一种蓄电池组自动无隙旁接系统的制作方法
一种蓄电池组自动无隙旁接系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种蓄电池组自动无隙旁接系统，其特征在于：单电池管理单元（3）与每节蓄电池（7）通过正负两根采样线束（8）直接相连，每节蓄电池（7）配置一个单电池管理单元（3），所有单电池管理单元（3）通过485通讯线束（9）挂在网络总线（6）上之后统一接入到电池组总控单元（2），同时，电流传感器模块（5）将整组蓄电池（7）的放电电流，以及温度传感器模块（4）将整组蓄电池（7）的环境温度通过485通讯接口与电池组总控单元（2）进行通讯接入，实现对整组蓄电池实时监测，同时电池组总控单元（2）对蓄电池性能进行预测。本发明可在蓄电池组正常运行时做到实时监测，可将落后或故障电池直接无隙退出。
【专利说明】一种蓄电池组自动无隙旁接系统
【技术领域】
[0001] 本发明属蓄电池组运维管理的【技术领域】，尤其涉及一种蓄电池组自动无隙旁接蓄 电池组自动无隙旁接系统，其主要应用在电力、通讯、金融、矿业、媒体、电源等行业。
【背景技术】
[0002] 目前，在大多数的应用条件下，蓄电池都会成组的串联起来使用。在电力和其他一 些工业场合，这些串联的蓄电池组通常会和常规的整流电源(含充电电源）组合使用，整流 电源给整个系统提供电能，并对作为后备电源的蓄电池组进行浮充。若整流电源断电，蓄电 池组将由后备电源变为主电源对系统进行供电。此时，蓄电池组的可靠性就会成为整个系 统的瓶颈，即使仅仅一块蓄电池出现故障，整个系统也会突然全部崩溃，出现无法挽救的重 大技术事故，给我们带来不可弥补的巨大损失。为了解决这个瓶颈问题，多年来，国内外研 究对蓄电池安装在线监测系统对蓄电池的技术参数进行监测，并根据这些参数的变化进行 预警，在蓄电池指标发生异常时，发出告警并提醒运维人员提前更换整组蓄电池，防止因一 节突然失效对整组造成的重大事故。现有的技术手段虽然可提前预警蓄电池的性能，但仍 然存在诸多问题：蓄电池的工作是个物理化学反应过程，常规的监测手段无法准确判断蓄 电池真实性能，存在一节电池评估预测不准确，就带来因整组更换造成资源浪费不经济环 保等问题；同时，仍然存在因单节蓄电池监测不到位致使整组蓄电池事故的风险，无法从根 本上解决作为备用电源的蓄电池组能够时刻以最佳状态、安全可靠随时待命，以备不时之 需。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种蓄电池组自动无隙旁接系统，解决现有技术中对蓄电 池运维管理存在监测不准确、维护成本高、不安全，无法避免因单节电池故障造成整个蓄电 池组失电故障的问题和缺陷，通过建立一种对蓄电池组实时监测预警系统，提出一种对蓄 电池进行自动化无隙旁接的系统，实现本发明的目的所采取的技术方案是：一种蓄电池组 自动无隙旁接系统，包括分布安装在每节蓄电池上的单电池管理单元，以及对所有单电池 管理单元进行统一管理的电池组总控单元，其特征在于：单电池管理单元与每节蓄电池通 过正负两根采样线束直接相连，每节蓄电池配置一个单电池管理单元，所有单电池管理单 元通过485通讯线束挂在网络总线上之后统一接入到电池组总控单元，同时，电流传感器 模块将整组蓄电池的放电电流，以及温度传感器模块将整组蓄电池的环境温度通过485通 讯接口与电池组总控单元进行通讯接入，实现对整组蓄电池实时监测，同时电池组总控单 元对蓄电池性能进行预测。
