蓄电池组监测系统、蓄电池组及其单体电池单元的制作方法

本发明涉及蓄电池组监测系统、蓄电池组及其单体电池单元。

背景技术：

目前，阀控式铅酸蓄电池组在站用交流电失电的情况下，可以为继电保护、安自装置及事故照明等提供可靠的控制电源，为断路器等提供可靠的操作电源，因此，阀控式铅酸蓄电池组在变电站中具有举足轻重的作用。同时，阀控式铅酸蓄电池组被称为是“免维护电池”，其实“免维护”只是无需加水、加酸、换液等维护，而对电池状态的检测也仅仅是测量蓄电池组的浮充电压、电流等，无法准确测量出蓄电池组的真实容量，预测蓄电池组的可使用时间，这就使得阀控密封铅酸蓄电池组的运行存在着很多安全隐患，严重影响到直流系统的安全运行。如果不能对已出现问题的落后单体电池及时发现并予以更换或处置，很可能导致大面积的单体电池容量达不到要求。一旦交流电突然中断，造成的后果将不堪设想，这不仅给信息传输带来巨大隐患，而且有可能造成重大经济损失。

如此，许多研究者针对蓄电池组的组成结构，分析了蓄电池组的失效机理，检测蓄电池组的电压、单体电池电压、单体电池温度、单体电池内阻等参数，结合模糊控制、人工神经网络等算法，参考大量的实验数据，开始对蓄电池组的健康状态进行预估。但是，其中许多的检测方法，需要对蓄电池组的参数进行检测，进而带来检测连接线的增加，同时蓄电池组的极柱正好与电池间连接线相匹配，若增加检测线则极柱的高度不符合，使得极柱与电池间连接线的匹配带来问题。

目前，关于站用直流电源蓄电池组的监测与维护技术的研究越来越多，但是其研究主要为检测技术、状态参数与蓄电池组的关系、智能化操作等方面的研究，在现有的技术能够满足功能需求的情况下，然而在生产、工艺、标准化等方面还有许多需要改进的地方。

现有蓄电池组状态监测的电气原理示意图如图1所示，采集的模拟信号包括单体电池电压、单体电池温度和单体电池内阻。单体电池电压采集需要在单体电池的正/负极柱上引出两根采集线，根据系统所需的容量、蓄电池组的电压和单体电池电压，可以得出所需单体电池数量为n，则单体电池电压采集线需要2*n个，并接入蓄电池采集单元；单体电池温度采集需要在单体电池的正极柱、负极柱或者电体电池的外壳上引出2根或者1根采集线，根据所需单体电池数量n，获得单体电池温度采集线需要2*n或者n个；单体电池内阻采集需要根据内阻检测法进行选择采集线，若根据直流放电法，将9或者8个单体电池分为一组进行放电(也有其他组合方式)，根据所需单体电池数量n，获得单体电池内阻的采集线为n/9*2或者n/8*2个；因此，蓄电池屏中的采集线相当多，同时极柱上的连接线也多，造成屏体中走线美观度下降，极柱位置的固定存在安全隐患。蓄电池采集单元将蓄电池的状态信号经过通讯方式上传给直流监控单元。

因此，现有的蓄电池组监测连接线较多，即蓄电池组与外界监测单元之间的采集信息传输线路较多，增加了工人的配线工作，进而增加了人工成本；连接线较多，增加了连接线的物料成本；配线时间长，进而生产周期长，降低了生产效率；连接线较多，配线工艺参差不齐，不能满足美观的要求，进而影响了美观，重要的是，若连接线较多，易造成极柱的高度不符合，使得极柱与电池间连接线的匹配带来问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种蓄电池组监测系统，用以解决现有的蓄电池组与监测单元之间需要设置很多条数据采集线路的问题。本发明同时提供一种蓄电池组和一种单体电池单元

为实现上述目的，本发明的方案包括一种蓄电池组监测系统，包括蓄电池组和监控单元，所述蓄电池组包括至少两个单体电池单元，单体电池单元包括单体电池本体和与对应的单体电池本体集成设置的信息采集单元，信息采集单元用于采集对应的单体电池本体的相关数据信息，各单体电池单元中的信息采集单元均连接到采集总线上，所述监控单元通过通讯线路连接所述采集总线，以与各信息采集单元实现通讯。

