CN103308858A - 一种蓄电池内阻在线巡检系统 - Google Patents

Abstract

一种蓄电池内阻在线巡检系统，包括电源模块、电压巡检控制模块、内阻巡检控制模块、恒流放电模块、自动增益控制的高精度差分采集模块、微处理器模块、异常检测模块和通信模块。所述电源模块，为整机提供各种电源，并对恒流放电模块、高精度差分采集模块和通信模块提供隔离电源，首先对蓄电池进行小电流的恒流放电，持续一定时间，然后终止放电，其次记录整个过程中以规定时间间隔为单位时间的蓄电池电压的变化，包括放电结束后的一定时间内的电压变化，再通过对电压随时间变化的趋势分析，同时对这些数据进行细分，通过数学模型，计算得到电压V值，最后根据V和放电电流I，依照欧姆定律，计算出单体蓄电池的内阻。

Description

一种蓄电池内阻在线巡检系统

技术领域

本发明涉及一种蓄电池内阻的检测系统，特别指的是一种蓄电池内阻在线巡检系统。

背景技术

蓄电池的状态直接影响着UPS的正常工作和供电系统的安全，甚至导致供电中断和系统停机，造成重大损失，因此对蓄电池的在线监测显得非常重要。蓄电池内阻是蓄电池状态的重要标志，内阻变化能反映出蓄电池的老化程度、容量的大小以及是否失效，因此内阻监测是蓄电池监测的主要针对对象，现阶段适合蓄电池内阻在线监测的方法通常为直流放电法和交流激励法。

直流放电法：以0.3C-0.6C的电流对蓄电池进行短暂放电，记录放电前电压V1和电流I1，放电时的电压V2和电流I2，根据公式内阻IR＝(V1-V2)/(I2-I1)，计算出内阻。这种方法测试电流较大，需要几十安培甚至上百安培，重复测试精度易受电压和电流的采集点和采集时间影响，同时对蓄电池损害比较大，存在安全隐患。

交流激励法：产生1KHZ 1A左右的交流恒流叠加在蓄电池两端，根据回馈信号和相位计算出内阻。这种方式易受到电波干扰，重复测量精度不高。

发明内容：

为了解决直流大电流放电法测量蓄电池内阻对蓄电池造成的损害以和解决普通直流电流放电业测量内阻的重复性精度差的问题，本发明提出了以恒定小电流放电，通过对电压变化趋势分析建立数学模型，采用自动增益控制的采集电路来计算出蓄电池内阻的在线监测系统。

本发明包括电源模块、电压巡检控制模块、内阻巡检控制模块、恒流放电模块、自动增益控制的高精度差分采集模块、微处理器模块、异常检测模块和通信模块。所述电源模块，为整机提供各种电源，并对恒流放电模块、高精度差分采集模块和通信模块提供隔离电源。

所述电压巡检控制模块，用于对多节蓄电池进行电压巡检时，对多节蓄电池进行切换，采用硬件防碰撞处理，以确保在同一时刻只允许一节电池接入测试回路。

所述内阻巡检控制模块，用于对多节蓄电池进行内阻巡检时，对多节蓄电池进行切换，采用硬件防碰撞处理，以确保在同一时刻只允许一节电池接入测试回路。

所述恒流放电模块，由恒压源、精密运放和功率器件组成。提供可控的、恒定的、精准的直流放电回路，为采集准确数据提供保证。

所述自动增益控制的高精度采集模块，由多阶滤波器、自动增益控制的精密运放电路和高精度AD采集电路组成。

所述微处理器模块，提供精准定时、通道控制、数据采集、数据分析、数据运算、纠错处理、通信协议和通信控制。

所述异常检测模块，对异常进行检测，包括蓄电池极性错误检测、通道控制异常检测、放电异常检测。异常检测模块检测到异常后通知微处理器，微处理器接收到异常信号作出相应的纠错处理。

所述通信模块，提供网络通信实现远程监测和控制的能力。

首先对蓄电池进行小电流的恒流放电，持续一定时间，然后终止放电，其次记录整个过程中以规定时间间隔为单位时间的蓄电池电压的变化，包括放电结束后的一定时间内的电压变化，再通过对电压随时间变化的趋势分析，同时对这些数据进行细分，通过数学模型，计算得到电压V值，最后根据V和放电电流I，依照欧姆定律，计算出单体蓄电池的内阻。

本发明使用恒流小直流放电，通过记录放电过程的电压变化趋势建立数学模型得出电压V值，然后根据欧姆定律计算内阻值。计算过程只存在一个变量电压V值，而且采用自动增益控制的采集电路，大大提高了内阻测量的精度。

