CN209870165U - 一种蓄电池的均衡活化充放电一体机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种蓄电池的均衡活化充放电一体机，它在于包括主控制模块，以及分别与主控制模块连接的电源模块、活化模块、显示单元、充放电模块和数据监测模块，所述数据监测模块与电池组中若干串联的单体蓄电池分别连接，所述充放电模块与电池组的正负极连接，所述充放电模块包括容量快测单元；它采用数据监测模块分别与单个蓄电池连接以及结合容量快测和活化模块的结构从而克服现有技术不能精确掌握单个蓄电池充放电参数的缺陷，有利于准确诊断蓄电池的健康状况，能提高活化充放电的效率，并能及时提供预警信息，从而保障运行安全；它广泛适用于蓄电池作业配套使用。

Description

一种蓄电池的均衡活化充放电一体机

技术领域

本实用新型涉及蓄电池管理设备，尤其涉及一种蓄电池的均衡活化充放电一体机。

背景技术

蓄电池在地铁等轨道交通已被广泛使用，地铁列车上的蓄电池组主要用于无高压时紧急负载使用，包括应急通风、照明、开关门、通讯等；随着车辆的运行，蓄电池充电、放电次数的增加，工作环境的变化、使用时间的延长等，蓄电池组和单体蓄电池会出现衰减、损害，容易造成车辆应急电力供给中断，影响车辆在运行过程中的稳定性和安全性。

近年来，随着地铁等轨道交通在全国各主要城市的迅猛发展，轨道列车用蓄电池的保有量大幅增加，各种蓄电池充放电设备也运用而生；目前蓄电池行业内的充放电设备包括活化仪存在以下问题：由于蓄电池是串联成组使用，随着使用年限的增加，单个蓄电池的一致性会越来越差，部分较差的蓄电池会拉低整组蓄电池的性能，当单个蓄电池过充时，容易造成蓄电池损坏，甚至发生电池爆炸等安全事故，而现有的充放电设备一般不能对单个蓄电池的容量等参数进行实时检测、数据显示和预警分析，不利于精准判断单个蓄电池充放电时的实际使用状况。

发明内容

针对上述情况，本实用新型的目的在于提供一种蓄电池的均衡活化充放电一体机，它采用数据监测模块分别与单个蓄电池连接以及结合容量快测和活化模块的结构从而克服现有技术不能精确掌握单个蓄电池充放电参数的缺陷，有利于准确诊断蓄电池的健康状况，并及时提供预警信息，从而保障运行安全，整体结构科学合理、简单紧凑，安装和使用方便，市场前景广阔，便于推广使用。

为了实现上述目的，一种蓄电池的均衡活化充放电一体机，它在于包括主控制模块，以及分别与主控制模块连接的电源模块、活化模块、显示单元、充放电模块和数据监测模块，所述数据监测模块与电池组中若干串联的单体蓄电池分别连接，所述充放电模块与电池组的正负极连接，所述充放电模块包括容量快测单元。

为了实现结构、效果优化，其进一步的措施是：所述数据监测模块包括若干电流传感器、电压传感器和温度传感器。

所述若干电流传感器、电压传感器和温度传感器分别与电池组中的若干单体蓄电池对应连接。

所述主控制模块还包括电源电路、通讯电路、分析测试单元、时钟电路、存储单元。

所述主控制模块还设有USB接口和以太网接口。

本实用新型相比现有技术所产生的有益效果：

(Ⅰ)本实用新型采用主控制模块分别连接活化模块、充放电模块、数据监测模块和显示单元的结构，可对电池组及单体蓄电池进行容量快测，从而实现依据单个蓄电池的实际情况进行活化充放电，有利于提高效率和改善蓄电池的性能，同时方便用户的实时查询、显示、数据的导出和储存；

(Ⅱ)本实用新型采用数据监测模块与电池组中若干串联的单体蓄电池分别连接的结构，可精准采集各单体蓄电池充放电时的电压、电流、温度等参数信息，有利于准确分析判断各单体蓄电池的实际使用状况及健康信息，从而实现提前预警，并能对有故障的单体蓄电池进行维修或更换，维护速度快且费用低；

