一种蓄电池安全保护装置以及实现方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及蓄电池的研究领域，特别涉及一种蓄电池安全保护装置以及实现方法。
【背景技术】
[0002]直流系统广泛应用于通信、信息处理的各个领域。传统的直流系统主要由直流屏(整流器)和蓄电池组成，在实际使用中，蓄电池组作为后备电源，充当极为重要的角色，是整个直流系统的心脏。目前，直流系统主要采用阀控式铅酸蓄电池作为后备电源，阀控式铅酸蓄电池的使用寿命和工作环境、浮充电压大小、放电维护周期有非常大的关系。
[0003]很多场合下，直流屏需要对负载供电，对负载供电的电压一般都是设定为蓄电池组的浮充电压。当蓄电池组放电结束后，蓄电池组的电压较低，此时，如果把蓄电池组直接接入直流屏，会产生很大的瞬间电流，出现多种意外情况:
[0004]①直流屏具备过流保护功能，瞬间大电流导致直流屏保护、关断，在直流线上产生极大的电压波动，影响负载工作状态；
[0005]②瞬间大电流冲击，有可能损坏直流屏；
[0006]③不加限制的大电流，很可能损坏蓄电池；
[0007]④没有限制的大电流，甚至损坏线路上的熔断器等等；
[0008]为了避免以上情况发生，当蓄电池组放电结束后，通常采用降低整流器的输出电压的方式给蓄电池组充电。这个方式，需要人为的逐步提升整流器的输出电压，整个充电过程需要浪费大量的时间，严重影响工作效率。
[0009]考虑上述安全因素，直流系统中的蓄电池组进行放电维护，直流屏和蓄电池组要从系统中退出，放电，然后再接入，该过程涉及整个直流系统中控制母线，合闸母线，直流母线，直流屏，蓄电池组等多个部件的开关合闸，过程繁琐。
[0010]另外，当变电站或其他直流系统应用环境的空调故障，蓄电池组工作环境温度较高时，蓄电池组处于浮充状态，容易发生鼓胀、热失控的现象，导致蓄电池组报废。
[0011]再者，阀控式铅酸蓄电池组在使用过程中，经常会出现某个或者某几个的落后单体膨胀、漏液、容量急剧下降等劣化现象，当劣势单体个数只有一两个时，目前有一些做法是把劣势单体剔除，继续使用，由于单体个数发生改变，这时需要调整直流屏的输出电压，避免浮充电压过高导致蓄电池组被“充坏”，而直流屏输出电压的更改一方面改变了原有的直流系统的电压输出，另一方面很多直流屏输出电压的更改需要厂家派专人到现场更改，同时当整组蓄电池进行更换时，直流系统输出电压还要更改一次，带来一定的工作不便。当蓄电池组中劣势单体较多，比如四五个时，考虑到阀控铅酸蓄电池组较高的一致性要求，通常的做法是把整组蓄电池报废。这种整组电池报废的现象有两个弊端:1、除了某几个落后单体之外，其他的蓄电池单体性能仍然较好，满足继续服役的要求，出于阀控式铅酸蓄电池组一致性考虑，整组报废，造成了极大的浪费；2、目前很多供用户推行零库存原则，如果蓄电池组突然报废，可能缺乏应急更换的蓄电池组，同时重新采购蓄电池组的周期长达1-2年，这样将造成一定的工作不便和安全隐患。
[0012]传统的直流系统连接模式，都是把蓄电池直接挂接在整流器的输出上，整流器平时承担对负载的供电以及给蓄电池充电的任务。当蓄电池充电完成后，蓄电池一直处于浮充状态;这个传统的直流系统组成模式，对蓄电池的寿命产生极大的破坏性。本发明颠覆传统的蓄电池充电模式，在保证直流系统安全供电的前提下，让蓄电池大部分时间处于静置状态，保证了蓄电池的安全，从而，延长了直流系统的寿命。
【发明内容】
[0013]本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种蓄电池安全保护装置以及实现方法，把外部直流电路对蓄电池施加的电压、电流由CPU根据蓄电池组的单体容量、数量、电压、工作环境温度、蓄电池温度等数据进行智能调节，从而达到保护蓄电池、整流器以及系统安全的目的。
