CN212646937U - 一种铅酸蓄电池组的电池状态监测系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种铅酸蓄电池组的电池状态监测系统通过采用一主机多从机方式级联，能够连带测量数量多达百个以上单体电池的，因此，分散到单节蓄电池的成本很低，并且由于本申请实施例的方案不做完全精确的检测，简化了监测系统，故而可以以较低成本达到基本掌握电池的健康状态的目的，对差异的单体电池进行告警通知，方便对存在差异的单体电池进行更换或者维护处理，增加电池组的整体寿命，延长使用价值。

Description

一种铅酸蓄电池组的电池状态监测系统

技术领域

本申请实施例涉及电池在线监测技术领域，尤其涉及一种铅酸蓄电池组的电池状态监测系统。

背景技术

目前通信基站或者机房，或者是一些需要有直流后备电源的系统中，基本都带有铅酸蓄电池组或者是锂电池组作为后备电电源。这样的系统下，为了让蓄电池组使用寿命尽可能的长，那么电池组内的每一个同规格类型电池的健康状态就要在一定程度上基本一致，才能让电池组整体寿命和性能得到保证。

这就要求对蓄电池组的每一个电池健康状态进行基本的掌握，才能知道电池组的每一个电池状态是否相近。大多数情况下，要知道电池的目前状态，就需要人工带着测量仪器现场测量记录，才能知道具体的情况。

近些年来也有一些在线检测的系统，能够对每一个蓄电池进行检测监控起来，但是由于这些系统所监测的数据大都要求很精准和很详细，导致监控系统的成本很高，有的监测系统甚至超过了蓄电池组本身的成本，所以很多后备蓄电池的系统中都不会安装，导致很多蓄电池组的健康状态得不到有效的检测监控，大大降低了蓄电池的资源利用。因此，设计一种低成本的电池监测系统成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本申请提供了一种铅酸蓄电池组的电池状态监测系统，其能够有效降低蓄电池状态监测成本，进而实现对铅酸蓄电池组的有效监控。

本申请实施例提供了一种铅酸蓄电池组的电池状态监测系统，包括：采集装置和蓄电池组，所述蓄电池组包括多个单体电池；

所述采集装置包括微控制单元和与微控制单元电性连接的电流传感器、通信排线接口和采集排线接口，所述采集装置还包括电源模块，所述电源模块与通信排线接口电性连接；所述通信排线接口包括多个通信接口，且各个通信接口之间并联连接，所述采集排线接口包括多个采集接口，所述微控制单元通过所述采集接口和所述通信接口与对应的单体电池电性连接；

所述采集接口电性连接有温度探头，所述温度探头设置于所述单体电池的负极片得到对应单体电池的温度信息；所述微控制单元用于依次向各个单体电池发送预设电流得到与单体电池对应的内阻数据和电压数据，并根据所述内阻数据、电压数据和温度数据得到对应单体电池的状态信息。

更为优选的，还包括上位机，所述微控制单元通过RS485接口与所述上位机进行通信。

更为优选的，所述RS485接口的数量为两个。

更为优选的，所述通信接口通过第一电气隔离单元与所述微控制单元电性连接，所述微控制单元通过第二电气隔离单元与RS485接口电性连接。

更为优选的，所述第一电气隔离单元包括光电耦合器或者继电器，所述第二电气隔离单元包括光电耦合器或者继电器。

更为优选的，所述采集装置还包括与微控制单元电性连接的无线通信模块，所述无线通信模块用于将接收到的微控制单元传输的单体电池的状态信息传输至后台服务器。

更为优选的，所述采集装置还包括与微控制单元电性连接的电流传感器，所述电流传感器用于对应蓄电池组的充放电电流进行采集。

更为优选的，所述电流传感器包括霍尔传感器。

更为优选的，所述采集装置还包括与微控制单元电性连接的温度传感器，所述温度传感器用于检测蓄电池组所处环境的环境温度。

更为优选的，所述电源模块包括48V电源模块。

有益效果：本申请实施例提供的铅酸蓄电池组的电池状态监测系统通过采用一主机多从机方式级联，能够连带测量数量多达百个以上单体电池的，因此，分散到单节蓄电池的成本很低，并且由于本申请实施例的方案不做完全精确的检测，简化了监测系统，故而可以以较低成本达到基本掌握电池的健康状态的目的，对差异的单体电池进行告警通知，方便对存在差异的单体电池进行更换或者维护处理，增加电池组的整体寿命，延长使用价值。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本申请实施例提供的铅酸蓄电池组的电池状态监测系统的原理框图；

