蓄电池自主保护系统及其方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及蓄电池技术领域，尤其涉及一种蓄电池自主保护系统及其控制方法。
【背景技术】
[0002]铝酸蓄电池作为机车主要的直接电源，在日常的简单维护中难以确保电池的较长使用寿命，大部分新电池无法达到规定的使用年限。甚至部分在保质期内就出现了亏电现象，导致机车无法继续运行的事故。宄其原因有很多种，主要有:蓄电池的制造质量、运输和存储时间过长、充放电方式使用不当、行车习惯方式不当、保养维护不当等，使得蓄电池在使用过程中常常出现不存电或电量不足等事故。目前，市场上尤其汽车领域，多采用提高蓄电池质量减少自动放电量，或者对用户或经销商提供保养手册加强维护保养，但此类方法不仅成本高昂，而且具体实施困难。
【发明内容】
[0003]针对【背景技术】中的问题，本发明提出了一种蓄电池自主保护系统，其结构为:所述蓄电池自主保护系统由蒸馏水储存箱、电解液储存箱、蒸馏水控制阀、电解液控制阀、液体混合箱、混合液控制阀、蓄电池、浓度传感器、容量传感器和电控单元组成；所述蒸馏水储存箱的出液口通过管道与液体混合箱的进液口连通，所述电解液储存箱的出液口通过管道与液体混合箱的进液口连通，所述蒸馏水控制阀设置于蒸馏水储存箱和液体混合箱之间的管道上，所述电解液控制阀设置于电解液储存箱和液体混合箱之间的管道上；所述液体混合箱的出液口通过管道与蓄电池储液腔连通，所述混合液控制阀设置于液体混合箱和蓄电池之间的管道上；所述浓度传感器和容量传感器均设置于蓄电池储液腔内；所述蒸馏水控制阀、电解液控制阀、混合液控制阀、浓度传感器和容量传感器均与电控单元电气连接；所述蒸馏水储存箱内储存有蒸馏水，所述电解液储存箱内储存有高浓度电解液。
[0004]前述方案中，各个器件的功能分别为:
蒸馏水储存箱:用于储存蒸馏水。
[0005]电解液储存箱:用于储存电解液。
[0006]蒸馏水控制阀:控制蒸馏水储存箱出液口管道的开关。
[0007]电解液控制阀:控制电解液储存箱出液口管道的开关。
[0008]液体混合箱:为蒸馏水和电解液的混合液提供配置与储存的场所同。
[0009]混合液控制阀:控制液体混合箱出液口管道的开关。
[0010]蓄电池:为整车提供电源。
[0011]浓度传感器:用于检测蓄电池中电解液的浓度。
[0012]容量传感器:用于检测蓄电池中电解液的容量。
[0013]电控单元:用于控制蒸馏水控制阀、电解液控制阀、混合液控制阀、浓度传感器和容量传感器，并对浓度传感器和容量传感器反馈的信息进行实时处理。
[0014]本发明的工作原理是:在蓄电池内的储液腔内布置容量传感器和浓度传感器，根据蓄电池的使用状态和使用情况，浓度传感器和容量传感器将电解液当前数据传输给电控单元，电控单元将结合行车所属外界环境，依据所获得的数据控制电解液控制阀和蒸馏水控制阀的开关将蒸馏水储存箱与电解液储存箱的蒸馏水与电解液根据所需的比例混合在液体混合箱中，电控单元在控制混合液控制阀的开关将混合液输送到蓄电池内部，保证蓄电池不会因硫化或蓄电池电解液浓度降低造成的工作失效情况发生。
