CN204928219U - 一种铅酸蓄电池系统及智能系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种铅酸蓄电池系统及智能系统，所述铅酸蓄电池系统包括内置于铅酸蓄电池壳体内的测控模组，用于采集铅酸蓄电池使用过程中的状态参数；所述测控模组包括第一通讯端口；网关模组，包括第三通讯端口、第二通讯端口和处理器单元，所述网关模组通过其第三通讯端口与测控模组的第一通讯端口建立通讯，收集所述测控模组采集到的状态参数以供处理器单元分析状态参数是否异常；所述网关模组的第二通讯端口用于远程通讯，将收集到的所述状态参数与分析结果发送出去。本申请使用户可以方便地实时监管蓄电池状态和及时有效地远程对铅酸蓄电池管理，从而有效地延长了铅酸蓄电池的使用寿命。

Description

一种铅酸蓄电池系统及智能系统

技术领域

本申请涉及铅酸蓄电池管理领域，尤其涉及到一种铅酸蓄电池的内部状态参数管理和充放控制的系统。

背景技术

阀控铅酸蓄电池，常常作为后备电源广泛应用于电力机房、数据机房、移动基站等重要场所。近几年来，全球阀控铅酸蓄电池的市场容量已经达到上百亿元人民币/年的规模。

由于阀控铅酸蓄电池的运行环境差异性很大，对于许多重要场所，对阀控铅酸蓄电池的监测和维护是必须的。目前，业内对铅酸蓄电池的监测和维护主要有两种方式：

第一种是人工巡视，每隔一段时间(比如3个月或者半年)，工程人员到达现场，进行铅酸蓄电池电流、电压、温度等测试，人工记录测试测量数据。人工巡视存在几个缺点：由于很多基站地处偏远，人员车辆资源投入较大，费时费力；电力和机房是重要场所，人员进出管理很严格，人员进入机房可能存在机房故障隐患。

第二种：设置铅酸蓄电池监控系统，通过采集铅酸蓄电池的电流、电压和运行环境温度等数据来判断铅酸蓄电池的实时状况，并采用相应的应对措施。这种方法在一定程度上解决了人力巡视的缺点，取到了一定的效果。但也带来了新的不便：一是监控线缆接线复杂，容易和强电线缆形成干扰，甚至断路、短路；二是环境温度无法真实反映铅酸蓄电池的使用状况，无法准确地判断铅酸蓄电池的健康状况，导致无法科学的进行维护和保养。

在现有技术条件下，通讯基站的备用电源通常在使用大约2～3年后出现容量快速下降，被迫提前报废、造成大量的经济损失及环境污染。或者铅酸蓄电池处于低容量运行，缩短了基站备电时长，从而影响基站通信服务质量，存在通信中断隐患。

如何更好地维持及延长阀控铅酸蓄电池的使用寿命是目前铅酸蓄电池行业的一个迫切需要解决的问题。

发明内容

本申请提供一种铅酸蓄电池系统及智能系统，方便安全地监测和管理铅酸蓄电池，有效地延长了铅酸蓄电池的寿命。

根据本申请的第一方面，本申请提供了一种铅酸蓄电池系统，包括：

内置于铅酸蓄电池壳体内的测控模组，用于采集铅酸蓄电池使用过程中的状态参数；

所述测控模组包括第一通讯端口，用于将测控模组采集到的状态参数传送出去；

网关模组，包括第三通讯端口、第二通讯端口和处理器单元，所述网关模组通过其第三通讯端口与测控模组的第一通讯端口建立通讯，收集所述测控模组采集到的状态参数；所述网关模组的第二通讯端口用于远程通讯，将收集到的所述状态参数发送出去；

所述处理器单元对从网关模组的第一通讯端口收集到的状态参数进行分析，并通过第二通讯端口将分析结果发送出去。

一种实施例中，所述铅酸蓄电池系统还包括原始数据存储单元，所述原始数据存储单元内置于铅酸蓄电池壳体或网关模组内，所述原始数据存储有各铅酸蓄电池出厂时的原始数据，所述原始数据包括各铅酸蓄电池出厂时的容量和充放电特性曲线。

