专利名称：一种具有实时单体蓄电池监测功能的智能调控蓄电系统与方法
技术领域：
本发明属于蓄电池蓄电及其蓄电池监测技术领域，具体涉及一种具有实时单体蓄电池监测功能的智能调控蓄电系统与方法。
背景技术：
在目前人类社会从工业化、电气化向现代化发展过程中，特别是新能源的引入和推广，蓄电系统及后备直流电源的应用越来越广泛了，作为蓄电系统和后备直流电源重要组成部分的蓄电池，其性能状况的优劣状态对于保证蓄电系统和后备直流电源的正常运行就显得尤为重要。随着蓄电系统和后备直流电源，尤其是免维护蓄电池被广泛地使用，问题逐渐显现出来，例如
·大多数免维护蓄电池使用寿命比预计的要短得多；·个别蓄电池落后或失效导致整组电池失效；·蓄电池安装后，缺乏科学、有效的监测管理手段，对蓄电池的合理使用不能及时作出准确的判断；·部分用户由于使用现场条件限制，很难进行手工检测，并且测试数据分析需要运维人员具有很高的专业水准，而且进行蓄电池放电测试的风险很高；·无人职守站(所)的日常检查费用很高，对于落后或失效的蓄电池进行更换，会使蓄电池系统工作停止，造成供电损害的风险；·突发性电池故障的发现很难保证及时发现，即便发现也不能立即在线实时更换；等等。由此可见，正确、科学地使用电池，加强日常维护和监测管理非常必要，从而及时发现落后电池，为维护与处理提供科学、准确的依据。对此，工程技术人员进行了不懈努力提出了不少技术方案。针对现有技术与方案进行分析和归纳，可知蓄电池组供电系统的主要监测和维护有以下几种方式I.采用人工进行定期检测的方式，其方法简单，测试工具与设备投资可多可少，但工作量大，检测连接易接触不良产生误差，效率低，系统整体检测效果差，不能实现实时处理，易发生系统失效。2.现有的在线连接集中监测系统，其方式是将用串联或并联方式连接组成的蓄电池组中的每一个单体蓄电池与系统测试端口进行连接，采取分时控制，逐一接通每一个单体蓄电池的每组电力连接线并进行相应的检测，每组电力连接线集中连接在系统端口，使得接线众多且杂乱，易于出错，还浪费许多线材，特别是不能实现使单体蓄电池隔离并进行独立的全面检测，也不能完成实时故障处理，所检测到的电参数有较大的局限性。3.现有的在线连接分布式系统方式，是将每个蓄电池对应一个检测电路模块，并将用串联或并联方式连接组成的蓄电池组中的每一个单体蓄电池相连，检测电路模块的信号线与系统连接，此方式与集中方式相比减少了大量电力连接线，减少了连线浪费和连线易出错的缺陷，但每个蓄电池对应一个检测电路模块会大大增加投资成本，并且，仍然不能解决对单体蓄电池进行隔离及独立检测，也不能完成实时故障处理。由此可知，现有技术存在不少的缺陷和不足，特别是，用户希望能对蓄电池系统的单体蓄电池建立实时有效的“健康档案”，这就需要对蓄电池系统的单体蓄电池能够进行在线的监测和诊断，对此目前已经有一些技术方案可以实现，但是监测和诊断到落后的蓄电池或故障的蓄电池后，也只能报警，要人工进行更换，对于在线供电系统来讲无疑存在着巨大的风险和灾难的隐患。众所周之，用户进行监测和诊断的目的是为了更换掉落后的蓄电池或故障的蓄电池，使蓄电池组供电系统始终处于良好的工作状态，希望能够实现自动热备份调配和故障蓄电池在线实时的智能切换；对此现有技术与方案均不能实现。
发明内容
本发明为了克服现有技术的上述缺陷和不足，实现蓄电池组中任意单体蓄电池的隔离并进行独立检测和在线实时故障处理，实现自动热备份调配和故障蓄电池实时智能切换。