一种智能蓄电池在线监测系统的制作方法

1.本发明涉及电池监测系统技术领域，尤其是一种智能蓄电池在线监测系统。


背景技术：

2.目前为止，变电站常用的蓄电池维护方式是定期给蓄电池充放电，通过多次充放电冲击蓄电池极柱，达到活化电池、以及测量蓄电池容量的目的。对于新投运3年以内的蓄电池，每隔1年进行一次蓄电池维护，对于运行时间超过3年的蓄电池，每个半年进行一次蓄电池维护。
3.但是，人工定期对蓄电池进行充放电的维护方式，不能完全实现蓄电池脱硫功能，反而使蓄电池容量失衡严重。并且，现有的蓄电池在线监测，只能起到电压监测作用，或起到电压、温度的监测作用，对蓄电池的维护只起到监视作用，不能应对蓄电池故障进行处理。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题至少之一，本实用新型的目的在于：提供一种智能蓄电池在线监测系统。
5.本实用新型所采取的技术方案是：
6.一种智能蓄电池在线监测系统，其特征在于，包括主机、除硫模块以及若干个均衡采集模块，所述均衡采集模块与所述主机连接，所述主机的输出端与所述除硫模块的输入端连接，所述均衡采集模块用于采集蓄电池的监测参数以及对所述蓄电池进行放电，所述除硫模块用于产生复合脉冲信号，所述复合脉冲信号用于对所述蓄电池进行除硫。
7.进一步地，所述均衡采集模块包括第一控制模块、第一通信模块、温度采集电路、电压采集电路、电流采集电路以及放电模块，所述温度采集电路、所述电压采集电路以及所述电流采集电路均与所述第一控制模块连接，所述第一控制模块的输出端与放电单元的输入端连接，所述第一控制模块通过所述第一通信模块与所述主机通信连接。
8.进一步地，所述除硫模块包括第二控制模块、第二通信模块、若干个脉冲发生模块和若干个回路控制模块，所述第二控制模块的输出端与所述若干个脉冲发生模块的输入端连接，所述第二控制模块通过所述第二通信模块与所述主机通信连接。
9.进一步地，所述系统还包括显示模块，所述显示模块的输入端与所述主机的输出端连接，所述显示模块用于显示监测结果。
10.进一步地，所述系统还包括报警模块，所述报警模块的输入端与所述主机的输出端连接，所述报警模块用于发出警报。
11.进一步地，所述系统还包括指示模块，所述指示模块的输入端与所述主机的输出端连接，所述指示模块用于指示所述系统的工作状态。
12.进一步地，所述除硫模块为nlb-31除硫模块。
13.进一步地，所述第一通信模块为rs485通信模块。
14.进一步地，所述第二通信模块为rs485通信模块。
15.本实用新型的有益效果是：一种智能蓄电池在线监测系统包括主机、除硫模块以及若干个均衡采集模块，通过若干个均衡采集模块采集蓄电池的电压、温度以及电阻等监测参数，并通过主机对采集的监测参数进行解析处理，进而通过除硫模块产生复合脉冲信号对蓄电池进行除硫，并且可以通过均衡采集模块对蓄电池投入放电负载，从而延长蓄电池的寿命。相对于现有技术而言，本实用新型一方面通过采用复合脉冲信号除硫技术进行除硫，从而在除硫的基础上，还减小了蓄电池的内阻避免蓄电池因减小容量而产生失衡故障，另一方面通过均衡采集模块实现了蓄电池的实时监测，还实现了实时均衡蓄电池的自动化控制，有利于蓄电池的健康运行，从而大大延长蓄电池的使用寿命。
附图说明
16.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
17.图1为本实用新型实施例提供的一种智能蓄电池在线监测系统的模块框图；
18.图2为本实用新型实施例提供的一种智能蓄电池在线监测系统的应用连接示意图；
19.图3为本实用新型实施例提供的一种均衡采集模块的连接示意图；
20.图4为本实用新型实施例提供的一种除硫模块的连接示意图；
具体实施方式
21.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
22.参照图1，本实用新型实施例提供了一种智能蓄电池在线监测系统，其特征在于，包括主机、除硫模块以及若干个均衡采集模块，所述均衡采集模块与所述主机连接，所述主机的输出端与所述除硫模块的输入端连接，所述均衡采集模块用于采集蓄电池的监测参数以及对所述蓄电池进行放电，所述除硫模块用于产生复合脉冲信号，所述复合脉冲信号用于对所述蓄电池进行除硫。