本发明提供的蓄电池组监测系统中，各单体电池单元包括两部分，分别是单体电池本体和信息采集单元，其中，信息采集单元与单体电池本体集成化设置，用于采集对应单体电池本体的相关数据信息，也就是说，用于采集单体电池的信息采集部分集成在单体电池内部，各单体电池的相关数据信息在每个单体电池内部完成，采集完成后通过数据传输线路均输出到采集总线上，所有的单体电池的数据信息均传输到采集总线上，并且采集总线也是设置在蓄电池组中，监控单元通过通讯线路连接采集总线，从采集总线上获取各单体电池的数据信息，所以，监控单元与蓄电池组之间只有通讯线路实现数据交互，通常情况下，通讯线路只有数据发送支路和数据接收支路两条，所以，蓄电池组与监控单元之间的数据采集线路大大减少，无需每个单体电池单元均输出采集线路，只需两根通讯线就可以实现监测所有的单体电池单元的状态。因此，该监控系统将传统的集中采集形式转变为分布采集，各单体电池单元的信息采集工作自己独立处理，解决了蓄电池组与监控单元之间的连接线较多引起的走线美观问题，减少了工作量同时实现了连接线的美观。而且，避免了极柱采集线多引起的极柱高度不够问题，进而避免因极柱高度不够带来的电气安全隐患问题，实现连接线与极柱之间的匹配；并且，简化了蓄电池组与监控单元之间的连接线的操作流程，提高了蓄电池组的生产效率，降低了工人走线、配线和工艺审查带来的人工成本以及连接线的物料成本，为标准化生产提供了良好的依据，并且能够实现蓄电池组的状态可靠监测，从而可以对蓄电池组的健康状态进行可靠预估。

总而言之，与现有的监测系统相比，本发明提供的监测系统在完成其所有功能的基础上，实现了分布采集、标准化生产、降低成本、外形美观等特点的优化，使其具有更强的市场竞争力，同时应用前景更加广泛。

所述信息采集单元包括单体电池电压采集模块、单体电池温度采集模块、单体电池内阻采集模块以及相应的信息采集线路。

信息采集单元包括用于连接所述采集总线的接线端子，各信息采集单元的接线端子与采集总线通过插接件对插连接。

本发明还提供一种蓄电池组，包括至少两个单体电池单元，单体电池单元包括单体电池本体和与对应的单体电池本体集成设置的信息采集单元，信息采集单元用于采集对应的单体电池本体的相关数据信息，各单体电池单元中的信息采集单元均连接到采集总线上，通过通讯线路连接所述采集总线能够采集得到各单体电池本体的相关数据信息。

所述信息采集单元包括单体电池电压采集模块、单体电池温度采集模块、单体电池内阻采集模块以及相应的信息采集线路。

信息采集单元包括用于连接所述采集总线的接线端子，各信息采集单元的接线端子与采集总线通过插接件对插连接。

本发明同时提供一种单体电池单元，包括单体电池本体和与对应的单体电池本体集成设置的信息采集单元，信息采集单元用于采集对应的单体电池本体的相关数据信息。

所述信息采集单元包括单体电池电压采集模块、单体电池温度采集模块、单体电池内阻采集模块以及相应的信息采集线路。

信息采集单元包括用于连接外部相关设备的接线端子。

附图说明

图1是现有的蓄电池组状态监测的电气原理示意图；

图2是本发明提供的蓄电池组监测系统的电气原理示意图。

具体实施方式

蓄电池组监测系统实施例

本实施例提供一种蓄电池组监测系统，包括两大部分，分别是蓄电池组和监控单元，其中，监控单元实现蓄电池组的监控，比如bms，由于监控单元属于常规设备，本实施例就不对监控单元的结构组成做详细描述。蓄电池组包括至少两个单体电池单元，具体个数根据实际需要设定，比如：根据用电设备的功率具体设定单体电池单元的个数。

对于任意一个单体电池单元，包括单体电池本体和信息采集单元，其中，单体电池本体为储能和供能部分，信息采集单元用于采集对应的单体电池本体的相关数据信息，并且，信息采集单元与单体电池本体集成化设计，两者集成设置，作为一个整体生产和出售。也就是说，单体电池单元就相当于传统认识中的单体电池，传统的单体电池中只有储能和供能部分，而本申请提供的单体电池单元，即单体电池内部除了储能和供能部分之外，还有信息采集单元，因此，该单体电池单元打破了传统的单体电池的生产标准，信息采集单元设置在单体电池的内部，在单体电池生产时就将信息采集单元加在了单体电池内部。比如，在单体电池本体上开辟出一个独立空间，将信息采集单元设置在该独立空间中，以实现集成设置。