(Ⅲ)本实用新型利用充放电模块中容量快测单元获取容量初值SOC₀结合校正参数K值，可校正安时积分法以及在库负载放电所产生的误差，从而使蓄电池容量的测量精度得到大幅度提高，有利于更加精准地监测和分析蓄电池的状态，能为蓄电池的活化充放电提供科学的数据；

(Ⅳ)本实用新型采用数据监测模块分别与单个蓄电池连接以及结合容量快测和活化模块的结构从而克服现有技术不能精确掌握单个蓄电池充放电参数的缺陷，有利于准确判断蓄电池的健康状况，能提高活化充放电的效率，并能及时提供预警信息，从而保障运行安全，整体结构科学合理、简单紧凑，安装和使用方便，具有显著的经济效益和社会效益。

本实用新型广泛适用于蓄电池作业配套使用。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。

附图说明

构成本申请一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1为本实用新型的整体结构框图。

具体实施方式

参照图1，本实用新型是这样实现的：一种蓄电池的均衡活化充放电一体机，它包括主控制模块，以及分别与主控制模块连接的电源模块、活化模块、显示单元、充放电模块和数据监测模块，所述数据监测模块与电池组中若干串联的单体蓄电池分别连接，所述充放电模块与电池组的正负极连接，所述充放电模块包括充电单元、放电单元和容量快测单元；所述充放电模块中的充电单元和放电单元可对酸性、碱性蓄电池进行充放电，包括恒流充电、恒压限流充电、恒流或恒功率放电，并可设置电压、时间、容量等充放电停止条件，其中充电单元工作时需将充放电模块与外部交流电源连接，所述充放电模块中的容量快测单元可对蓄电池的容量进行计算分析；所述显示单元包括触摸屏，其具有良好的人机交互界面，能实时显示蓄电池充放电参数信息状态，也能够将数据监测模块采集的参数信息经主控制模块处理后传输给显示单元以曲线或图形的方式输出，同时可经显示单元设定充放电停止条件参数值或预警值，当蓄电池在充放电过程中达到预设参数值时则立即停止充放电或报警。

参考图1所示，本实用新型中电池组由若干单体蓄电池串联而成，所述数据监测模块包括若干电流传感器、电压传感器和温度传感器，且所述若干电流传感器、电压传感器和温度传感器分别与电池组中的若干单体蓄电池对应连接，一般电流传感器、电压传感器和温度传感器分别与每个单体蓄电池的正负极连接采集相应的参数信息并传输给主控制模块；所述主控制模块包括电源电路、通讯电路、分析测试单元、时钟电路、存储单元；电源电路与电源模块连接为主控制模块、活化模块、显示单元以及数据监测模块提供工作电源，通讯电路用于完成主控制模块与数据监测模块、显示单元、充放电模块之间的数据通信，所述分析测试单元依据数据监测模块传送的电流、电压、温度参数信息对蓄电池的老化程度进行分析判断；所述主控制模块还设有USB接口与显示单元之间进行数据交互，实现对数据进行查询、下载、储存、显示，以及生成相应的检测报告，同时主控制模块还可设置以太网接口实现与BMS通讯及联合工作。

结合图1所示，本实用新型中蓄电池容量快测的原理如下：依据容量计算公式(其中SOC₀为容量初值，CN为蓄电池额定容量，K为拟合温度、老化程度的校正参数，η为充放电效率，I为电流值)；进行容量快测时，首先接通电源，通过数据监测模块获得蓄电池的电流、电压、温度参数信息传送至主控制模块中的分析测试单元对蓄电池的老化程度进行判断，然后由主控制模块将电流、电压、温度、老化程度参数信息传送给充放电模块中的容量快测单元并获取容量初值SOC₀，然后由容量快测单元对蓄电池充放电时的电流作积分运算，并拟合温度、老化程度获取校正参数K值，再依据计算公式计算蓄电池容量SOC；采用获取初值SOC₀和校正参数K值可校正安时积分法以及在库负载放电所产生的误差，从而使蓄电池容量的测量精度得到大幅度提高，有利于更加精准地监测和分析蓄电池的状态。