一种实施例中，所述测控模组包括分别用于采集所述铅酸蓄电池的电压、电流和内部温度的电压采集单元、电流采集单元和温度采集单元；还包括用于导通和断开铅酸蓄电池的充放电回路的伺服单元。

根据本申请的第二方面，本申请提供一种铅酸蓄电池智能系统，

上述的铅酸蓄电池系统；

第一铅酸蓄电池，所述第一铅酸蓄电池内置有所述铅酸蓄电池系统的电压采集单元、电流采集单元、温度采集单元、伺服单元和第一通讯端口；

至少一个第二铅酸蓄电池，所述第二铅酸蓄电池内置有电压采集单元、电流采集单元、温度采集单元和第一通讯端口；所述第一铅酸蓄电池与第二铅酸蓄电池串联。

本申请的有益效果是：

依上述实施的铅酸蓄电池系统和智能系统，由于测控模组内置于铅酸蓄电池壳体内，因此其采集的铅酸蓄电池使用过程中的温度为铅酸蓄电池的内部温度，可以更加准确地反映铅酸蓄电池实时状态和工作条件；测控模组内置于铅酸蓄电池壳体内，也使在采集酸蓄电池使用过程的状态参数时接线和排线安全简单。

依上述实施的铅酸蓄电池系统和智能系统，由于引入了原始数据存储单元，从而可以将各铅酸蓄电池使用过程中的状态参数和其出厂时的原始数据进行比对，从而对各铅酸蓄电池的实时状态作一个更加准确地判断，如电池容量是否过低以致需要更换等。

依上述实施的铅酸蓄电池系统和智能系统，由于引入网关模组，网关模组的第三通讯端口可以方便快捷地获取测控模组采集到的状态参数，网关模组的第二通讯端口将获取的状态参数以及状态参数分析结果进行远程发送，使用户可以方便地实时监管蓄电池状态和及时有效地远程对铅酸蓄电池管理，从而有效地延长了铅酸蓄电池的使用寿命。

附图说明

图1为本申请一种实施例的铅酸蓄电池系统的一种结构示意图；

图2为本申请一种实施例的铅酸蓄电池系统的另一种结构示意图；

图3为本申请一种实施例的包括若干网关模组和铅酸蓄电池的一种铅酸蓄电池系统的一种结构示意图；

图4为本申请一种实施例的铅酸蓄电池智能系统的局部结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。

请参照图1，本申请提出一种铅酸蓄电池系统，其包括测控模组10和网关模组20，在一较优的实施例中，还可以包括用户终端30。下面具体说明。

测控模组10内置于铅酸蓄电池40的壳体内，用于采集铅酸蓄电池40使用过程中的状态参数，状态参数包括电流、电压和内部温度等，在一具体实施例中，如图2所示，测控模组10包括分别用于采集铅酸蓄电池40的电压、电流和内部温度的电压采集单元11、电流采集单元12和温度采集单元13，由于测控模组10内置于铅酸蓄电池40内，因此温度采集单元13采集的温度为铅酸蓄电池40的内部温度而非环境温度，铅酸蓄电池40的内部温度可以更好地反映出铅酸蓄电池40的实时状况。

测控模组10还包括用于将采集到铅酸蓄电池40的状态参数发送出去的第一通讯端口15，在本实施例中，第一通讯端口15为RS485接口，由于测控模组10内置于铅酸蓄电池40且引入了第一通讯端口15，因此本申请的铅酸蓄电池系统排线和接线简单和方便，不容易出现断路和短路等安全事故，也不会对铅酸蓄电池40本身的供电等造成强干扰。

