专利名称：蓄电池内阻及劣化状态在线监测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电池内阻及劣化测试系统，尤其涉及一种主要针对UPS(不间断电源)、电力操作电源、通信电源等电源系统中串联使用的备用电源蓄电池进行在线内阻和劣化状态监测系统。
背景技术：
蓄电池是目前最广泛使用的电能储存设备，它通过电能和化学能的转化实现了电能的存储，在众多的工业和民用场合起着至关重要的作用。UPS、通信电源、电力操作电源等电源系统中的备用蓄电池系统普遍采用的是串联连接的方式。在串联蓄电池组中的某些单体蓄电池的状态劣化直接影响备用蓄电池组整体的容量状态，使得蓄电池组的实际备用时间远远低于设计要求，造成电源系统故障。串联蓄电池组整体容量的状态实际是由系统中某一只或几只劣化状态最严重的蓄电池的容量所决定。所以，通过准确测量串联蓄电池组中各单体蓄电池的劣化状态，避免因串联蓄电池组中的某些单体电池劣化而造成蓄电池组故障，是保障蓄电池组稳定工作一个最有效的方式。
但是，在实际的使用当中，特别是在UPS、通信电源、电力操作电源中，由于蓄电池系统与充电机、负载等多种系统存在联系，对于蓄电池的测试增加了很大的难度。特别是在不影响蓄电池本身的工作状态的前提下，对蓄电池的内阻和劣化状态进行准确测量是非常困难的。
蓄电池最直接的监测方法是进行放电试验，测定电池的实际容量，但是这样的测试费用昂贵、费时，而且破坏备用能源的完整性，不可能经常采用。在线方式测量时一般采用在电池组两端接入放电电阻或馈入激励电流，同时测量电池回路的电流和电池的电压变化来计算内阻，由于受充电器和负载的并联作用影响，在电池上产生的有效电流变化幅值减小且不稳定。
发明内容
为了解决上述存在的问题，本实用新型提供了一种在线状态下，自动对蓄电池组中的单体蓄电池的内阻及劣化状态在线监测系统。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的，一种蓄电池内阻及劣化状态在线监测系统，包括激励单元和检测单元，其中在蓄电池组中设置分段点将蓄电池组分成两段或多段(分段数最多为蓄电池的串联只数减1)，在电池组正、负端和分段点处接入激励单元，分段对蓄电池组中的单体蓄电池进行测量，激励单元用以产生特定波形且峰—峰值恒定的激励电流为测量提供激励信号，激励单元分别与所要检测的蓄电池总线两端的正负极及电池组的分段点相连，检测单元用于循检蓄电池由因流过激励电流而产生的电压增量，并通过连线与蓄电池组中的每个单体的正负极相连接；激励单元由信号发生器和恒流源组成，信号发生器发出一定频率的、恒流的正弦波或矩形波信号传给恒流源，然后通过恒流源注入蓄电池的分段点；激励单元中信号发生器与恒流源的数量，根据所选蓄电池组的分段数进行选择，其具体参数则根据测试蓄电池的容量和串联数量不同而定。信号发生器和恒流源的数量可以从两个到多个。
激励单元中的多个信号发生器和恒流源之间可以采用串联或并联连接。
蓄电池所分成的各段，可以每一段各用一组信号发生器和恒流源，可以每一段用多组信号发生器和恒流源，还可以多段共用一组信号发生器和恒流源。
检测单元包括选通电路、带通电路、A/D转换电路和CPU，其中，选通电路负责对检测单元通过与各单体电传连线，循环接通所需要测试的模拟信号，以保证同一时间内只有一个模拟信号通过选通电路进入模拟信号总线；模拟信号经过选通电路选频后，通过信号总线再进行对模拟信号总线输入的信号进行处理并输出；通过处理后的模拟信号进入A/D电路进行模数转换；然后通过CPU进行分析监测。
根据蓄电池组系统处于不同的工作状态采用多种方式做为测试信号电流的来源，为装置提供电流的部分包括外加激励电流源、蓄电池组和充电设备等。
对于单体蓄电池的劣化状态的实时监控和在线分析可以通过对于蓄电池的内阻变化分析完成。测试系统可以由人工干预启动，也可以在发现蓄电池内阻异常时启动。在不启动劣化状态测试系统时，可以根据系统每天记录的蓄电池内阻变化来简便地判断单体蓄电池时候是否存在劣化。
工作原理通过测量蓄电池因“灌入”激励电流产生的电压增量，获得蓄电池的内阻数值，并通过基于内阻的变化趋势，结合蓄电池在运行过程中的其他参数判断蓄电池的劣化状态，从而分析出蓄电池组的容量状态。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是1、在不对蓄电池现有工作状态进行任何改变的条件下，排除蓄电池所连接的充电设备和负载设备的干扰实现对蓄电池各项指标的准确测量。
2、在测试过程中不需要对蓄电池的现有状态进行改变，能够在不对蓄电池进行离线放电操作的情况下准确测量蓄电池的内阻和劣化状态。
3、对于处于充电状态(包括浮充状态和均充状态)的蓄电池，利用本专利技术，不需要对充电设备做任何调整即可实现对蓄电池的内阻和劣化状态的检测。对于放电状态的蓄电池，也不需要改变蓄电池的任何负载状态即可实现对蓄电池的内阻和劣化状态的检测，而且测量不受蓄电池负载状态变化的任何影响。