[0015]为了便于对的蓄电池是否能够正常使用作出实时预警，本发明还做出了如下改进:所述电控单元还与一声光报警器电气连接。对当蓄电池因使用时间过长或因长期搁置导致的蓄电池内部过充过放电导致的硫化严重，蓄电池总容量下降，当下降到一定值时不能保障正常的行车需求，电控单元控制开启声光报警器，提示驾驶员即使充满电，此时蓄电池续航里程也难以满足行车需要，需要更换蓄电池或者去维修站采用化学去硫或者高压脉冲去硫等方法重新使蓄电池回复应有的功能。
[0016]为了便于对蒸馏水储存箱和电解液储存箱中的液体的余量值进行有效判断，本发明还做出了如下改进:所述蒸馏水储存箱和电解液储存箱内各设置有一液位传感器；两个液位传感器均与电控单元电气连接。
[0017]基于前述的蓄电池自主保护系统，本发明还提出一种蓄电池自主保护方法，所涉及的硬件如前述，其方法为:所述电控单元内预存有浓度阈值、容量阈值、容量理想值、混合比例数据；所述浓度阈值和容量阈值均为范围值，所述容量理想值为点值，容量理想值的数值在容量阈值范围内；所述混合比例数据为:获得单位体积的工作浓度电解液时需要蒸馏水控制阀和电解液控制阀各自的开启时长数据；所述工作浓度电解液即蓄电池正常工作所需的电解液；
初始状态时，蒸馏水控制阀、电解液控制阀和混合液控制阀均处于关断状态；蓄电池自主保护系统运行后，电控单元按如下方式进行处理:
1)电控单元驱动浓度传感器和容量传感器获取蓄电池储液腔内的电解液浓度数据和电解液容量数据进行采样；
2)获得了电解液浓度数据和电解液容量数据后，电控单元将电解液浓度数据和电解液容量数据分别与浓度阈值和容量阈值进行比较；进入步骤3);
3)电解液容量数据与容量阈值的比较结果记为结果I，电解液浓度数据与浓度阈值的比较结果记为结果II ;
电控单元先对结果I进行识别:若结果I表明电解液容量处于正常状态，则按情况一中方式处理；若结果I表明电解液容量低于容量阈值的下限时，则按情况二中方式处理；若结果I表明电解液容量大于容量阈值上限时，立即发出报警信号；
情况一:电控单元继续对结果II进行识别:若结果II表明电解液浓度处于正常状态，则电控单元进入休眠状态直至重新启动；若结果II表明电解液浓度过高，则按情况三中处理方式处理；若结果II表明电解液浓度过低，则按情况四中方式处理；
情况二:电控单元根据电解液容量数据与容量理想值之间的差值计算所需补充的电解液量，然后根据所需补充的电解液量和混合比例数据，计算出蒸馏水控制阀和电解液控制阀各自的开启时长，然后电控单元控制蒸馏水控制阀和电解液控制阀开启，并在达到开启时长后将蒸馏水控制阀和电解液控制阀关断；延迟一定时间后，电控单元控制混合液控制阀开启，延迟一定时间后，控制混合液控制阀关断；然后返回步骤I); 情况三:电控单元控制蒸馏水控制阀和混合液控制阀开启，延迟一定时间后，控制蒸馏水控制阀和混合液控制阀关断；然后返回步骤I);
情况四:电控单元控制电解液控制阀和混合液控制阀开启，延迟一定时间后，控制电解液控制阀和混合液控制阀关断；然后返回步骤I);
所述蓄电池自主保护系统或者定期自启动或者由操作人员手动启动。
[0018]优选地，所述蒸馏水储存箱和电解液储存箱内各设置有一液位传感器；两个液位传感器均与电控单元电气连接；所述电控单元内预存有电解液余量警戒值和蒸馏水余量警戒值，在进行步骤I)的操作之前，电控单元先通过液位传感器对蒸馏水储存箱和电解液储存箱内的电解液余量和蒸馏水余量进行检测，电控单元将检测到的电解液余量和蒸馏水余量分别与电解液余量警戒值和蒸馏水余量警戒值进行比较，若电解液余量和蒸馏水余量中的任一者低于其对应的警戒值，则电控单元不再进行后续步骤1)、2)、3)的操作并立即发出报警信号。