提出了一种具有实时单体蓄电池监测功能的智能调控蓄电系统与方法，由第一组智能 控制连接线、第二组智能控制连接线、第三组智能控制连接线、第四组智能控制连接线、第五组智能控制连接线、监测选通连接线、蓄电池组正极连接端、蓄电池组负极连接端、监测与控管系统、系统总线、信号连接线、综合电力连接线以及蓄电池组成串连或并联动态可控蓄电池组，其特征是每个蓄电池的正极连接一根第五组智能控制连接线的一端及每个蓄电池的负极连接一根第四组智能控制连接线的一端；每根第一组智能控制连接线并联两个相邻的蓄电池正极相连的第五组智能控制连接线的另一端和蓄电池正极相连的第五组智能控制连接线的另一端；每根第二组智能控制连接线并联两个相邻的蓄电池负极相连的第四组智能控制连接线的另一端和蓄电池负极相连的第四组智能控制连接线的另一端；每根第三组智能控制连接线串连两个相邻的蓄电池正极相连的第五组智能控制连接线的另一端和蓄电池负极相连的第四组智能控制连接线的另一端；每根监测选通连接线的蓄电池负极连接线连接蓄电池的负极以及监测选通连接线的蓄电池正极连接线连接蓄电池的正极，每根监测选通连接线的正极连接端和负极连接端及工作电源连接端分别通过综合电力连接线及系统总线连接监测与控管系统，并且每根监测选通连接线的信号线连接端通过信号连接线及系统总线连接监测与控管系统；在连接时第一组智能控制连接线、第二组智能控制连接线、第三组智能控制连接线、第四组智能控制连接线及第五组智能控制连接线的各自控制信号端口通过信号连接线连接系统总线至监测与控管系统。本发明的一种具有实时单体蓄电池监测功能的智能调控蓄电系统与方法，其特征是第一组智能控制连接线、第二组智能控制连接线、第三组智能控制连接线、第四组智能控制连接线、第五组智能控制连接线各自分别由多根第一组智能控制连接线、第二组智能控制连接线、第三组智能控制连接线、第四组智能控制连接线、第五组智能控制连接线构成。本发明的一种具有实时单体蓄电池监测功能的智能调控蓄电系统与方法，其特征是第一组智能控制连接线、第二组智能控制连接线、第三组智能控制连接线、第四组智能控制连接线、第五组智能控制连接线的每根智能控制连接线均由电控开关、开关驱动电路、连接端口甲和连接端口乙以及电力连接线甲和电力连接线乙、控制信号端口、编码解码器组成，并且，电控开关通过开关驱动电路及控制信号端口连接系统总线，电控开关分别通过电力连接线甲和电力连接线乙连接连接端口甲和连接端口乙。本发明的一种具有实时单体蓄电池监测功能的智能调控蓄电系统与方法，其特征是监测选通连接线包含多根监测选通连接线，其每根智能控制连接线由正极选通器、负极选通器、选通驱动电路、编解码电路、系统连接端口、蓄电池正极连接线、蓄电池负极连接线、正极输出连接线、负极输出连接线、正极连接端、负极连接端、工作电源连接端、信号线连接端组成。本发明的一种具有实时单体蓄电池监测功能的智能调控蓄电系统与方法，其特征是系统总线包含了信号连接线和综合电力连接线。本发明的一种具有实时单体蓄电池监测功能的智能调控蓄电系统与方法，其特征是综合电力连接线包含直流正、负极连接线和系统工作电源连接线。本发明克服了现有技术的上述缺陷和不足，利用通过调控第一组智能控制连接线、第二组智能控制连接线、第三组智能控制连接线、第四组智能控制连接线、第五组智能控制连接线，可以实现动态实时将指定的单体蓄电池分离出来，形成相应单体蓄电池与监测与控管系统独立相连的监测回路，监测系统通过分时的并行异步调控，实现对分布式单体蓄电池的实时监测。
本发明的一种具有实时单体蓄电池监测功能的智能调控蓄电系统与方法，不仅成本极低，省去了大量电力连接线和提高了可靠性，还可以实现蓄电池组中任意单体蓄电池的隔离并进行独立检测和在线实时故障处理，实现自动热备份调配和故障蓄电池智能切换，真正实现了无人值守的故障智能诊断、维护和调配及互换处理，大大提高了蓄电池系统检测、维护的时效性，有效增强了系统的安全性和可靠性。
图I是一种具有实时单体蓄电池监测功能的智能调控蓄电系统的功能原理示意图；图2是智能控制连接线的功能原理示意图；图3是监测选通连接线原理功能原理框图；图4是蓄电池串连构成的实时单体蓄电池监测功能的智能调控蓄电系统的功能原理示意图；图5是蓄电池并联构成的实时单体蓄电池监测功能的智能调控蓄电系统的功能原理示意图。