信息采集单元的组成部分根据需要采集的数据信息种类决定，本实施例中，信息采集单元用于采集单体电池本体的电压信息、温度信息和内阻信息，那么，信息采集单元就包括单体电池电压采集模块、单体电池温度采集模块和单体电池内阻采集模块，当然，也包括各个采集模块相对应的信息采集线路。由于上述三种采集模块均属于常规技术，本实施例就不对各采集模块做详细描述。

所以，在单体电池生产时就将各采集模块以及相应的信息采集线路集成在了单体电池内部，各信息采集线路是单体电池单元内部的连接线路，并且，各信息采集单元均有用于与外界交互的接线端子，比如用于将采集数据输出或者接收外界的控制指令等。由于在生产单体电池时就将信息采集单元集成在了单体电池内部，因此，以生产出的单体电池的外观来说，单体电池壳体上除了正负极之外，还有接线端子，而且，除了正负极和接线端子之外壳体上没有任何连接线路。

各单体电池本体的正负极通过所需连接方式(并联或者串联)利用电力连接线路连接。而且，如图2所示，蓄电池组还包括采集总线，各信息采集单元的接线端子均连接该采集总线，监控单元通过通讯线路也连接该采集总线，那么，监控单元通过与采集总线通讯就能够获取采集总线中的各单体电池本体的相关数据信息。因此，除了蓄电池组内本身就有的各单体电池本体之间的电力连接线路之外，蓄电池组内出现的连接线路只有采集总线，换句话说，整个监测系统中出现的连接线路只有采集总线和通讯线路，或者说，监控单元与蓄电池组之间的连接线路只有通讯线路。如图2所示，通常情况下，接线端子包括两个端口，分别是rxd和txd，因此，接线端子可以做成两针通讯端子，用于与采集总线连接，而采集总线相应的就包括两条支路，一条连接各信息采集单元的rxd端口，可以称为接收总线，另一条连接各信息采集单元的txd端口，可以称为发送总线。相应地，通讯线路包括两条支路，一条通讯支路与接收总线通讯连接，监控单元可以通过该通讯支路向接收总线下发相应的控制指令；另一条通讯支路与发送总线通讯连接，监控单元可以通过该通讯支路从发送总线上获取各单体电池本体的采集数据信息。

另外，为了便于各信息采集单元的连接，各信息采集单元的接线端子与采集总线可以通过插接件对插连接。而且，为了保证信息采集单元采集数据的准确性，各信息采集单元中还可以设置滤波、调理和处理电路，采集到的数据信息经滤波、调理和处理后输送到采集总线上。

所以，监控单元与蓄电池组之间只有通讯线路实现数据的传送，即只需两条通讯线路即可实现整个蓄电池组的信息采集，相对于传统的每个单体电池均向监控单元输出数据采集线路的方式，即相比于需要2*n个电压采集线，2*n或者n个温度采集线和n/9*2或者n/8*2个电池内阻采集线，走线大大减少，同时将集中采集转变为分布采集，解决了蓄电池组与监控单元之间的连接线较多引起的走线美观问题，避免极柱采集线多引起的极柱高度不够问题，同时避免极柱高度不够带来的电气安全隐患问题，提高了生产效率，降低了连接线及工人走线的物料成本和人工成本，为标准化生产提供了良好的依据，并且能够实现蓄电池的状态监测，从而可以对蓄电池组的健康状态进行预估。

另外，本实施例提供的蓄电池组监测系统能够实现标准化生产，直接将单体电池通过电池间连接线组成蓄电池组，单体电池的状态信息通过通讯方式上送给监控单元，简化了单体电池直接的连接线的操作流程，提高了生产效率。屏体中一排安装几个组合单元，一个屏体中总共安装几排，如此一个馈电屏的总馈电支路数可以确定下来。根据馈电支路数，将一排定义为一个单元可以进行组装，多余的馈电位置可以安装假面板，因此可以实现标准化生产。

以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

蓄电池组实施例

本实施例提供一种蓄电池组，虽然该蓄电池组属于蓄电池组监测系统的一部分，但是该蓄电池组可以单独生产、出售和保护，由于上述监测系统实施例中已对该蓄电池组进行了详细地描述，本实施例就不再具体说明。

单体电池单元实施例

本实施例提供给一种单体电池单元，该单体电池单元属于蓄电池组的组成元素，可以单独生产、出售和保护，由于上述监测系统实施例中已对该单体电池单元进行了详细地描述，本实施例就不再具体说明。