48V蓄电池组全在线维护和保养装置的制作方法

本实用新型属于电气通信技术领域，涉及一种48V蓄电池组全在线维护和保养装置，尤其涉及一种基于DC-DC的48V多组蓄电池组全在线管理、维护和保养的电气设备装置。

背景技术：

通信电源后台备用电源一般均采用48V的蓄电池组，目前市场上大多采用充电柜或电池组的方式直接为蓄电池组充电，这种设备的缺陷是不能对蓄电池组性能参数进行定时核对，也不能对蓄电池组的充放电进行实时维护，无法保证蓄电池组的使用寿命和蓄电池组的良好运行状态。

技术实现要素：

为了达到上述目的，本实用新型提供一种48V蓄电池组全在线维护和保养装置，解决了现有技术中采用充电柜或电池组直接为蓄电池组充电，不能对蓄电池组性能参数进行定时核对，也不能对蓄电池组的充放电进行实时维护，降低蓄电池组的使用寿命和运行状态的问题。

本实用新型所采用的技术方案是，一种48V蓄电池组全在线维护和保养装置，包括蓄电池参数采集单元、DC-DC单元、进出线切换单元、直流负载单元、主控单元、协议转换器、用户负载和蓄电池组；蓄电池组中每一节蓄电池分别与对应的蓄电池参数采集单元连接，每个蓄电池参数采集单元均有独立的设备地址，所有蓄电池参数采集单元之间通过UART通讯线并联后通过通讯协议接口与协议转换器连接；协议转换器、进出线切换单元、DC-DC单元、直流负载单元均通过控制线与主控单元连接；主控单元控制进出线切换单元，进出线切换单元分别与蓄电池组、DC-DC单元、直流负载单元、用户负载通过电力线连接；主控单元控制DC-DC单元的运行，DC-DC单元采用48V的DC-DC电源作为充放电操作时升压和降压设备，DC-DC电源分别与蓄电池组、直流负载单元和用户负载连接；直流负载单元采用线性负载，主控单元控制直流负载单元的任意电流。

本实用新型的特征还在于，进一步的，所述主控单元通过标准的MODBUS协议RS485总线与协议转换器相连接，协议转换器将蓄电池参数采集单元采集的数据转换为标准的MODBUS协议，将每一节蓄电池的电压、温度和内阻输送至主控单元。

进一步的，所述进出线切换单元包括二极管D1、接触器KM1、接触器KM2、接触器KM3、接触器KM4、接触器KM5、接触器KM6、电阻R1和电阻R2；蓄电池组包括第一蓄电池组和第二蓄电池组，二极管D1的正极与第一蓄电池组的正极连接，二极管D1的负极与母线的正极连接，第一蓄电池组的正极与母线的正极之间连接有接触器KM1，第二蓄电池组的正极与母线的正极之间连接有接触器KM2，第一蓄电池组的正极与电池组侧之间连接有接触器KM3，第二蓄电池组的正极与电池组侧之间连接有接触器KM4；电阻R1与接触器KM5并联后的一端分别与接触器KM3、接触器KM4连接，电阻R1与接触器KM5并联后的另一端与电池组侧连接；电阻R2与接触器KM6并联后的一端与母线的正极连接，电阻R2与接触器KM6并联后的另一端与电源母线侧连接。

进一步的，所述主控单元与触摸屏连接。

进一步的，所述主控单元通过以太网接口接入互联网或局域网。

进一步的，所述蓄电池组通过进出线切换单元与充电柜连接。

进一步的，所述主控单元内置Linux-ARM操作系统。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过触摸屏设置充电电流和需要充电的蓄电池组，主控单元控制进出线切换单元将需要充电的蓄电池组切入DC-DC单元的电压输出端，完成自动充电；也能通过触摸屏设定放电电流和需要放电的蓄电池组，主控单元控制进出线切换单元将需要放电的蓄电池组和充电柜的母线相连接，主控单元通过检测蓄电池组的放电电流来控制DC-DC单元的输出电压，完成自动放电。