本发明有效益效果是由硬件防碰撞的巡检控制模块控制单体蓄电池接入测试回路，通过小电流恒流放电，并通过分析放电电压变化趋势，建立数学模型，计算内阻，自动增益控制的采集电路与数学模型相结合，使得小电流放电也能超过大电流放电法内阻测量的准确性和重复测量的精度，同时内阻计算过程只存在一个变量，相对于多个变量计算内阻方式，简化计算过程，并且提高内阻的精度。此发明相比与大电流放电法，此方法安全可靠，对蓄电池损害小，延长蓄电池使用寿命。

附图说明：

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1、本发明结构示意图。

图2、本发明工作原理示意图。

具体实施方式：

如图1所示，本发明包括电源模块1、电压巡检控制模块2、内阻巡检控制模块3、恒流放电模块4、差分采集模块5、微处理器模块6、异常检测模块7和通信模块8。由内阻巡检控制模块3和电压巡检控制模块2协调选用一个单体蓄电池通道，使得在同一时刻只有一节蓄电池接入放电回路和电压信号采集回路。

恒流放电模块4控制单体蓄电池放电电流，电压巡检控制模块2选用的单体蓄电池电压信号进入差分采集模块5，差分采集模块5对电压信号进行放大，并将电压信号转换为数字信号，传输给微处理器模块6进行处理。

微处理器模块6同时控制恒流放电模块4，恒流放电模块4将放电电流信息反馈给微处理器模块6，微处理器模块6根据反馈信号控制放电电流，微处理器模块6和恒流放电模块4构成闭合控制回路，达到精确控制放电电流的目的。

异常检测模块7接入放电回路和电压信号采集回路，如出现电池极性接反、无电压的异常现象，则将异常现象以信号方式报告给微处理器模块6，微处理器模块6接收到异常信号，则进入异常处理程序。

通信模块8对采集到的电压、内阻和电流信号通过网络方式报告给上级监控，上级监控可以通过通信模块8控制设备，达到远程监控和智能控制的目的。

电源模块1提供多路隔离电压，提供给各个功能模块，使得各个功能模块能独立工作，不相互影响，提供整体抗干扰能力。

蓄电池内阻在线巡检系统工作原理如图2所示：

a.微处理器模块6控制内阻巡检控制模块3闭合K1、K2，微处理器模块6控制电压巡检控制模块2闭合K3、K4，使得单体蓄电池接入差分采集模块5和恒流源模块4。

b.微处理器模块6确定单体蓄电池已经接入回路，并根据异常检测模块7的信号确认无误后，启动恒流放电模块4进行放电。

c.在进行放电的同时，微处理器模块6启动差分采集模块5，按照一定时间间隔采集电压信号，并保存。

d.到达一定时间后，微处理器模块6控制恒流放电模块4停止放电，并控制内阻巡检控制模块3断开K3、K4。

e.继续根据时间间隔采集和记录电压信号，直到给定的时间到。

f.分析记录的电压信号的变化趋势，根据已建立的数学模型计算得到V

g.把V和恒流放电电流I代入欧姆定律公式，计算得到内阻。

Claims (6)

1.一种蓄电池内阻在线巡检方法，其特征在于，包括以下步骤：

A.对蓄电池进行小电流的恒流放电.

B.记录蓄电池放电电压的变化。

C.对电压随时间变化的趋势分析，通过数学模型计算电压V。

D.电压V和恒流放电电流依据欧姆定律，计算出单体蓄电池的内阻。

2.如权利要求1所述蓄电池内阻在线巡检方法，其特征在于，小电流放电，持续一定时间。

3.如权利要求1和权利要求2所述蓄电池内阻在线巡检方法，其特征在于，所述步骤B中，以规定的时间间隔为单位时间记录蓄电池放电电压变化，包括放电结束后一段时间的电压变化。

4.如权利要求1、权利要求2和权利要求3所述蓄电池内阻在线巡检方法，其特征在于，所述步骤C中，对电压随时间变化的趋势分析，对数据进行细分，建立数学模型，计算电压V。

5.如权利要求1、2、3、4所述蓄电池内阻在线巡检方法，其特征在于，所述步骤D中，电压V和恒流放电电流依照欧姆定律，计算出单体蓄电池内阻。

6.一种蓄电池内阻在线巡检方法，其特征在于，包括：电源模块、电压巡检控制模块、内阻巡检控制模块、恒流放电模块、高精度差分采集模块、微处理器模块、异常检测模块和通信模块。

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