具体实施例方式作为实施例子，结合附图对一种具有实时单体蓄电池监测功能的智能调控蓄电系统给予说明，但是，本发明的技术与方案不限于本实施例子给出的内容。图I给出了一种具有实时单体蓄电池监测功能的智能调控蓄电系统的功能原理示意图。由图可知，一种具有实时单体蓄电池监测功能的智能调控蓄电系统与方法，由第一组智能控制连接线(a)、第二组智能控制连接线(b)、第三组智能控制连接线(C)、第四组智能控制连接线(m)、第五组智能控制连接线(η)、监测选通连接线(e)、蓄电池组正极连接端
(I)、蓄电池组负极连接端(2)、监测与控管系统(3)、系统总线(4)、信号连接线(5)、综合电力连接线出)以及蓄电池(r)组成串连或并联动态可控蓄电池组(R)，其特征是每个蓄电池Cri)的正极连接一根第五组智能控制连接线(ni)的一端及每个蓄电池(ri)的负极连接一根第四组智能控制连接线(mi)的一端；每根第一组智能控制连接线(ai-Ι)并联两个相邻的蓄电池(ri-Ι)正极相连的第五组智能控制连接线(ni-Ι)的另一端和蓄电池(ri)正极相连的第五组智能控制连接线(ni)的另一端；每根第二组智能控制连接线(bi-Ι)并联两个相邻的蓄电池(ri-Ι)负极相连的第四组智能控制连接线(mi-1)的另一端和蓄电池(ri)负极相连的第四组智能控制连接线(mi)的另一端；每根第三组智能控制连接线(ci)串连两个相邻的蓄电池(ri-Ι)正极相连的第五组智能控制连接线(ni-Ι)的另一端和蓄电池(ri)负极相连的第四组智能控制连接线(mi)的另一端；每根监测选通连接线(ei)的蓄电池负极连接线(17)连接蓄电池(ri)的负极以及监测选通连接线(ei)的蓄电池正极连接线(16)连接蓄电池(ri)的正极，每根监测选通连接线(ei)的正极连接端(20)和负极连接端(21)及工作电源连接端(22)分别通过综合电力连接线(6)及系统总线(4)连接监测与控管系统(3)，并且每根监测选通连接线(ei)的信号线连接端(23)通过信号连接线
(5)及系统总线(4)连接监测与控管系统(3);在连接时第一组智能控制连接线(ai)、第二组智能控制连接线(bi)、第三组智能控制连接线(ci)、第四组智能控制连接线(mi)及第五组智能控制连接线(ni)的各自控制信号端口(37)通过信号连接线(5)连接系统总线(4)至监测与控管系统(3);监测与控管系统(3)通过连接的系统总线(4)和信号连接线(5)及编码解码器(38)或编解码电路(14)选通相应的开关驱动电路(32)或选通驱动电路(13)，实现蓄电系统的智能调控；利用系统总线和编解码方式大大简化了蓄电系统的连接构造， 不仅节约了大量线材、节省投资成本，而且还大大提高了系统的安全性和可靠性。图2是智能控制连接线的功能原理示意图。由图I和图2可知，第一组智能控制连接线(a)、第二组智能控制连接线(b)、第三组智能控制连接线(C)、第四组智能控制连接线(m)、第五组智能控制连接线(η)各自分别由多根第一组智能控制连接线(ai)、第二组智能控制连接线(bi)、第三组智能控制连接线(ci)、第四组智能控制连接线(mi)、第五组智能控制连接线(ni)构成；并且第一组智能控制连接线(a)、第二组智能控制连接线(b)、第三组智能控制连接线(c)、第四组智能控制连接线(m)、第五组智能控制连接线(η)的每根智能控制连接线均由电控开关(31)、开关驱动电路(32)、连接端口甲(33)和连接端口乙(34)以及电力连接线甲(35)和电力连接线乙(36)、控制信号端口(37)、编码解码器(38)组成，并且，电控开关(31)通过开关驱动电路(32)及控制信号端口(37)连接系统总线⑷，电控开关(31)分别通过电力连接线甲(35)和电力连接线乙(36)连接连接端口甲(33)和连接端口乙(34)。图3是监测选通连接线原理功能原理框图。由图I和图3可知，监测选通连接线(e)包含多根监测选通连接线(ei)，其每根智能控制连接线(ei)由正极选通器(11)、负极选通器(12)、选通驱动电路(13)、编解码电路(14)、系统连接端口(15)、蓄电池正极连接线(16)、蓄电池负极连接线(17)、正极输出连接线(18)、负极输出连接线(19)、正极连接端