23.本实用新型通过若干个均衡采集模块采集蓄电池的电压、温度以及电阻等监测参数，并通过主机对采集的监测参数进行解析处理，进而通过除硫模块产生复合脉冲信号对蓄电池进行除硫，并且可以通过均衡采集模块对蓄电池投入放电负载，从而延长蓄电池的寿命。
24.可以认识到，本实用新型实施例一方面通过采用复合脉冲信号除硫技术进行除硫，从而在除硫的基础上，还减小了蓄电池的内阻避免蓄电池因减小容量而产生失衡故障，另一方面通过均衡采集模块实现了蓄电池的实时监测，还实现了实时均衡蓄电池的自动化控制，有利于蓄电池的健康运行，从而大大延长蓄电池的使用寿命。
25.参照图2，本实用新型设计了一种智能蓄电池在线监测系统，该系统可以实现蓄电池在线监测的同时，实现蓄电池在线均衡功能，以及在线除硫功能。
26.进一步作为可选的实施方式，主机可以通过rs485通讯协议与除硫模块以及每个均衡采集模块连接。使得主机通过rs485通讯协议获取均衡采集模块采集到的信息，从而作出进一步地判断。
27.进一步作为可选的实施方式，除硫装置与蓄电池组分组连接，即可以将蓄电池分成6节一个蓄电池组的模式。除硫装置通过产生复合脉冲信号，根据命令选择投入蓄电池分组中，从而对蓄电池分组内内阻较高的蓄电池进行除硫。
28.均衡采集模块通过rs485通讯协议与主机连接。一个均衡采集模块对应连接一个蓄电池。均衡采集模块采集蓄电池的电压、温度以及内阻，并将这些监测参数发送至主机中，同时均衡采集模块可以根据主机发送的指令，控制放电负载投入单体蓄电池中进行放电，实现均衡功能。
29.应该认识到，本实用新型设计的一种智能蓄电池在线监测系统有益效果如下：
30.(1)通过均衡采集模块实时监测蓄电池的监测参数。
31.(2)通过除硫模块产生复合脉冲信号除硫，从而实时对蓄电池进行除硫操作
32.(3)通过均衡采集模块在实现实时监测的同时，对蓄电池实时进行均衡操作，从而延长蓄电池的寿命。
33.基于上述的有益效果，以图2、图3和图4为例，仔细阐述本实用新型原理如下：
34.实时监测的实现：主机通过rs485通讯协议与均衡采集模块通讯，每个均衡采集模块只与一个蓄电池连接，每个均衡采集模块可采集蓄电池的电压、内阻以及温度。同时，均衡采集模块将电压、内阻以及温度上传至主机，由主机进行数据解析。
35.进一步作为可选的实施方式，显示模块的输入端与主机的输出端连接，显示模块用于显示监测结果。
36.具体地，主机将数据通过显示屏显示，从而使用户更加直观地了解监测结果。
37.主机判断蓄电池的电压、内阻和温度大小是否超阈值，若电压超出上限阈值，则发出电压过高告警，其中，电压过高电压阈值可根据实际情况进行设定；若电压超出下限阈值，则发出电压低高告警，电压过低电压阈值也可根据实际情况进行设定，蓄电池的内阻、温度的判断同理。以上所有告警，均生成记录，同时通过显示屏进行显示。
38.参照图3，以如图3所示的电路为例，进一步阐述均衡采集模块的工作原理：
39.均衡采集模块包括第一控制模块cpu1，热敏电阻、温度采集电路、485模块1(第一通信模块)、电压采集电路、电流采集电路、放电负载以及放电开关km。
40.热敏电阻安装在蓄电池正极极柱，另一端通过导线连接到均衡采集模块的温度采集电路，温度采集电路通过io接口与控制模块cpu1连接。蓄电池极柱温度变化引起热敏电阻通过的电流发生变化，该电流信号通过温度采集电路，将热敏电阻的电流信号转化为可识别模拟量信号后，通过io接口发给cpu，cpu就可以识别温度模拟量信号并计算蓄电池极柱的温度。
41.均衡采集模块通过导线将蓄电池正、负极引接到电压采集电路，电压采集电路通过io接口与控制模块cpu1连接。电压采集模将单体蓄电池电压通过高电阻隔离采集，然后通过放大、滤波后获得放大的电压模拟量信号。电压模拟量信号通过io口发送到控制模块cpu1，cpu1 便可识别电压模拟量信号并计算单体蓄电池电压。放电开关km的线圈与控制模块cpu1的io 口连接，控制模块可以通过io口控制开关的断开和闭合。放电负载采用功率为