在一较优的实施例中，测控模组10可以响应网关模组20通过网关模组20的第三通讯端口21发送过来的控制命令以导通或断开铅酸蓄电池的充放电回路。在一具体的实施例中，测控模组10还包括伺服单元14。当测控模组10接收到网关模组20发送过来的导通/断开铅酸蓄电池的充放电回路的命令时，控制伺服单元14导通/断开铅酸蓄电池的充放电回路。伺服单元14当市电断开时会瞬间接通铅酸蓄电池的放电回路以进行供电。

网关模组20包括第三通讯端口21、第二通讯端口22和处理器单元23。

网关模组20通过其第三通讯端口21与测控模组10的第一通讯端口15建立通讯，从而网关模组20收集测控模组10采集到的铅酸蓄电池40的状态参数，本实施例中，网关模组20的第三通讯端口21也为RS485接口，考虑到实际情况，往往是多个铅酸蓄电池40一起作为后备电源进行供电，因此网关模组20可以通过RS485总线建立与后备电源中的各个铅酸蓄电池40内置的测控模组10的通讯，以将这些铅酸蓄电池40的实时状态参数发送给用户终端30。

处理器单元23用于分析通过第三通讯端口21获取的状态参数，在一具体实施例中，处理器单元23分析状态参数是否异常，例如，通过将实时获取的状态参数与预设的状态参数阈值比较，当判定状态参数异常时，处理器单元23通过第三通讯端口21向测控模组10发送断开铅酸蓄电池的充电回路的命令，并通过第二通讯端口22向用户终端30发送警告以提醒用户及时处理铅酸蓄电池40的异常情况，例如是否去更换铅酸蓄电池。综上所述，铅酸蓄电池40的状态参数包括电流、电压和内部温度等，因此预设于处理器单元23的状态参数阈值包括电流阈值、电压阈值和温度阈值，当实时获取的铅酸蓄电池40的电流/电压达到电流/电压阈值或温度达到温度阈值时，判定状态参数异常，控制伺服单元14断开铅酸蓄电池的充电回路，使铅酸蓄电池40避免了长时间过充以及高温充电等，选择合适温度下对铅酸蓄电池40充电，有效地延长了铅酸蓄电池40的使用寿命，将其从传统的2～3年至少延长到6～9年。在一较优的实施例中，处理器单元23还设置有充电时段及充电时长参数，在设置的充电时段与充电时长内向测控模组10发送导通铅酸蓄电池充电回路的命令，在设置的充电时段与充电时长外向测控模组10发送断开铅酸蓄电池充电回路的命令。用户可通过用户终端30向网关模组20发送指令，以设置上述的状态参数阈值和充电时段及充电时长参数。本实施例中，处理器单元23包括ARM9处理器。

网关模组20的第二通讯端口22用于远程通讯，将从测控模组10传送过来的铅酸蓄电池40的状态参数、处理器单元23的分析结果和异常警告等发送出去，在本实施例，网关模组20通过第二通讯端口22与用户终端30建立通讯，第二通讯端口22包括WIFI接口和GPRS接口，WIFI接口提供了非常稳定的远程通讯功能，GPRS接口提供了非常及时的远程通讯功能，当然，第二通讯端口22还可以包括3G接口和/或4G接口。第二通讯端口22的引入，使用户可以使用用户终端30通过网关模组20来控制铅酸蓄电池40的充放电和对铅酸蓄电池40的状态参数等数据的管理，解决了无法实时监管铅酸蓄电池状态的问题，实现了及时有效的铅酸蓄电池远程管理和监控功能。