[0004] 本发明结合新技术和行业应用要求，是对蓄电池组管理问题的重大突破，也是对 现有蓄电池监测系统发展的革命性促进，其优点在于该系统可在蓄电池组正常运行时做到 实时监测，同时因电池监测不到位或来不及更换时造成整组电池发生故障的问题将不再发 生，系统具备的自动无隙旁接技术可将落后或故障电池直接无隙退出，不影响整组蓄电池 的性能，保证蓄电池组永远可用，避免事故产生或避免事故的再次扩大，将损失降低到最 低。
[0005]
【专利附图】
【附图说明】： 图1是本发明的系统架构示意图； 图2是本发明的单电池管理单元工作示意图； 图3是本发明中核心功能的工作示意图； 图4是本发明中核心功能的另一种工作示意图； 图中：2、电池组总控单元，3、单电池管理单元，4、温度传感器模块，5、电流传感器模 块，6、网络总线，7、蓄电池，8、采样线束，9、通讯线束，13、CPU处理单元，14、存储器单元，15、 电流控制模块，16、指示灯显示模块，17、通讯模块，18、采样模块，19、处理总线，20、核心模 块，21、保护单元，22、恒流放电单元，23、旁接模块。
【具体实施方式】
[0006] 以下结合【专利附图】
【附图说明】和【具体实施方式】对本发明做进一步详细的说明。参见附图，一 种蓄电池组自动无隙旁接系统，包括分布安装在每节蓄电池7上的单电池管理单元3,以及 对所有单电池管理单元3进行统一管理的电池组总控单元2,其特征在于：单电池管理单元 3与每节蓄电池7通过正负两根采样线束8直接相连，每节蓄电池7配置一个单电池管理 单元3,所有单电池管理单元3通过485通讯线束9挂在网络总线6上之后统一接入到电 池组总控单元2,同时，电流传感器模块5将整组蓄电池7的放电电流，以及温度传感器模 块4将整组蓄电池7的环境温度通过485通讯接口与电池组总控单元2进行通讯接入，实 现对整组蓄电池实时监测，同时电池组总控单元2对蓄电池性能进行预测。系统中的单电 池管理单元3是本系统的核心设备，每节蓄电池7分别配置一块，2V、6V、12V蓄电池7均可， 通过单电池管理单元3可实现对蓄电池7电压、内阻、温度的监测，以及对蓄电池7无隙旁 接功能，其特征在于：所述的单电池管理单元3通过采集线束8接到蓄电池7的正负极柱， 在负极采样线束8上串联了保护单元21防止过电流对蓄电池7造成损害，然后经过核心模 块20之后与蓄电池7正极连接，核心模块20由电流控制模块15和采样模块18配合实现 恒流输出和无隙旁接功能，同时，单电池管理单元3的核心CPU处理单元13通过处理总线 19分别采样模块18交互，实现电压、温度、内阻的监测，与通讯模块17交互，实现数据与电 池组总控单元2的信息传递，通过指示灯显示模块16的交互，实现运行、告警、异常等信息 的展示，通过存储模块14实现数据的存储功能；单电池管理单元3中的核心功能由核心模 块20完成，核心模块20可由恒流放电单元22和旁接模块23构成，主要完成单电池管理单 元的监测和自动无隙旁接功能，其特征在于：恒流放电模块22通过采样模块18采集的数据 分析后由电流控制模块15进行控制，而旁接模块23是由一个大电流大功率反接二极管反 向并接在蓄电池7两极之间，在蓄电池7故障开路时，旁接模块23自动导通将该节蓄电池 7从整组中无隙退出，整组蓄电池的输出电流通过旁接模块23导通构成新的放电回路对外 供电，从而实现系统的自动无隙跨接功能，保证整组蓄电池7的供电可靠性，反接二极管可 以根据直流系统的电流负载选择40-200A规格的二极管。在实现40A以内的小电流直流系 统的无隙旁接，可无需反接二极管，直接在恒流放电单元22中可以实现，其特征在于：直接 采用恒流放电单元22中的控制恒流用的CMOS管中反接二极管来实现自动无隙旁接功能。