本实用新型中活化模块能根据数据监测模块采集到的电压、电流、温度参数信息，并结合蓄电池容量对蓄电池的充放电状态进行分析判断，然后经主控制模块发送指令给充放电模块实现控制对单体蓄电池进行正常充放电或活化充放电；所述活化充放电模式是根据马斯定律采用三段式复合脉冲的修复方法，即修复起始阶段因蓄电池接受充电电流的能力最强，故采用较大的脉冲电流对蓄电池进行活化充电，第二阶段采用恒定的脉冲电流对蓄电池进行活化充电，第三阶段因蓄电池容量接近饱和，故采用较小的脉冲电流对蓄电池进行活化充电；每个活化充电周期一般包括四个过程，①采用正向脉冲电流对蓄电池进行脉冲活化，②选取静置一段时间作为间隔，用来减轻极化效果，同时起到缓冲作用，③采用负向脉冲对电池放电，该段时间可以较短，主要用于促进化学反应的平衡，④再静置一段时间，主要用于消除极化效果；通过采用活化充放电，可以使脉冲电流接近蓄电池最大可接受的充电电流，同时可以使蓄电池内板结的硫酸铅结晶溶解变成易于还原的活性物质，消除硫化效果好，能明显抑制极化效果，达到激化电池极板失效的活性物质，从而使蓄电池活化，能将蓄电池的容量提升至额定容量。

本实用新型的工作流程如下：

1)通过显示单元触摸屏预设蓄电池充放电停止条件的参数值或预警值并传输至主控制模块，随后由主控制模块控制充放电模块依据额定参数对蓄电池进行充放电；

2)由数据监测模块对蓄电池充放电过程中的电流、电压、温度等参数信息进行采集并发送至主控制模块；

3)由主控制模块中的分析测试单元依据数据监测模块采集的电流、电压、温度参数信息对蓄电池的老化程度进行分析判断；

4)由充放电模块中的容量快测单元依据步骤2)、3)得到的电压、电流、温度、老化程度参数信息获取容量初值SOC₀和校正参数K值，并计算蓄电池容量SOC；

5)主控制模块将步骤4)获得的蓄电池容量SOC发送至活化模块，由活化模块对蓄电池的充放电状态进行分析判断，并经主控制模块发送指令给充放电模块控制蓄电池进行活化充放电或依据额定参数正常充放电；

6)由显示单元对蓄电池充放电过程中的参数信息进行实时显示、储存或输出，也可通过主控制模块设置的以太网接口实现与BMS通讯及联合工作；

7)当蓄电池在充放电过程中达到预设停止条件的参数值或预警值时则立即停止充放电并报警。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化；凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种蓄电池的均衡活化充放电一体机，其特征在于包括主控制模块，以及分别与主控制模块连接的电源模块、活化模块、显示单元、充放电模块和数据监测模块，所述数据监测模块与电池组中若干串联的单体蓄电池分别连接，所述充放电模块与电池组的正负极连接，所述充放电模块包括容量快测单元。

2.根据权利要求1所述的蓄电池的均衡活化充放电一体机，其特征在于所述数据监测模块包括若干电流传感器、电压传感器和温度传感器。

3.根据权利要求2所述的蓄电池的均衡活化充放电一体机，其特征在于所述若干电流传感器、电压传感器和温度传感器分别与电池组中的若干单体蓄电池对应连接。

4.根据权利要求1所述的蓄电池的均衡活化充放电一体机，其特征在于所述主控制模块还包括电源电路、通讯电路、分析测试单元、时钟电路、存储单元。

5.根据权利要求4所述的蓄电池的均衡活化充放电一体机，其特征在于所述主控制模块还设有USB接口和以太网接口。