(20)、负极连接端(21)、工作电源连接端(22)、信号线连接端(23)组成；其监测选通连接线(e)的正极输出连接线(18)、负极输出连接线(19)、正极连接端(20)、负极连接端(21)，正负极的指定只是标识作用，便于安装和维护。作为实施例子，系统总线包含了信号连接线(5)和综合电力连接线(6)，以及综合电力连接线(6)包含直流正、负极连接线和系统工作电源连接线。参照图I进行连接，可以构成一种具有实时单体蓄电池监测功能的智能调控蓄电系统。应用实例I
如图I所示，若要实现动态实时将指定的单体蓄电池分离出来，形成相应单体蓄电池(ri-Ι)与监测与控管系统(3)独立相连的监测回路，监测系统通过分时的并行异步调控，实现对分布式单体蓄电池的实时监测，只要将其智能控制连接线(ni-Ι)和智能控制连接线(mi-1)的电控开关处于断开并将正极选通器(11)和负极选通器(12)连通，则相应备份的蓄电池(ri-Ι)被断开并得到实时监测，如发现故障的蓄电池(ri-Ι)时，将备份的蓄电池(rj)连通，断开的蓄电池(ri-Ι)通知有关人员更换即可，实现蓄电池组的各蓄电池的在线自动切换和调配。应用实例2图4是蓄电池串连构成的实时单体蓄电池监测功能的智能调控蓄电系统的功能原理示意图。如图4所示，串连形式的蓄电池组(R)可以在图I的基础上，去掉第二组智能控制连接线(b)或第一组智能控制连接线(a)的每一根智能控制连接线(bi)或智能控制连接线(ai),如发现故障的蓄电池(ri-l)时,只要将其智能控制连接线(ni_l)和智能控制连接线(ci-Ι)的电控开关处于断开并将智能控制连接线(ai-Ι)或智能控制连接线 (bi-Ι)的电控开关处于连通即可完成隔离故障的蓄电池(ri-l)的工作，同时可将蓄电池组处于隔离状态的相应备份的蓄电池rj相连的智能控制连接线(cj)和智能控制连接线(nj)的电控开关处于连通即可完成在线实时蓄电池更换工作。应用实例3图5是蓄电池并联构成的实时单体蓄电池监测功能的智能调控蓄电系统的功能原理示意图。如图5所示，并联形式的蓄电池组(R)可以在图I的基础上，去掉第一组智能控制连接线(a)、第二组智能控制连接线(b)及第三组智能控制连接线(C)的相应的每一根智能控制连接线(ai)、智能控制连接线(bi)及智能控制连接线(ci),如发现故障的蓄电池(ri-l)时，只要将其智能控制连接线(ni-Ι)和智能控制连接线(mi-1)的电控开关处于断开并将相应备份的蓄电池rj相连的智能控制连接线(mj)和智能控制连接线(nj)的电控开关处于连通即可完成备份的蓄电池Rj更换故障的蓄电池(ri-l)的工作。
权利要求
1.一种具有实时单体蓄电池监测功能的智能调控蓄电系统与方法，由第一组智能控制连接线(a)、第二组智能控制连接线(b)、第三组智能控制连接线(C)、第四组智能控制连接线(m)、第 五组智能控制连接线(η)、监测选通连接线(e)、蓄电池组正极连接端(I)、蓄电池组负极连接端(2)、监测与控管系统(3)、系统总线(4)、信号连接线(5)、综合电力连接线(6)以及蓄电池(r)组成串连或并联动态可控蓄电池组(R)，其特征是每个蓄电池(ri)的正极连接一根第五组智能控制连接线(ni)的一端及每个蓄电池(ri)的负极连接一根第四组智能控制连接线(mi)的一端；每根第一组智能控制连接线(ai-Ι)并联两个相邻的蓄电池(ri-Ι)正极相连的第五组智能控制连接线(ni-Ι)的另一端和蓄电池(ri)正极相连的第五组智能控制连接线(ni)的另一端；每根第二组智能控制连接线(bi-Ι)并联两个相邻的蓄电池(ri-Ι)负极相连的第四组智能控制连接线(mi-1)的另一端和蓄电池(ri)负极相连的第四组智能控制连接线(mi)的另一端；每根第三组智能控制连接线(ci)串连两个相邻的蓄电池(ri-Ι)