网关模组20的引入，使得用户终端30可以实时检测铅酸蓄电池40的状态参数，为计算铅酸蓄电池40的SOC、SOH和铅酸蓄电池40的剩余寿命提供了可靠的数据支持。SOC(StateofCharge)指的是电池的荷电率，电量充满的电池SOC为100％，随着电池在使用过程中的放电，电池的电量最终会减少到0，此时SOC为0％，SOC反映了电池的电量状况；SOH(StateofHealth)指的是电池的健康度，SOH＝当前电池最大容量/电池标称容量*100％，SOH以百分比反映了电池当前的容量能力，一块新电池，其SOH是大于或等于100％，随着电池的老化，SOH逐渐下降，IEEE标准1188-1996中规定当电池容量下降到80％或以下，即SOH≤80％时，电池就应该被更换。铅酸蓄电池40作为后备电源，随时了解后备电源中各个铅酸蓄电池40的SOH，对于保证备用电力系统的工作可靠有极大的作用，在市电断电，铅酸蓄电池40放电以供电时，随时了解到后备电源中各个铅酸蓄电池40的SOC，对于用户掌握后备电源还能提供多久的备用电力有十分重要的作用，通过了解后备电源还能提供多久的电力供应，用户可提前采取相应地措施。

用户终端30通过网关模组20来接收和储存测控模组10采集到的铅酸蓄电池40的状态参数，以及接收网关模组20的处理器单元23的分析结果。用户终端30还可以通过网关模组20来控制伺服单元14导通和断开铅酸蓄电池的充放电回路，以及用于向处理器单元23发送设置状态参数阈值、充电时段及充电时长参数的命令以管理铅酸蓄电池40，使铅酸蓄电池40工作在最佳状态。在一具体实施例中，用户终端30可为电脑。

如图3所示，在实际情况下，往往是多个铅酸蓄电池40一起作为后备电源，当市电断电时为电力机房、数据机房和移动基站等场所供电，因此考虑到这种情况，本申请的用户终端30可与1个或多个网关模组20建立通讯连接，而网关模组20与1个或多个铅酸蓄电池40建立通讯连接。

为了更加准确地对各铅酸蓄电池的实时状态作一个判断，本申请还包括原始数据存储单元，原始数据存储有各铅酸蓄电池40出厂时的原始数据，原始数据包括各铅酸蓄电池出厂时的容量、充放电特性曲线、内阻、配组信息和识别号等，原始数据存储单元内置于铅酸蓄电池40壳体、网关模组20或者用户终端30内。本申请引入了原始数据存储单元，从而可以将各铅酸蓄电池40使用过程中的状态参数和其出厂时的原始数据进行比对，从而对各铅酸蓄电池40的实时状态作一个更加准确地判断，如电池容量是否过低以致需要更换等。

本申请还公开了一种铅酸蓄电池智能系统，其包括上述的铅酸蓄电池系统和铅酸蓄电池40。为了节省器件，如图4所示，本申请的铅酸蓄电池智能系统包括上述的铅酸蓄电池系统、第一铅酸蓄电池41和至少一个第二铅酸蓄电池42。第一铅酸蓄电池41内置有电压采集单元11、电流采集单元12、温度采集单元13、伺服单元14和第一通讯端口15；第二铅酸蓄电池42内置有电压采集单元11、电流采集单元12、温度采集单元13和第一通讯端口15。第一铅酸蓄电池41与第二铅酸蓄电池42串联，因此第一铅酸蓄电池41内的伺服单元14可以导通和断开第一铅酸蓄电池41与第二铅酸蓄电池42串联后的充放电回路。

本申请中，用户在用户终端30上可通过网关模组20随时获取铅酸蓄电池40的实时状态参数，为铅酸蓄电池40的维护保养、计算SOC和SOH、寿命的评估提供了准确的数据依据。在铅酸蓄电池40运行过程中，网关模组当判定铅酸蓄电池40的实时状态参数异常时，会控制伺服单元14断开铅酸蓄电池的充电回路以及向用户终端30发送警告提示用户及时处理，避免了铅酸蓄电池40长期过充和高温不当充电，有效延长了铅酸蓄电池的寿命，减少了每年铅酸蓄电池的报废数量和由此对环境造成的污染。用户还可以通过用户终端30向网关模组20设置状态参数阈值、充电时段及充电时长等参数，使铅酸蓄电池40工作在最佳状态。本申请实现了对铅酸蓄电池远程进行监测和管理的功能。

