构成维护电路，该维护电路连接CPU控制回路与蓄电池，其根据与控制信号对蓄电池进行维护的维护回路。

CPU控制回路还连接有通讯回路。

上述蓄电池在线维护电路的工作状态简述如下：采样回路对处于浮充状态的蓄电池进行电压和电流的采样，该采样过程通过采样回路内部的开关进行控制，保证每次催一节单节电池进行采样。采集到的电流和电压参数经过A/D转换回路转换为数字信号并传送给CPU控制回路。CPU控制回路对采样数据进行计算，，根据算法模型判断该单节电池是否需要维护，同时发送控制信号来控制放电负载回路或电压均衡回路对蓄电池进行维护，其中，放电负载回路对蓄电池进行放电、电压均衡回路对蓄电池进行充电。温度采集回路对现场蓄电池运行环境进行采样。该蓄电池的信息，如相应的单节电池、电池的电流和电压、温度信息可以通过通讯回路上传至远方的监控中心。

对于单节电池而言，其在运行中过高或过低的浮充电压意味着对蓄电池的过充或欠充，长期处于过充或欠充状态的蓄电池将影响蓄电池寿命；而且蓄电池组中各单体电池电压会相互影响，产生更大的波动，加强了过充和欠充现象。

通常，电池均具有一其所允许的阈值电压，当电池的当前电压与浮充电压的差值的绝对值|△V|>该阈值电压时，就认为该电池需要进行维护。如2V电池的阈值电压默认为20mv 、6V电池的阈值电压默认为50mv、12V电池的阈值电压默认为90mv。以2V电池为例，当其当前电压与浮充电压的差值△V>20mv或△V<-20mv时，认为需要对其进行维护。

在CPU控制回路的控制下，通过采样回路，在浮充条件下实时采集每节电池的当前电压，计算其与浮充电压的差值△V=当前电压-浮充电压。当这节电池连续一定时间超过其阀值电压后即对该节电池进行维护。

维护电路根据CPU控制回路计算出的维护回路的电流大小，对电池进行恒流充放电。

在整个维护中，维护电路对充放电电流进行调节控制：1、进入维护时先备份所有电池电压；2、待维护的单节电池的当前电压大于浮充电压则切放电回路，待维护的单节电池的当前电压小于浮充电压切充电回路；3、每次只对一节单节电池进行维护，向上位机发送“正在维护电池 ”的信息（在主动上传使能的条件下）；维护状态也可以通过命令的方式查询，命令中增加进行维护的电池节号和组号标志。若为暂停维护后的继续维护，则切充放电回路分两种情况：最初进入的是充电维护，此次则判断当前电压是否大于浮充电压+20mv，若大于则改为放电维护，否则继续充电维护；若最初进入的是放电维护，此次判断当前电压是否小于浮充电压-20mv，若小于则改为充电维护，否则继续放电维护；4、维护进行一个小时后，向上位机发送“维护结束”的信息（在主动上传使能的条件下），同时进行一次电压采集，若无异常继续对这节电池进行维护，即重复第3条工作。

维护回路的维护原理说明参见附图2所示。

设PWM大小为维护电流大小，其单位为安培，PWM范围为0-1023。当其为1023时对应电流值为0，当其为0时对应最大电流值。为了防止维护电流过大而使电池电压出现过充或过放现象，制定充电维护和放电维护算法。设计思路是：浮充电压与维护电压的差值大于等于50mv（12V电池为50mv×6=300mv），则对应为2V电池用最大电流充放电。所以若当前电压值与浮充电压值差值为X时，对应维护电流的PWM的大小为PWM=1023-(X*1023*1000/300mv)=1023-(x*3410)。

具体充放电电流调节过程如下：

1）第一次进入维护（非中途退出后的继续）用控制电流I=最大维护电流/2，对其充电或放电（对于欠充蓄电池用充电维护，对于过充蓄电池浮充用放电维护），持续30秒。

2）充电维护：

用该控制电流值对电池充电。当控制电流值>1000时关mos管Q8（IRF4905L，见附图2），当控制电流值恢复至<960后重新开启mos管（IRF4905L）。

3）放电维护：

用该控制电流值对电池充电。当控制电流值>1000时关mos管Q7（IRF064，见附图2），在控制电流值恢复至<960后重新开启mos管Q7（IRF064）。

4）限制充放电最大电流值，不可以设置。维护电流大小由于PWM控制，PWM=0对应最大电流值（1A），PWM=1023对应最小电流（0A，一般会有微小电流值）。

本蓄电池在线维护电路具备对蓄电池的在线维护功能，可通过监测整组电池的状态，对单节电池进行维护，使整组电池电压一致性提高，特别对于某些蓄电池的单体电压没有超过限值，却长期偏离设定电压运行的情况，避免蓄电池的失效。

在对蓄电池进行在线维护时，不需要单独取出电池。可以实时根据电池电压等数据对运行中的单节电池进行充放电，使整组电池处于一致性。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种蓄电池在线维护电路，用于检测蓄电池中单节电池的状态并根据该状态对所述的单节电池进行维护，其特征在于：其包括与所述的蓄电池相连接并检测其电流和电压参数的采样回路、与所述的采样回路相连接并将所述的采样电路所检测的参数转换为数字量的A/D转换回路、与所述的A/D转换回路相连接并产生控制信号的CPU控制回路、连接所述的CPU控制回路与所述的蓄电池并根据所述的控制信号对所述的蓄电池进行维护的维护回路。

2.根据权利要求1所述的蓄电池在线维护电路，其特征在于：所述的维护回路包括对所述的蓄电池进行放电的放电负载回路、对所述的蓄电池进行充电的电压均衡回路。

3.根据权利要求1所述的蓄电池在线维护电路，其特征在于：所述的采样回路与每节所述的单节电池分别相连接，且连接线路上设置有控制开关。

4.根据权利要求1所述的蓄电池在线维护电路，其特征在于：所述的CPU控制回路还连接有对所述的蓄电池的环境温度进行检测的温度采集回路。

5.根据权利要求1所述的蓄电池在线维护电路，其特征在于：所述的CPU控制回路还连接有通讯回路。

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