[0007] 由上可见，本发明通过建立蓄电池组实时监测预警系统实现了一种蓄电池组自动 无隙旁接的，其优点在于该系统可在蓄电池组正常运行时做到实时监测和性能预警，发现 潜在故障并减少运维工作量；系统中采用的外部反接二极管及利用CMOS管内反接二极管 的方法使蓄电池自动无隙旁接可有效避免因电池监测不到位或来不及更换造成整组电池 发生故障，可完全保证蓄电池组永远可用，避免事故产生或避免事故的再次扩大，将损失降 低到最低。
【权利要求】
1. 一种蓄电池组自动无隙旁接系统，包括分布安装在每节蓄电池（7)上的单电池管理 单元（3)，以及对所有单电池管理单元（3)进行统一管理的电池组总控单元（2)，其特征在 于：单电池管理单元（3 )与每节蓄电池（7 )通过正负两根采样线束（8 )直接相连，每节蓄电 池（7 )配置一个单电池管理单元（3 )，所有单电池管理单元（3 )通过485通讯线束（9 )挂在 网络总线（6)上之后统一接入到电池组总控单元（2)，同时，电流传感器模块（5)将整组蓄 电池（7)的放电电流，以及温度传感器模块（4)将整组蓄电池（7)的环境温度通过485通讯 接口与电池组总控单元（2 )进行通讯接入，实现对整组蓄电池实时监测，同时电池组总控单 元（2)对蓄电池性能进行预测。
2. 按照权利要求1所述的蓄电池组自动无隙旁接系统，其特征在于：系统中的单电池 管理单元（3)是本系统的核心设备，每节蓄电池（7)分别配置一块，2V、6V、12V蓄电池（7)均 可，通过单电池管理单元（3)可实现对蓄电池（7)电压、内阻、温度的监测，以及实现对蓄电 池（7)无隙旁接功能。
3. 按照权利要求1或2所述的蓄电池组自动无隙旁接系统，其特征在于：所述的单电 池管理单元（3)通过采集线束（8)接到蓄电池（7)的正负极柱，在负极采样线束（8)上串联 了保护单元（21)防止过电流对蓄电池（7)造成损害，然后经过核心模块（20)之后与蓄电池 (7)正极连接，核心模块（20)由电流控制模块（15)和采样模块（18)配合实现恒流输出和 无隙旁接功能，同时，单电池管理单元（3)的核心CPU处理单元（13)通过处理总线（19)分 别采样模块（18)交互，实现电压、温度、内阻的监测，与通讯模块（17)交互，实现数据与电 池组总控单元（2)的信息传递，通过指示灯显示模块（16)的交互，实现运行、告警、异常等 信息的展示，通过存储模块（14)实现数据的存储功能。
4. 按照权利要求3所述的蓄电池组自动无隙旁接系统，其特征在于： 所述的核心模块（20)由恒流放电单元（22)和旁接模块（23)构成，主要完成单电池管 理单元的监测和自动无隙旁接功能，恒流放电模块（22)通过采样模块（18)采集的数据分 析后由电流控制模块（15)进行控制，而旁接模块（23)是由一个大电流大功率反接二极管 反向并接在蓄电池（7)两极之间，在蓄电池（7)故障开路时，旁接模块（23)自动导通将该节 蓄电池（7)从整组中无隙退出，整组蓄电池的输出电流通过旁接模块（23)导通构成新的放 电回路对外供电，从而实现系统的自动无隙跨接功能，保证整组蓄电池（7)的供电可靠性， 反接二极管可以根据直流系统的电流负载选择40-200A规格的二极管。
【文档编号】H01M10/42GK104091973SQ201410316418
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月4日 优先权日:2014年7月4日
【发明者】刘广东, 薛海军, 魏鹏, 邓亚军, 吕伟建 申请人:山东金煜电子科技有限公司