以上内容是结合具体的实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。

Claims (10)

1.一种铅酸蓄电池系统，其特征在于，包括：

内置于铅酸蓄电池壳体内的测控模组，用于采集铅酸蓄电池使用过程中的状态参数；

所述测控模组包括第一通讯端口，用于将测控模组采集到的状态参数传送出去；

网关模组，包括第三通讯端口、第二通讯端口和处理器单元，所述网关模组通过其第三通讯端口与测控模组的第一通讯端口建立通讯，收集所述测控模组采集到的状态参数；所述网关模组的第二通讯端口用于远程通讯，将收集到的所述状态参数发送出去；

所述处理器单元对从网关模组的第三通讯端口收集到的状态参数进行分析，并通过第二通讯端口将分析结果发送出去。

2.如权利要求1所述的铅酸蓄电池系统，其特征在于，所述测控模组还用于响应处理器单元通过第三通讯端口发送控制命令以导通或断开铅酸蓄电池的充放电回路。

3.如权利要求2所述的铅酸蓄电池系统，其特征在于，所述处理器单元当分析收集到的状态参数异常时通过第三通讯端口向测控模组发送断开铅酸蓄电池充电回路的命令，并通过第二通讯端口发送警告给用户。

4.如权利要求3所述的铅酸蓄电池系统，其特征在于，所述处理器单元设置有状态参数阈值，所述处理器单元将收集到的状态参数与状态参数阈值比较以判定状态参数是否异常；所述处理器单元还设置有充电时段及充电时长参数，在设置的充电时段与充电时长内向测控模组发送导通铅酸蓄电池充电回路的命令，在设置的充电时段与充电时长外向测控模组发送断开铅酸蓄电池充电回路的命令。

5.如权利要求1所述的铅酸蓄电池系统，其特征在于，所述测控模组的第一通讯端口和网关模组的第三通讯端口都为RS485接口。

6.如权利要求1所述的铅酸蓄电池系统，其特征在于，所述网关模组的第二通讯端口包括WIFI接口、GPRS接口、3G接口和4G接口中的至少一个接口。

7.如权利要求1所述的铅酸蓄电池系统，其特征在于，还包括原始数据存储单元，所述原始数据存储单元内置于铅酸蓄电池壳体或网关模组内，所述原始数据存储有各铅酸蓄电池出厂时的原始数据，所述原始数据包括各铅酸蓄电池出厂时的容量和充放电特性曲线。

8.如权利要求1～7任一项所述的铅酸蓄电池系统，其特征在于，还包括用户终端，所述用户终端与网关模组的第二通讯端口建立通讯，用于接收和储存所述网关模组发送的状态参数和分析结果，用于向处理器单元发送控制测控模组导通和断开铅酸蓄电池充放电回路的命令，用于向处理器单元发送设置状态参数阈值、充电时段及充电时长参数的命令。

9.如权利要求8所述的铅酸蓄电池系统，其特征在于，所述测控模组包括分别用于采集所述铅酸蓄电池的电压、电流和内部温度的电压采集单元、电流采集单元和温度采集单元；还包括用于导通和断开铅酸蓄电池的充放电回路的伺服单元；所述测控模组当市电断开时瞬间接通铅酸蓄电池的放电回路以进行供电。

10.一种铅酸蓄电池智能系统，其特征在于，包括：

如权利要求9所述的铅酸蓄电池系统；

第一铅酸蓄电池，所述第一铅酸蓄电池内置有所述铅酸蓄电池系统的电压采集单元、电流采集单元、温度采集单元、伺服单元和第一通讯端口；

至少一个第二铅酸蓄电池，所述第二铅酸蓄电池内置有电压采集单元、电流采集单元、温度采集单元和第一通讯端口；所述第一铅酸蓄电池与第二铅酸蓄电池串联。