一種基于內(nèi)阻法的蓄電池剩余電量在線監(jiān)測方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于內(nèi)阻法的蓄電池剩余電量在線監(jiān)測方法及系統(tǒng)，其方法是首先將恒定交流電流穩(wěn)壓源連接到蓄電池的兩端，然后通過峰值保持器采集蓄電池兩端的交流電壓峰值及流過蓄電池的交流電流峰值，并利用相位檢測電路監(jiān)測交流電壓信號與交流電流信號之間的相位差，最后，把采集到的交流電流、電壓峰值及其相位差輸送到單片機進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，即可得到蓄電池的剩余電量，將測量所得到的蓄電池剩余電量值實時顯示出來，便實現(xiàn)可視化的蓄電池剩余電量實時在線監(jiān)測。在采用以上方案后，本發(fā)明實現(xiàn)了蓄電池剩余電量高精度、可視化、實時的智能在線監(jiān)測。
【專利說明】—種基于內(nèi)阻法的蓄電池剩余電量在線監(jiān)測方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及蓄電池剩余電量在線監(jiān)測的【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是指一種基于內(nèi)阻法的蓄電池剩余電量在線監(jiān)測方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，蓄電池已廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、電力、交通以及通信等行業(yè)。除了直接給用電設(shè)備供電外，蓄電池還常兼作備用電源，在電網(wǎng)、太陽能發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電等供電出現(xiàn)問題時，及時有效補充提供應(yīng)急電能，保障用電設(shè)備穩(wěn)定、持續(xù)、有效運行，蓄電池的儲能狀況與整個供電系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性密切相關(guān)。因此，實現(xiàn)蓄電池剩余電量的在線監(jiān)測，對于保證設(shè)備供電、確保供電系統(tǒng)安全可靠運行具有重要意義。
[0003]蓄電池剩余電量監(jiān)測方法較多，主要有密度法、開路電壓法、放電法、內(nèi)阻法等。密度法常用于開口式鉛酸蓄電池剩余電量的測量，但對于目前正在大量使用的密封蓄電池則不適用；而開路電壓法和放電法能用于蓄電池的離線測量，但其測量精度較低且不適合于在線監(jiān)測；內(nèi)阻法是依據(jù)蓄電池剩余電量與其內(nèi)阻值之間的相關(guān)性，通過實時在線監(jiān)測蓄電池的內(nèi)阻值來間接獲取蓄電池的剩余電量。與以上幾種測量方法相比，內(nèi)阻法具有獨特的優(yōu)勢，其測量精度高，且適合于密封蓄電池剩余電量的在線測量，同時方法對用電系統(tǒng)影響極小。如今，在蓄電池剩余電量測量方面已經(jīng)做了大量研究，但均存在精度低、可靠性低等缺點，所以在蓄電池剩余電量在線監(jiān)測方面仍需改進(jìn)和創(chuàng)新。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在 于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于內(nèi)阻法的蓄電池剩余電量在線監(jiān)測方法及系統(tǒng)，實現(xiàn)蓄電池剩余電量高精度、可視化、實時的智能在線監(jiān)測。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案其基于內(nèi)阻法的蓄電池剩余電量在線監(jiān)測方法為:首先將恒定交流電流信號源連接到蓄電池的兩端，然后通過峰值保持器采集蓄電池兩端的交流電壓峰值及流過蓄電池的交流電流峰值，并利用相位檢測電路監(jiān)測交流電壓信號與交流電流信號之間的相位差，最后，把采集到的交流電流、電壓峰值及其相位差輸送到單片機進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，即可得到蓄電池的剩余電量，將測量所得到的蓄電池剩余電量值實時顯示出來，便實現(xiàn)可視化的蓄電池剩余電量實時在線監(jiān)測。
[0006]本發(fā)明所述的基于內(nèi)阻法的蓄電池剩余電量在線監(jiān)測方法，包括以下步驟:
[0007]I)將蓄電池充滿電，然后以固定的放電率對蓄電池進(jìn)行放電，實時記錄放電過程中蓄電池內(nèi)阻和剩余電量的值，當(dāng)蓄電池放電完畢，就可得到蓄電池完整的放電曲線，將此曲線存入EEPROM中；
[0008]2)將恒定交流電流信號源連接到蓄電池的兩端，為蓄電池施加恒定的交流電流信號，之后測量在蓄電池兩端的交流電壓幅值Us及流過蓄電池的交流電流幅值Is，然后根據(jù)
公式:z=￥，即得到蓄電池的交流阻抗Z ；

iS[0009]3)測量施加在蓄電池兩端的交流信號與其在蓄電池上的交流電壓響應(yīng)之間的相位差Θ，根據(jù)蓄電池的交流阻抗與其內(nèi)阻之間的關(guān)系:
[0010]
【權(quán)利要求】