【专利摘要】本发明涉及一种蓄电池组自动无隙旁接系统，其特征在于：单电池管理单元（3）与每节蓄电池（7）通过正负两根采样线束（8）直接相连，每节蓄电池（7）配置一个单电池管理单元（3），所有单电池管理单元（3）通过485通讯线束（9）挂在网络总线（6）上之后统一接入到电池组总控单元（2），同时，电流传感器模块（5）将整组蓄电池（7）的放电电流，以及温度传感器模块（4）将整组蓄电池（7）的环境温度通过485通讯接口与电池组总控单元（2）进行通讯接入，实现对整组蓄电池实时监测，同时电池组总控单元（2）对蓄电池性能进行预测。本发明可在蓄电池组正常运行时做到实时监测，可将落后或故障电池直接无隙退出。
【专利说明】一种蓄电池组自动无隙旁接系统
【技术领域】
[0001] 本发明属蓄电池组运维管理的【技术领域】，尤其涉及一种蓄电池组自动无隙旁接蓄 电池组自动无隙旁接系统，其主要应用在电力、通讯、金融、矿业、媒体、电源等行业。
【背景技术】
[0002] 目前，在大多数的应用条件下，蓄电池都会成组的串联起来使用。在电力和其他一 些工业场合，这些串联的蓄电池组通常会和常规的整流电源(含充电电源）组合使用，整流 电源给整个系统提供电能，并对作为后备电源的蓄电池组进行浮充。若整流电源断电，蓄电 池组将由后备电源变为主电源对系统进行供电。此时，蓄电池组的可靠性就会成为整个系 统的瓶颈，即使仅仅一块蓄电池出现故障，整个系统也会突然全部崩溃，出现无法挽救的重 大技术事故，给我们带来不可弥补的巨大损失。为了解决这个瓶颈问题，多年来，国内外研 究对蓄电池安装在线监测系统对蓄电池的技术参数进行监测，并根据这些参数的变化进行 预警，在蓄电池指标发生异常时，发出告警并提醒运维人员提前更换整组蓄电池，防止因一 节突然失效对整组造成的重大事故。现有的技术手段虽然可提前预警蓄电池的性能，但仍 然存在诸多问题：蓄电池的工作是个物理化学反应过程，常规的监测手段无法准确判断蓄 电池真实性能，存在一节电池评估预测不准确，就带来因整组更换造成资源浪费不经济环 保等问题；同时，仍然存在因单节蓄电池监测不到位致使整组蓄电池事故的风险，无法从根 本上解决作为备用电源的蓄电池组能够时刻以最佳状态、安全可靠随时待命，以备不时之 需。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种蓄电池组自动无隙旁接系统，解决现有技术中对蓄电 池运维管理存在监测不准确、维护成本高、不安全，无法避免因单节电池故障造成整个蓄电 池组失电故障的问题和缺陷，通过建立一种对蓄电池组实时监测预警系统，提出一种对蓄 电池进行自动化无隙旁接的系统，实现本发明的目的所采取的技术方案是：一种蓄电池组 自动无隙旁接系统，包括分布安装在每节蓄电池上的单电池管理单元，以及对所有单电池 管理单元进行统一管理的电池组总控单元，其特征在于：单电池管理单元与每节蓄电池通 过正负两根采样线束直接相连，每节蓄电池配置一个单电池管理单元，所有单电池管理单 元通过485通讯线束挂在网络总线上之后统一接入到电池组总控单元，同时，电流传感器 模块将整组蓄电池的放电电流，以及温度传感器模块将整组蓄电池的环境温度通过485通 讯接口与电池组总控单元进行通讯接入，实现对整组蓄电池实时监测，同时电池组总控单 元对蓄电池性能进行预测。
[0004] 本发明结合新技术和行业应用要求，是对蓄电池组管理问题的重大突破，也是对 现有蓄电池监测系统发展的革命性促进，其优点在于该系统可在蓄电池组正常运行时做到 实时监测，同时因电池监测不到位或来不及更换时造成整组电池发生故障的问题将不再发 生，系统具备的自动无隙旁接技术可将落后或故障电池直接无隙退出，不影响整组蓄电池 的性能，保证蓄电池组永远可用，避免事故产生或避免事故的再次扩大，将损失降低到最 低。