[0019]优选地，所述电控单元还与一声光报警器电气连接；电控单元发出报警信号时，通过声光报警器发出声光报警。原理如前述。
[0020]本发明的有益技术效果是:由于采用了在蓄电池内部布置容量传感器和浓度传感器，通过蓄电池的使用状态和使用情况反馈给电子控制单元自动调节蓄电池的电解液浓度，保证蓄电池不会因硫化或蓄电池电解液浓度降低造成的工作失效情况发生，大大提高蓄电池的使用期限。
【附图说明】
[0021]图1、本发明模块化示意图；
图2、本发明电气连接图。
[0022]图中各个标记所对应的部件分别为:蒸馏水储存箱1、电解液储存箱2、蒸馏水控制阀3、电解液控制阀4、液体混合箱5、混合液控制阀6、蓄电池7、浓度传感器8、容量传感器9、电控单元10、声光报警器11。
【具体实施方式】
[0023]一种蓄电池自主保护系统，其结构为:所述蓄电池自主保护系统由蒸馏水储存箱1、电解液储存箱2、蒸馏水控制阀3、电解液控制阀4、液体混合箱5、混合液控制阀6、蓄电池7、浓度传感器8、容量传感器9和电控单元10组成；所述蒸馏水储存箱I的出液口通过管道与液体混合箱5的进液口连通，所述电解液储存箱2的出液口通过管道与液体混合箱5的进液口连通，所述蒸馏水控制阀3设置于蒸馏水储存箱I和液体混合箱5之间的管道上，所述电解液控制阀4设置于电解液储存箱2和液体混合箱5之间的管道上；所述液体混合箱5的出液口通过管道与蓄电池7储液腔连通，所述混合液控制阀6设置于液体混合箱5和蓄电池7之间的管道上；所述浓度传感器8和容量传感器9均设置于蓄电池7储液腔内；所述蒸馏水控制阀3、电解液控制阀4、混合液控制阀6、浓度传感器8和容量传感器9均与电控单元10电气连接；所述蒸馏水储存箱I内储存有蒸馏水，所述电解液储存箱2内储存有高浓度电解液。
[0024]进一步地，所述电控单元10还与一声光报警器11电气连接。
[0025]进一步地，所述蒸馏水储存箱I和电解液储存箱2内各设置有一液位传感器；两个液位传感器均与电控单元电气连接。
[0026]一种蓄电池自主保护方法，所涉及的硬件包括蒸馏水储存箱1、电解液储存箱2、蒸馏水控制阀3、电解液控制阀4、液体混合箱5、混合液控制阀6、蓄电池7、浓度传感器8、容量传感器9和电控单元10组成；所述蒸馏水储存箱I的出液口通过管道与液体混合箱5的进液口连通，所述电解液储存箱2的出液口通过管道与液体混合箱5的进液口连通，所述蒸馏水控制阀3设置于蒸馏水储存箱I和液体混合箱5之间的管道上，所述电解液控制阀4设置于电解液储存箱2和液体混合箱5之间的管道上；所述液体混合箱5的出液口通过管道与蓄电池7储液腔连通，所述混合液控制阀6设置于液体混合箱5和蓄电池7之间的管道上；所述浓度传感器8和容量传感器9均设置于蓄电池7储液腔内；所述蒸馏水控制阀
3、电解液控制阀4、混合液控制阀6、浓度传感器8和容量传感器9均与电控单元10电气连接；所述蒸馏水储存箱I内储存有蒸馏水，所述电解液储存箱2内储存有高浓度电解液；
其方法为:所述电控单元10内预存有浓度阈值、容量阈值、容量理想值、混合比例数据；所述浓度阈值和容量阈值均为范围值，所述容量理想值为点值，容量理想值的数值在容量阈值范围内；所述混合比例数据为:获得单位体积的工作浓度电解液时需要蒸馏水控制阀3和电解液控制阀4各自的开启时长数据；所述工作浓度电解液即蓄电池7正常工作所需的电解液