[0014]为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案:
[0015]本发明提供了一种蓄电池安全保护装置，所述蓄电池安全保护装置安装在直流电路与蓄电池之间，包括PWM模块、CPU模块、温度检测模块、电压检测模块、电流检测模块以及接口模块，所述PWM模块、温度检测模块、电压检测模块、电流检测模块以及接口模块均与CHJ模块连接；
[0016]所述PWM模块，用于对蓄电池充电的电压、电流的控制；
[0017]所述CPU模块用于采集电流检测模块、电压检测模块和温度检测模块的信号，并控制PWM模块，实现对蓄电池充电电压和电流的精确控制；
[0018]所述温度检测模块，用于检测蓄电池工作环境温度以及蓄电池单体温度；
[0019]所述电压检测模块，用于检测蓄电池充电电压、蓄电池电压
[0020]所述电流检测模块，用于检测蓄电池的充放电电流；
[0021]所述接口模块，用于信息显示和信息输入、输出，可输入蓄电池单体个数、单体标称容量、单体标称电压的基本信息，还可输出蓄电池充放电电容量、充电状态、放电状态的?目息。
[0022]作为优选的技术方案，所述PWM模块包括M0S功率器件、二极管以及M0S驱动电路，所述二极管与M0S功率器件并联，所述M0S功率器件与M0S驱动电路连接；当该装置有不同功率要求或者需加强PWM模块可靠性时，可采用多个M0S功率器件与多个二极管并联的方式。
[0023]作为优选的技术方案，所述CPU模块采用具备PWM输出的芯片，所述具备PWM输出的芯片为PIC、ARM或STC单片机。
[0024]作为优选的技术方案，所述温度检测模块为满足温度测试范围的温度电阻，或者为直接输出温度数据的温度传感器；
[0025]所述电压检测模块为采用电阻分压处理，对CPU模块进行A/D转换获得电压数据，或者述电压检测模块采用直接输出电压数据的电压传感器；
[0026]所述电流检测模块采用电流互感线圈，配合外围电路给CPU对电流进行检测，或者采用直接输出电流数据的电流传感器。
[0027]作为优选的技术方案，所述接口模块包括显示模块、输入模块和通信模块，所述显示模块、输入模块和通信模块均与CHJ模块连接，所述显示模块采用发光二极管或者液晶显示器;所述输入模块采用按键、有线或者无线输入方式;所述通信模块用于对外进行数据交换，采用有线或者无线的数据通信方式。
[0028]本发明还提供了一种蓄电池安全保护装置的实现方法，该方法包括下述步骤:
[0029]S1、利用电压检测模块、电流检测模块分别检测外部直流电路和蓄电池的电压、电流，同时利用温度检测模块检测蓄电池工作环境温度、蓄电池单体温度；
[0030]S2、通过接口模块输入蓄电池组单体的容量、数量和单体标称电压规格；
[0031]S3、CPU模块智能判断对蓄电池组的安全浮充电压、均充电压值；
[0032]S4、利用CPU模块控制PWM模块调节外部直流电路对蓄电池组施加的电压，使蓄电池组处于安全充电电压状态。
[0033]作为优选的技术方案，所述CPU模块根据输入的蓄电池单体的标称容量，判断对蓄电池组施加的安全电流范围，当电流检测模块检测外接电流输出电流过大时，CPU模块控制PWM模块调节输出充电电流至安全范围。
[0034]作为优选的技术方案，当外部直流电路电压发生变化时，电压检测模块检测到电压变化后，CPU模块根据其变化值判断对蓄电池组的充电状态是浮充、均充，并相应的调节对蓄电池组的输出电压。