图2是本申请实施例提供的铅酸蓄电池组的电池状态监测系统具体原理框图；

图3是本申请实施例提供的采集装置的原理框图；

图4是本申请实施例提供的采集装置中采集节点的原理框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。

图1是本申请实施例提供的铅酸蓄电池组的电池状态监测系统的原理框图，图2是本申请实施例提供的铅酸蓄电池组的电池状态监测系统具体原理框图，如图1和图2所示，本申请实施例提供了一种铅酸蓄电池组的电池状态监测系统，包括：采集装置和蓄电池组，所述蓄电池组包括多个单体电池。

所述采集装置包括微控制单元和与微控制单元电性连接的电流传感器、通信排线接口和采集排线接口，所述采集装置还包括电源模块，所述电源模块与通信排线接口电性连接；所述通信排线接口包括多个通信接口，且各个通信接口之间并联连接，所述采集排线接口包括多个采集接口，所述微控制单元通过所述采集接口和所述通信接口与对应的单体电池电性连接。在本实施例中，微控制单元即是MCU。

所述采集接口电性连接有温度探头，所述温度探头设置于所述单体电池的负极片得到对应单体电池的温度信息；所述微控制单元用于依次向各个单体电池发送预设电流得到与单体电池对应的内阻数据和电压数据，并根据所述内阻数据、电压数据和温度数据得到对应单体电池的状态信息。

更为优选的，所述采集装置还包括与微控制单元电性连接的温度传感器，所述温度传感器用于检测蓄电池组所处环境的环境温度。

更为优选的，所述电源模块包括48V电源模块。

更为优选的，还包括上位机，所述微控制单元通过RS485接口与所述上位机进行通信。

在蓄电池组的各个单体电池处设置有对应的采集节点，所有的采集节点通过级联方式隔离总线进行连接，在允许的接入数量范围内，采集节点可以任意数量接入。在本实施例中，能够接入的采集节点数量为上百个。所述采集装置包括有采集器和采集节点，采集器包括电流传感器等模块，所述采集节点主要用于对单体电池进行数据采集。

图3是本申请实施例提供的采集装置的原理框图，如图3所示，采集装置主要实现功能是负责系统内采集节点的数据的采集汇总，并将采集到的数据通过通信接口上行到上一级的数据中心或者平台处，也即是可以通过RS485接口传输至上位机处来进行信息的采集汇总。在本实施例中，采集装置的接口包括有：48V电源输入口，其主要用于供给采集装置自身使用以及对输出提供给连接的采集节点使用；还包括有RS485通信接口，在具体实施时，其包括有2个数据接口，其中一个通信接口用于实现上位机配置数据传输，另外一个通信接口用于进行上下行数据传输；还包括有两个电流传感器接口，其用于外接霍尔电流传感器，进而可以实现两组蓄电池组的充放电电流的采集；还包括有环境温度传感器接口，其用于采集周围的环境温度，并将蓄电池周围的环境温度作为一项指标传输至上位机。图3中，显示的四个连接采集节点的通信接口，此种接口每两个为一组，通过在内部并联实现与所有采集节点的供电和总线式通信。

图4是本申请实施例提供的采集装置中采集节点的原理框图，如图4所示，主要实现蓄电池单体的电压采集，单体直流内阻的粗略采集，单体负极片的温度采集。采集装置通过采集排线接口来与采集节点相连接，进而实现对单体电池的信息的采集。

更为优选的，所述通信接口通过第一电气隔离单元与所述微控制单元电性连接，所述微控制单元通过第二电气隔离单元与RS485接口电性连接。所述第一电气隔离单元包括光电耦合器或者继电器，所述第二电气隔离单元包括光电耦合器或者继电器。通过电气隔离单元的设置能够有效保证各个采集节点之间的电气隔离，使得彼此之间不会因为电气损坏而产生连锁破坏反应。

更为优选的，所述采集装置还包括与微控制单元电性连接的无线通信模块，所述无线通信模块用于将接收到的微控制单元传输的单体电池的状态信息传输至后台服务器。通过设置无线通信模块来实现信息的无线传播，也即是将采集到的蓄电池中单体电池的状态信息传输至后台服务器以供用户进行查看。采用无线方式进行传输与通过RS485进行传输的方式并不冲突，两者可以相互替换使用或者可以结合使用，也即是通过RS485传输至上位机进行查看，同时也通过无线通信模块传输至相应的平台来进行信息的查看。