4、由于对蓄电池组进行了多段划分的测量方式。使测试系统的配置更加灵活，能够最优选择针对不同种类的蓄电池系统的分段方式和恒流方式，有效的抑止叠加在蓄电池系统中的工频及高次谐波干扰。保证了测量的准确性。
图1为本实用新型整体结构示意图；图2为检测单元结构示意图；图3为本实用新型实施例二信号发生器与恒流源串联结构示意图；图4为测量过程中加外激励时激励信号回路示意图；图5为测量过程中充电设备提供激励电流时时激励信号回路示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
，对本实用新型作进一步详细描述。
实施例一如图1所示，蓄电池内阻及劣化状态在线监测系统，包括激励单元和检测单元，激励单元由两组信号发生器和恒流源组成，信号发生器发出一定频率的、恒流的正弦波或矩形波信号传给恒流源；其中在蓄电池组中设置A、B、C三个分段点将蓄电池组分成四段，在分段点A、B处接入信号发生器1和恒流源1，在分段点B、C处接入信号发生器2和恒流源2，分别分段对蓄电池组中的单体蓄电池进行测量，蓄电池的总正极和总负极接入激励单元，激励单元用以产生特定波形且峰—峰值恒定的激励电流为测量提供激励信号，检测单元用于循检蓄电池由因流过激励电流而产生的电压增量，并通过连线与蓄电池组中的每个单体的正负极相连接。
激励单元中的多个信号发生器和恒流源之间采用并列式连接。
检测单元包括选通电路、模拟采样电路、A/D转换电路和CPU，其中，选通电路负责对检测单元所连接的需要测试的模拟信号输入进行选通，同一时间只有一种模拟信号通过选通电路进入模拟信号总线；模拟信号经过选通电路进行选通后通过模拟信号总线进入模拟采样电路；通过模拟采样电路处理后的模拟信号通过模拟信号总线进入A/D电路进行模数转换；然后通过CPU进行分析监测。
实施例二如图3所示的蓄电池内阻及劣化状态在线监测系统，包括激励单元和检测单元，激励单元包括多组信号发生器和恒流源，他们之间采用并联的方式连接，蓄电池组分成二或多段；图3为分二段，每一个分段用二个信号发生器和恒流源，分别从激励单元引出两根线与蓄电池组中该段正、中点和负端连接。
如图4所示测量过程中加外激励时激励信号回路示意图；根据测试所需要的激励信号电流的大小和测试蓄电池内单体数量的不同，可选择电流回路，图中所示的弧线为对相对段落中蓄电池进行测试时的信号回路，JL段的信号回路如图4中的L1-上臂a及L1-下臂a所示，MO段的信号回路如图4中L1-上臂b及L1-下臂b所示，PQ段的信号回路如图4中L1-上臂n及L1-下臂b所示。ST段信号回路L2-a，UW段信号回路为L2-b，XY段信号回路为L2-n。
激励单元所需的信号电流的来源由外加激励电流源、蓄电池组或充电设备提供。
权利要求1.蓄电池内阻及劣化状态在线监测系统，包括激励单元和检测单元，其特征在于在蓄电池组中设置分段点，分段点不多于蓄电池的串联只数，在分段点处接入激励单元，激励单元用以产生特定波形且峰—峰值恒定的激励电流为测量提供激励信号，激励单元分别与所要检测的蓄电池组总线两端的正负极及电池组中相应的分段点相连，检测单元通过连线与蓄电池组中的每个单体的正负极相连，用于循检蓄电池由因流过激励电流而产生的电压增量；激励单元由恒流源和信号发生器组成，信号发生器发出一定频率的、恒流的正弦波或矩形波信号传给恒流源，然后通过恒流源注入蓄电池的分段点；检测单元包括选通电路、带通电路、A/D转换电路和CPU，其中，选通电路负责对检测单元通过与各单体电传连线，循环接通所需要测试的模拟信号，以保证同一时间内只有一个模拟信号通过选通电路进入模拟信号总线；模拟信号经过选通电路选频后，通过信号总线再进行接口电平处理，对模拟信号总线输入的信号进行处理并输出；通过处理后的模拟信号进入A/D电路进行模数转换；然后通过CPU进行分析监测。
2.根据权利要求1所述的蓄电池内阻及劣化状态在线监测系统，其特征在于，所述的激励单元内信号发生器和恒流源的数量为多个。
3.根据权利要求2所述的蓄电池内阻及劣化状态在线监测系统，其特征在于，所述的激励单元中的多个信号发生器和恒流源之间采用串联或并联连接。
4.根据权利要求1、2或3所述的蓄电池内阻及劣化状态在线监测系统，其特征在于，所述的激励单元所需的信号电流的来源由外加激励电流源、蓄电池组或充电设备提供。
专利摘要本实用新型公开了一种蓄电池内阻及劣化状态在线监测系统，该系统包括激励单元和检测单元；通过在蓄电池组中设置分段点，激励单元与所要检测的蓄电池总线两端的正负极及电池组的分段点相连，检测单元通过连线与蓄电池组中的每只蓄电池的正负极连接；该系统使测试的配置更加灵活，能够最优选择针对不同种类的蓄电池系统的分段方式和恒流方式，有效地抑止叠加在蓄电池系统中的工频及高次谐波干扰，保证了测量的准确性。
文档编号G01R31/36GK2836029SQ200520133538
公开日2006年11月8日 申请日期2005年11月28日 优先权日2005年11月28日
发明者孙斌, 李迎凯, 梁育林, 李洵 申请人:孙斌