25瓦、阻值为1.8欧姆的功率电阻，针对2v蓄电池可以稳定放电同时有良好散热效果，并且不影响电路运行；放电负载通过导线与蓄电池正、负极连接，同时串联连接放电开关km和电流采集电路。测量蓄电池内阻时，控制模块cpu1通过控制放电开关km短暂闭合，闭合时间约2秒，通过短暂放电，并且通过电压采集模块、电流采集模块采集蓄电池放电时电压、电流，并通过电压、电流和放电负载的电阻值计算蓄电池内阻。当需要释放蓄电池容量时，控制模块cpu1通过控制放电开关km闭合，使单体蓄电池与放电负载连接，达到放电效果。
42.控制模块还与485模块1连接。控制模块cpu1通过485模块1与主机通讯，将单体蓄电池电压、内阻、温度和放电容量上传至主机，同时接受主机发下的均衡指令。
43.实时除硫的实现：当主机判断某个或多个蓄电池单体内阻过高于阈值，则判断这些蓄电池为内阻过高故障蓄电池。内阻过高的阈值可通过主机设定，该阈值可根据实际情况进行设定，接着主机将确定该故障蓄电池处于的蓄电池分组，而后控制除硫装置发生复合脉冲信号，投入存在内阻过高的蓄电池分组，进行除硫。
44.具体地，投入复合脉冲信号的时间可设为5分钟，除硫结束后，系统将再次测量蓄电池内阻，当主机判断故障蓄电池内阻恢复到正常范围，则主机形成除硫记录，结束除硫过程。若故障蓄电池内阻任然没有恢复，将再次控制除硫装置，依据上述步骤实现除硫功能。若重复5次除硫功能，同一只蓄电池内阻未能够恢复，则结束除硫功能，同时由主机生成除硫记录，发出除硫失败告警，并通知人员检查是否是除硫装置故障或蓄电池故障。
45.参照图4，以如图4所示的电路为例，进一步阐述均衡采集模块的工作原理：
46.如图4所示，除硫装置包括控制模块cpu2，485模块2(第二通信模块)以及9个脉冲发生模块、9个回路控制模块。
47.控制模块cpu2分别与脉冲发生模块1～脉冲发生模块9连接，控制脉冲模块1到脉冲发生模块9中的任意一个或多个产生脉冲电流。
48.控制模块cpu2分别与回路控制模块1～回路控制模块9连接，通过控制回路回路控制模块1动作，可选择给蓄电池分组1或蓄电池分组2进行除硫，通过控制。控制回路回路控制模块2动作，可选择给蓄电池分组3或蓄电池分组4进行除硫，以此类推。
49.进一步作为可选的实施方式，除硫模块为nlb-31除硫模块。
50.通过采用除硫专用的nlb-31模块，产生多种频率和幅值的复合脉冲信号，可使不同形状和大小的硫化盐结晶粉碎，具有非常良好的除硫效果。
51.进一步作为可选的实施方式，系统还包括报警模块，报警模块的输入端与主机的输出端连接，报警模块用于发出警报。
52.具体地，主机与报警模块进行连接，当主机判断蓄电池的电压、内阻和温度大小超阈值，则开始进行对应的报警，或者当主机判断某个或多个蓄电池单体内阻过高于阈值，则报警模块生成对应的报警信息。
53.实时均衡功能实现：当主机判断某个或多个蓄电池单体电压过低超过阈值，则判断这些蓄电池为容量过低故障蓄电池。电压过低故障的阈值可通过主机设定。主机向均衡采集模块发出均衡指令，使电压正常的蓄电池投入放电负载释放容量，释放容量w为：
54.w＝((v_正-v_故)/r_负)^2*r_负
55.其中，v正为正常蓄电池电压，v故为故障蓄电池电压，r负为负载电阻。放出容量借宿后，均衡采集模块退出放电负载，结束均衡，同时由主机生成均衡记录。
56.进一步作为可选的实施方式，系统还包括指示模块，指示模块的输入端与主机的输出端连接，指示模块用于指示所述系统的工作状态。
57.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
58.在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
59.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
60.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
61.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
62.以上对本实用新型的较佳实施例进行了具体说明，但本实用新型并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本技术权利要求所限定的范围内。