本实施例的具体工作原理：

当本实施例的状态监测系统处于工作状态时，采集装置通过其电源模块对采集节点供电使其工作，在进行实施时，不从蓄电池处进行取电，避免了单体电池的电能损耗造成电池可能出现的不均衡现象。由于采集节点与采集节点之间级联完全隔离，避免采集单节点损坏之后到孩子其他的节点也损坏的情况出现。采集装置可以通过指令在线轮询对应的采集节点来实现对单体电池的电压、内阻以及温度的采集。在进行内阻采集时主要是通过恒流1A小电流、5毫秒短时放电来实现，隔离采集其直流放电瞬间压降，进而计算出对应的单体电池的直流内阻。通过上述方式，采集装置可以在十几秒的时间内获取到上百节电池的数据信息，速度很快。采集装置通过其从节点获得的内阻数据、电压数据最终计算的得到当前电池单体的健康状态，并上报数据中心平台或者其他的上一级系统以供用户分析判断，进而实现蓄电池组的健康状态监测反馈。

在本实施例中，监测系统因为测量不做精准分析，只做电池的直流粗略内阻分析，所以能做到单体电池的平均成本很低，并且单组电池数量越多，分散的单体成本就越低，能监控的电池数量在采集装置的供电能力允许范围内，数量可超过百节。每个节点相互间电气隔离，彼此不会导致电气损坏连锁反应。不从单体电池取电，避免可能导致的单体电池电压失衡。放电电流小、时间短，不会对电池造成不良影响。

本申请实施例提供的铅酸蓄电池组的电池状态监测系统通过采用一主机多从机方式级联，能够连带测量数量多达百个以上单体电池的，因此，分散到单节蓄电池的成本很低，并且由于本申请实施例的方案不做完全精确的检测，简化了监测系统，故而可以以较低成本达到基本掌握电池的健康状态的目的，对差异的单体电池进行告警通知，方便对存在差异的单体电池进行更换或者维护处理，增加电池组的整体寿命，延长使用价值。

注意，上述仅为本申请的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本申请不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本申请的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本申请进行了较为详细的说明，但是本申请不仅仅限于以上实施例，在不脱离本申请构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本申请的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种铅酸蓄电池组的电池状态监测系统，其特征在于，包括：采集装置和蓄电池组，所述蓄电池组包括多个单体电池；

所述采集装置包括微控制单元和与微控制单元电性连接的电流传感器、通信排线接口和采集排线接口，所述采集装置还包括电源模块，所述电源模块与通信排线接口电性连接；所述通信排线接口包括多个通信接口，且各个通信接口之间并联连接，所述采集排线接口包括多个采集接口，所述微控制单元通过所述采集接口和所述通信接口与对应的单体电池电性连接；

所述采集排线接口电性连接有温度探头，所述温度探头设置于所述单体电池的负极片得到对应单体电池的温度信息；所述微控制单元用于依次向各个单体电池发送预设电流得到与单体电池对应的内阻数据和电压数据，并根据所述内阻数据、电压数据和温度数据得到对应单体电池的状态信息。

2.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池组的电池状态监测系统，其特征在于，还包括上位机，所述微控制单元通过RS485接口与所述上位机进行通信。

3.根据权利要求2所述的铅酸蓄电池组的电池状态监测系统，其特征在于，所述RS485接口的数量为两个。

4.根据权利要求2所述的铅酸蓄电池组的电池状态监测系统，其特征在于，所述通信接口通过第一电气隔离单元与所述微控制单元电性连接，所述微控制单元通过第二电气隔离单元与RS485接口电性连接。

5.根据权利要求4所述的铅酸蓄电池组的电池状态监测系统，其特征在于，所述第一电气隔离单元包括光电耦合器或者继电器，所述第二电气隔离单元包括光电耦合器或者继电器。

6.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池组的电池状态监测系统，其特征在于，所述采集装置还包括与微控制单元电性连接的无线通信模块，所述无线通信模块用于将接收到的微控制单元传输的单体电池的状态信息传输至后台服务器。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的铅酸蓄电池组的电池状态监测系统，其特征在于，所述采集装置还包括与微控制单元电性连接的电流传感器，所述电流传感器用于对应蓄电池组的充放电电流进行采集。

8.根据权利要求7所述的铅酸蓄电池组的电池状态监测系统，其特征在于，所述电流传感器包括霍尔传感器。

9.根据权利要求1-6中任意一项所述的铅酸蓄电池组的电池状态监测系统，其特征在于，所述采集装置还包括与微控制单元电性连接的温度传感器，所述温度传感器用于检测蓄电池组所处环境的环境温度。

10.根据权利要求1-6中任意一项所述的铅酸蓄电池组的电池状态监测系统，其特征在于，所述电源模块包括48V电源模块。

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