[0005]
【专利附图】
【附图说明】： 图1是本发明的系统架构示意图； 图2是本发明的单电池管理单元工作示意图； 图3是本发明中核心功能的工作示意图； 图4是本发明中核心功能的另一种工作示意图； 图中：2、电池组总控单元，3、单电池管理单元，4、温度传感器模块，5、电流传感器模 块，6、网络总线，7、蓄电池，8、采样线束，9、通讯线束，13、CPU处理单元，14、存储器单元，15、 电流控制模块，16、指示灯显示模块，17、通讯模块，18、采样模块，19、处理总线，20、核心模 块，21、保护单元，22、恒流放电单元，23、旁接模块。
【具体实施方式】
[0006] 以下结合【专利附图】
【附图说明】和【具体实施方式】对本发明做进一步详细的说明。参见附图，一 种蓄电池组自动无隙旁接系统，包括分布安装在每节蓄电池7上的单电池管理单元3,以及 对所有单电池管理单元3进行统一管理的电池组总控单元2,其特征在于：单电池管理单元 3与每节蓄电池7通过正负两根采样线束8直接相连，每节蓄电池7配置一个单电池管理 单元3,所有单电池管理单元3通过485通讯线束9挂在网络总线6上之后统一接入到电 池组总控单元2,同时，电流传感器模块5将整组蓄电池7的放电电流，以及温度传感器模 块4将整组蓄电池7的环境温度通过485通讯接口与电池组总控单元2进行通讯接入，实 现对整组蓄电池实时监测，同时电池组总控单元2对蓄电池性能进行预测。系统中的单电 池管理单元3是本系统的核心设备，每节蓄电池7分别配置一块，2V、6V、12V蓄电池7均可， 通过单电池管理单元3可实现对蓄电池7电压、内阻、温度的监测，以及对蓄电池7无隙旁 接功能，其特征在于：所述的单电池管理单元3通过采集线束8接到蓄电池7的正负极柱， 在负极采样线束8上串联了保护单元21防止过电流对蓄电池7造成损害，然后经过核心模 块20之后与蓄电池7正极连接，核心模块20由电流控制模块15和采样模块18配合实现 恒流输出和无隙旁接功能，同时，单电池管理单元3的核心CPU处理单元13通过处理总线 19分别采样模块18交互，实现电压、温度、内阻的监测，与通讯模块17交互，实现数据与电 池组总控单元2的信息传递，通过指示灯显示模块16的交互，实现运行、告警、异常等信息 的展示，通过存储模块14实现数据的存储功能；单电池管理单元3中的核心功能由核心模 块20完成，核心模块20可由恒流放电单元22和旁接模块23构成，主要完成单电池管理单 元的监测和自动无隙旁接功能，其特征在于：恒流放电模块22通过采样模块18采集的数据 分析后由电流控制模块15进行控制，而旁接模块23是由一个大电流大功率反接二极管反 向并接在蓄电池7两极之间，在蓄电池7故障开路时，旁接模块23自动导通将该节蓄电池 7从整组中无隙退出，整组蓄电池的输出电流通过旁接模块23导通构成新的放电回路对外 供电，从而实现系统的自动无隙跨接功能，保证整组蓄电池7的供电可靠性，反接二极管可 以根据直流系统的电流负载选择40-200A规格的二极管。在实现40A以内的小电流直流系 统的无隙旁接，可无需反接二极管，直接在恒流放电单元22中可以实现，其特征在于：直接 采用恒流放电单元22中的控制恒流用的CMOS管中反接二极管来实现自动无隙旁接功能。