蓄电池组中每一节蓄电池分别与对应的蓄电池参数采集单元连接，蓄电池参数采集单元由对应的蓄电池供电，能够实时采集对应蓄电池的输出电压、温度和内阻，通过协议转换器将每一节蓄电池的电压、温度和内阻输送至主控单元；并通过触摸屏清楚的显示每一节蓄电池的内阻、电压和温度，并对以上数据进行自动分析，上传到主控单元进行监控和分析。

本实用新型能够按照年度、季度或月度对蓄电池组性能参数进行定期的核对，对蓄电池组的充放电进行实时维护，能够更好的保证蓄电池组本身的使用寿命，保证后备电源的性能处于良好状态。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例的结构框图。

图2是进出线切换单元的结构示意图。

1.蓄电池参数采集单元，2.DC-DC单元，3.进出线切换单元，4.直流负载单元，5.主控单元，6.触摸屏，7.以太网接口，8.充电柜，9.协议转换器，10.用户负载，11.蓄电池组，12.第一蓄电池组，13.第二蓄电池组，14.母线，15.电池组侧，16.电源母线侧。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例的结构，如图1所示，包括蓄电池参数采集单元1、DC-DC单元2、进出线切换单元3、直流负载单元4、主控单元5、触摸屏6、以太网接口7、充电柜8、协议转换器9、用户负载10和蓄电池组11；蓄电池组11中每一节蓄电池分别与对应的蓄电池参数采集单元1连接，每个蓄电池参数采集单元1均有独立的设备地址，所有蓄电池参数采集单元1之间通过UART通讯线并联后通过通讯协议接口与协议转换器9连接；协议转换器9、进出线切换单元3、DC-DC单元2、直流负载单元4均通过控制线与主控单元5连接；主控单元5发出命令至蓄电池参数采集单元1，采集蓄电池组11中每一节电池的温度、内阻和电压，主控单元5通过标准的MODBUS协议RS485总线与协议转换器9相连接，协议转换器9将蓄电池参数采集单元1采集的数据转换为标准的MODBUS协议，将每一节蓄电池的电压、温度和内阻输送至主控单元5；主控单元5控制进出线切换单元3，进出线切换单元3分别与蓄电池组11、DC-DC单元2、直流负载单元4、用户负载10通过电力线连接；主控单元5控制DC-DC单元2的运行，DC-DC单元2采用48V的DC-DC电源作为充放电操作时升压和降压设备，DC-DC电源分别与蓄电池组11、直流负载单元4和用户负载10连接，DC-DC单元2在充电时升高电池组侧15的电压为蓄电池组11充电，放电时升高负载侧的电压向直流负载单元4和用户负载10放电；直流负载单元4采用线性负载，主控单元5控制直流负载单元4的任意电流，控制精度为0.1A。主控单元5内置Linux-ARM操作系统，负责整个装置的控制、数据库建立和远程联网功能。

主控单元5通过进出线切换单元3能够将任意一组蓄电池组11切换到DC-DC单元2进行核对充放电维护，同时为了防止在后备电源维护时网侧掉电和故障的可能，还增加了网侧掉电“零延迟切换功能”；进出线切换单元3的结构如图2所示，蓄电池组11包括第一蓄电池组12和第二蓄电池组13，二极管D1的正极与第一蓄电池组12的正极连接，二极管D1的负极与母线14的正极连接，第一蓄电池组12的正极与母线14的正极之间连接有接触器KM1，第二蓄电池组13的正极与母线14的正极之间连接有接触器KM2，第一蓄电池组12的正极与电池组侧15之间连接有接触器KM3，第二蓄电池组13的正极与电池组侧15之间连接有接触器KM4；电阻R1与接触器KM5并联后的一端分别与接触器KM3、接触器KM4连接，电阻R1与接触器KM5并联后的另一端与电池组侧15连接；电阻R2与接触器KM6并联后的一端与母线14的正极连接，电阻R2与接触器KM6并联后的另一端与电源母线侧16连接。