1.一種基于內(nèi)阻法的蓄電池剩余電量在線監(jiān)測方法，其特征在于:首先將恒定交流電流信號源連接到蓄電池的兩端，然后通過峰值保持器采集蓄電池兩端的交流電壓峰值及流過蓄電池的交流電流峰值，并利用相位檢測電路監(jiān)測交流電壓信號與交流電流信號之間的相位差，最后，把采集到的交流電流、電壓峰值及其相位差輸送到單片機進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，即可得到蓄電池的剩余電量，將測量所得到的蓄電池剩余電量值實時顯示出來，便實現(xiàn)可視化的蓄電池剩余電量實時在線監(jiān)測。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于內(nèi)阻法的蓄電池剩余電量在線監(jiān)測方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)將蓄電池充滿電，然后以固定的放電率對蓄電池進(jìn)行放電，實時記錄放電過程中蓄電池內(nèi)阻和剩余電量的值，當(dāng)蓄電池放電完畢，就可得到蓄電池完整的放電曲線，將此曲線存入EEPROM中； 2)將恒定交流電流信號源連接到蓄電池的兩端，為蓄電池施加恒定的交流電流信號，之后測量在蓄電池兩端的交流電壓幅值Us及流過蓄電池的交流電流幅值Is，然后根據(jù)公式:
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于內(nèi)阻法的蓄電池剩余電量在線監(jiān)測方法，其特征在于:所述步驟2)中的交流電壓幅值Us、交流電流幅值Is是采用峰值保持器采集，且采集后的交流電壓幅值Us、交流電流幅值Is經(jīng)過放大調(diào)理后與所述步驟3)中的相位差Θ送入多路切換開關(guān)，并通過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的數(shù)字信號后送入單片機進(jìn)行計算處理，進(jìn)而才得到蓄電池的內(nèi)阻值。
4.一種實現(xiàn)權(quán)利要求1所述的基于內(nèi)阻法的蓄電池剩余電量在線監(jiān)測方法的系統(tǒng)，其特征在于:包括恒定交流電流信號源、用于保持蓄電池兩端的交流電壓信號在轉(zhuǎn)換時間內(nèi)不變的第一峰值保持器、用于保持流過蓄電池的交流電流信號在轉(zhuǎn)換時間內(nèi)不變的第二峰值保持器、用于監(jiān)測蓄電池的交流電壓信號與交流電流信號之間的相位差的相位檢測模塊、放大電路模塊、多路切換開關(guān)、A/D轉(zhuǎn)換器、單片機、用于顯示蓄電池剩余電量值的顯示器，其中，所述恒定交流電流信號源連接到蓄電池的兩端，所述第一峰值保持器、第二峰值保持器和相位檢測模塊分別與所述蓄電池連接，所述第一峰值保持器和第二峰值保持器經(jīng)過各自相應(yīng)的放大電路模塊后連接多路切換開關(guān)，所述相位檢測模塊連接所述多路切換開關(guān)，所述多路切換開關(guān)經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器后與單片機連接，所述單片機連接有顯示器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于內(nèi)阻法的蓄電池剩余電量在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述單片機連接有聲光報警器，用于蓄電池剩余電量低于設(shè)定的下限閥值時，進(jìn)行聲光報警。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于內(nèi)阻法的蓄電池剩余電量在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述第一峰值保持器和第二峰值保持器為PKDOl峰值保持器。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于內(nèi)阻法的蓄電池剩余電量在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述聲光報警器包括有蜂鳴器、發(fā)光二極管、三極管，其中，所述蜂鳴器和發(fā)光二極管分別由各自相應(yīng)的三極管驅(qū)動。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于內(nèi)阻法的蓄電池剩余電量在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述單片機為MSP430F149單片機。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于內(nèi)阻法的蓄電池剩余電量在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述放大電路模塊采用OP07放大器。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于內(nèi)阻法的蓄電池剩余電量在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述顯示器為LCD液晶屏。
【文檔編號】G01R31/36GK103630846SQ201310590934
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月21日
【發(fā)明者】戴棟, 張敏, 李述文, 張建偉, 曹敏 申請人:華南理工大學(xué), 云南電網(wǎng)公司