[0007] 由上可见，本发明通过建立蓄电池组实时监测预警系统实现了一种蓄电池组自动 无隙旁接的，其优点在于该系统可在蓄电池组正常运行时做到实时监测和性能预警，发现 潜在故障并减少运维工作量；系统中采用的外部反接二极管及利用CMOS管内反接二极管 的方法使蓄电池自动无隙旁接可有效避免因电池监测不到位或来不及更换造成整组电池 发生故障，可完全保证蓄电池组永远可用，避免事故产生或避免事故的再次扩大，将损失降 低到最低。
【权利要求】
1. 一种蓄电池组自动无隙旁接系统，包括分布安装在每节蓄电池（7)上的单电池管理 单元（3)，以及对所有单电池管理单元（3)进行统一管理的电池组总控单元（2)，其特征在 于：单电池管理单元（3 )与每节蓄电池（7 )通过正负两根采样线束（8 )直接相连，每节蓄电 池（7 )配置一个单电池管理单元（3 )，所有单电池管理单元（3 )通过485通讯线束（9 )挂在 网络总线（6)上之后统一接入到电池组总控单元（2)，同时，电流传感器模块（5)将整组蓄 电池（7)的放电电流，以及温度传感器模块（4)将整组蓄电池（7)的环境温度通过485通讯 接口与电池组总控单元（2 )进行通讯接入，实现对整组蓄电池实时监测，同时电池组总控单 元（2)对蓄电池性能进行预测。
2. 按照权利要求1所述的蓄电池组自动无隙旁接系统，其特征在于：系统中的单电池 管理单元（3)是本系统的核心设备，每节蓄电池（7)分别配置一块，2V、6V、12V蓄电池（7)均 可，通过单电池管理单元（3)可实现对蓄电池（7)电压、内阻、温度的监测，以及实现对蓄电 池（7)无隙旁接功能。
3. 按照权利要求1或2所述的蓄电池组自动无隙旁接系统，其特征在于：所述的单电 池管理单元（3)通过采集线束（8)接到蓄电池（7)的正负极柱，在负极采样线束（8)上串联 了保护单元（21)防止过电流对蓄电池（7)造成损害，然后经过核心模块（20)之后与蓄电池 (7)正极连接，核心模块（20)由电流控制模块（15)和采样模块（18)配合实现恒流输出和 无隙旁接功能，同时，单电池管理单元（3)的核心CPU处理单元（13)通过处理总线（19)分 别采样模块（18)交互，实现电压、温度、内阻的监测，与通讯模块（17)交互，实现数据与电 池组总控单元（2)的信息传递，通过指示灯显示模块（16)的交互，实现运行、告警、异常等 信息的展示，通过存储模块（14)实现数据的存储功能。
4. 按照权利要求3所述的蓄电池组自动无隙旁接系统，其特征在于： 所述的核心模块（20)由恒流放电单元（22)和旁接模块（23)构成，主要完成单电池管 理单元的监测和自动无隙旁接功能，恒流放电模块（22)通过采样模块（18)采集的数据分 析后由电流控制模块（15)进行控制，而旁接模块（23)是由一个大电流大功率反接二极管 反向并接在蓄电池（7)两极之间，在蓄电池（7)故障开路时，旁接模块（23)自动导通将该节 蓄电池（7)从整组中无隙退出，整组蓄电池的输出电流通过旁接模块（23)导通构成新的放 电回路对外供电，从而实现系统的自动无隙跨接功能，保证整组蓄电池（7)的供电可靠性， 反接二极管可以根据直流系统的电流负载选择40-200A规格的二极管。
【文档编号】H01M10/42GK104091973SQ201410316418
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月4日 优先权日:2014年7月4日
【发明者】刘广东, 薛海军, 魏鹏, 邓亚军, 吕伟建 申请人:山东金煜电子科技有限公司
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