当放电和充电时接触器KM2和接触器KM1都处于断开状态，在充电和放电过程中如果网侧突然掉点，二极管D1会在第一时间导通，第一蓄电池组12的正极和母线14的正极接通，第一蓄电池组12为母线14供电，母线14和用户负载相连。

进出线切换单元3的工作过程：

第一蓄电池组12放电：先后断开接触器KM1和接触器KM2，延迟几秒后闭合接触器KM3，延迟几秒后先后闭合接触器KM5和接触器KM6。这时DC-DC单元2会升高电源母线侧5的电压为第一蓄电池组1放电。

第二蓄电池组13放电：先后断开接触器KM1和接触器KM2，延迟几秒后闭合接触器KM4，延迟几秒后先后闭合接触器KM5和接触器KM6。这时DC-DC单元2会升高电源母线侧5的电压为第二蓄电池组2放电。

第一蓄电池组12充电：先后断开接触器KM1和接触器KM2，延迟几秒后闭合接触器KM3，延迟几秒后先后闭合接触器KM5和接触器KM6。这时DC-DC单元2会升高电池组侧4的电压为第一蓄电池组1充电。

第二蓄电池组13充电：先后断开接触器KM1和接触器KM2，延迟几秒后闭合接触器KM4，延迟几秒后先后闭合接触器KM5和接触器KM6。这时DC-DC单元2会升高电池组侧4的电压为第二蓄电池组2充电。

主控单元5与触摸屏6连接，利用触摸屏6设置所有参数，显示每一节蓄电池内阻、电压和温度柱状图，显示每一组蓄电池组1的电压曲线和电流曲线；主控单元5通过以太网接口7接入互联网或局域网，将设备接入互联网或局域网进行控制和监控；蓄电池组11通过进出线切换单元3与充电柜8连接，充电柜8为用户自带或者厂家配套，用于给蓄电池组11充电；用户负载10为用户设备，是后备电源的直接负载。

本实用新型的工作原理：

充电时首先需要通过触摸屏6设置充电电流和需要充电的蓄电池组11，设置完成以后，主控单元5控制进出线切换单元3将需要充电的蓄电池组11切入DC-DC单元2的电压输出端，将DC-DC单元2和蓄电池组11相连，主控单元5控制DC-DC单元2启动，启动后通过调节充电电压将充电电流恒定到设定值，充电完成后主控单元5切换到浮充模式。

放电时首先需要通过触摸屏6设定放电电流和需要放电的蓄电池组11，设置完成以后，主控单元5控制进出线切换单元3将需要放电的蓄电池组11和充电柜8的母线相连接，直流母线的负载有用户负载10和直流负载单元4两部分。主控单元5通过检测蓄电池组11的放电电流来控制DC-DC单元2的输出电压，使蓄电池组11的放电电流恒定到设定的放电电流值，当蓄电池组11放电时间到或者电池放电电压到达下线值时停止放电。

蓄电池组11中每一节蓄电池分别与对应的蓄电池参数采集单元1连接，蓄电池参数采集单元1由对应的蓄电池供电，能够实时采集对应蓄电池的输出电压、温度和内阻。每一个蓄电池参数采集单元1都有自己独立的设备地址，蓄电池参数采集单元1之间通过UART通讯线并联。主控单元5通过标准的MODBUS协议RS485总线与协议转换器9相连接，将每一节蓄电池的电压、温度和内阻输送至主控单元5。

蓄电池组11的电压和电流直接由主控单元5采集，输送至触摸屏6，触摸屏6能够显示每组蓄电池组11的每节蓄电池的电压、温度和内阻的柱状比对图和参数值列表，并实时判断参数的状态，若有某一节蓄电池的参数出现问题会给出相应的报警信息。触摸屏6也能显示每组蓄电池组11的整组电压和电流的时间曲线，用户通过曲线可以查看这些参数随着时间的变化趋势和变化量，对整个系统的运行情况做出合理的数据分析。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。