正极相连的第五组智能控制连接线(ni-Ι)的另一端和蓄电池(ri)负极相连的第四组智能控制连接线(mi)的另一端；每根监测选通连接线(ei)的蓄电池负极连接线(17)连接蓄电池(ri)的负极以及监测选通连接线(ei)的蓄电池正极连接线(16)连接蓄电池(ri)的正极，每根监测选通连接线(ei)的正极连接端(20)和负极连接端(21)及工作电源连接端(22)分别通过综合电力连接线(6)及系统总线(4)连接监测与控管系统(3)，并且每根监测选通连接线(ei)的信号线连接端(23)通过信号连接线(5)及系统总线(4)连接监测与控管系统(3);在连接时第一组智能控制连接线(ai)、第二组智能控制连接线(bi)、第三组智能控制连接线(ci)、第四组智能控制连接线(mi)及第五组智能控制连接线(ni)的各自控制信号端口(37)通过信号连接线(5)连接系统总线(4)至监测与控管系统⑶。
2.权利要求I所述一种具有实时单体蓄电池监测功能的智能调控蓄电系统与方法，其特征是第一组智能控制连接线(a)、第二组智能控制连接线(b)、第三组智能控制连接线(C)、第四组智能控制连接线(m)、第五组智能控制连接线(η)各自分别由多根第一组智能控制连接线(ai)、第二组智能控制连接线(bi)、第三组智能控制连接线(ci)、第四组智能控制连接线(mi)、第五组智能控制连接线(ni)构成。
3.权利要求I所述一种具有实时单体蓄电池监测功能的智能调控蓄电系统与方法，其特征是第一组智能控制连接线(a)、第二组智能控制连接线(b)、第三组智能控制连接线(c)、第四组智能控制连接线(m)、第五组智能控制连接线(η)的每根智能控制连接线均由电控开关(31)、开关驱动电路(32)、连接端口甲(33)和连接端口乙(34)以及电力连接线甲(35)和电力连接线乙(36)、控制信号端口(37)、编码解码器(38)组成，并且，电控开关(31)通过开关驱动电路(32)及控制信号端口(37)连接系统总线(4)，电控开关(31)分别通过电力连接线甲(35)和电力连接线乙(36)连接连接端口甲(33)和连接端口乙(34)。
4.权利要求I所述一种具有实时单体蓄电池监测功能的智能调控蓄电系统与方法，其特征是监测选通连接线(e)包含多根监测选通连接线(ei)，其每根智能控制连接线(ei)由正极选通器(11)、负极选通器(12)、选通驱动电路(13)、编解码电路(14)、系统连接端口(15)、蓄电池正极连接线(16)、蓄电池负极连接线(17)、正极输出连接线(18)、负极输出连接线(19)、正极连接端(20)、负极连接端(21)、工作电源连接端(22)、信号线连接端(23)组成。
5.权利要求I所述一种具有实时单体蓄电池监测功能的智能调控蓄电系统与方法，其特征是系统总线包含了信号连接线(5)和综合电力连接线(6)。
6.权利要求I所述一种具有实时单体蓄电池监测功能的智能调控蓄电系统与方法，其特征是综合电力连接线(6)包含直流正极连接线、负极连接线和系统工作电源连接线。
全文摘要
本发明的一种具有实时单体蓄电池监测功能的智能调控蓄电系统，利用通过调控第一组智能控制连接线至第五组智能控制连接线，可以实现动态实时将指定的单体蓄电池分离出来，形成相应单体蓄电池与监测与控管系统独立相连的监测回路，监测系统通过分时的并行异步调控，实现对分布式单体蓄电池的实时监测；不仅成本极低，省去了大量电力连接线和提高了可靠性，还可以实现蓄电池组中任意单体蓄电池的隔离并进行独立检测和在线实时故障处理，实现自动热备份调配和故障蓄电池智能切换，真正实现了无人值守的故障智能诊断、维护和调配及互换处理，大大提高了蓄电池系统检测、维护的时效性，有效增强了系统的安全性和可靠性。
文档编号H02J7/00GK102832646SQ20111015673
公开日2012年12月19日 申请日期2011年6月13日 优先权日2011年6月13日
发明者周锡卫 申请人:周锡卫