本實(shí)用新型涉及蓄電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種蓄電池智能監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著技術(shù)的發(fā)展，工程應(yīng)用領(lǐng)域?qū)π铍姵貭顟B(tài)信息的獲取也越來越細(xì)化與嚴(yán)格，僅僅依靠蓄電池電壓值、工作電流以及通過電壓簡單估計(jì)的電池剩余電量并不能滿足現(xiàn)有需求，使得對蓄電池的生命周期以及故障等狀態(tài)的精確研判已成為至關(guān)重要。而蓄電池狀態(tài)多數(shù)以端電壓、內(nèi)阻值、剩余荷電量SOC(state of charge)、健康狀態(tài)SOH(state of health)、蓄電池工作溫度等參數(shù)表現(xiàn)出來。如果不能很好的實(shí)時掌握這些關(guān)鍵數(shù)據(jù)，不及時發(fā)現(xiàn)有異常的蓄電池并予以處理，則會存在嚴(yán)重的安全隱患，甚至造成嚴(yán)重的安全生產(chǎn)事故，造成財(cái)產(chǎn)損失。

目前，蓄電池狀態(tài)測試主要有以下兩種方式：1)采用便攜式電池檢測儀表，人工對蓄電池(組)進(jìn)行測試，但是由于一組蓄電池節(jié)數(shù)較多，尤其是上百節(jié)的蓄電池組，需耗費(fèi)大量的人力和物力，且效率低、成本高、數(shù)據(jù)及時性差；2)采用蓄電池監(jiān)測設(shè)備對蓄電池(組)進(jìn)行在線監(jiān)測，雖然可以現(xiàn)場數(shù)據(jù)處理及顯示，也可以傳送到遠(yuǎn)端的監(jiān)控平臺進(jìn)行處理及分析，但是由于蓄電池監(jiān)測設(shè)備測試端口較多，安裝時需敷設(shè)大量的線路(如測試線路、電源線路及通信線路)，導(dǎo)致施工環(huán)境復(fù)雜、維護(hù)工作量大，且成本高；同時，由于長距離的測試易受干擾，用多頻點(diǎn)激勵法測試內(nèi)阻往往不準(zhǔn)確，也存在老化短路隱患，而采用一臺主控設(shè)備巡檢時，需對蓄電池組中每節(jié)電池進(jìn)行順序檢測，一旦單節(jié)電池過多，容易造成檢測時間間隔大，使得所有電池同一時刻的狀態(tài)不能準(zhǔn)確獲取。

因此，亟需一種蓄電池智能監(jiān)測系統(tǒng)，能夠克服現(xiàn)有技術(shù)中蓄電池人工檢測和在線監(jiān)測帶來的不便，實(shí)現(xiàn)蓄電池組每節(jié)電池性能和狀態(tài)參數(shù)時間上的一致性及實(shí)時性，獲取更準(zhǔn)確的蓄電池狀態(tài)參數(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型實(shí)施例所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種蓄電池智能監(jiān)測系統(tǒng)，能夠克服現(xiàn)有技術(shù)中蓄電池人工檢測和在線監(jiān)測帶來的不便，實(shí)現(xiàn)蓄電池組每節(jié)電池性能和狀態(tài)參數(shù)時間上的一致性及實(shí)時性，獲取更準(zhǔn)確的蓄電池狀態(tài)參數(shù)。

為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種蓄電池智能監(jiān)測系統(tǒng)，所述蓄電池智能監(jiān)測系統(tǒng)與若干個均由多個串聯(lián)和/或并聯(lián)蓄電池單體形成的蓄電池組相配合，且兩兩相鄰蓄電池組之間相互連通后形成為一待測電壓源；其中，

所述蓄電池智能監(jiān)測系統(tǒng)包括若干個用于實(shí)時獲取并計(jì)算相應(yīng)蓄電池組內(nèi)各蓄電池單體性能參數(shù)的蓄電池監(jiān)測裝置、一用于實(shí)時檢測所述待測電壓源形成的總電壓、總電流及電壓波紋系數(shù)的控制器以及一用于通過無線方式獲取所述計(jì)算出的每一蓄電池組內(nèi)各蓄電池單體性能參數(shù)以及所述檢測到的待測電壓源形成的總電壓、總電流和電壓波紋系數(shù)并傳輸給數(shù)據(jù)接收設(shè)備的集中通信裝置；其中，

每一蓄電池監(jiān)測裝置均包括設(shè)置于相同電路板上依序連接的用于實(shí)時獲取并計(jì)算同一蓄電池組內(nèi)各蓄電池單體性能參數(shù)的檢測控制單元和用于將所述同一蓄電池組內(nèi)各蓄電池單體性能參數(shù)輸出的通信單元；其中，所述每一蓄電池監(jiān)測裝置中的檢測控制單元還均通過多芯線與對應(yīng)蓄電池組內(nèi)的各蓄電池單體相連，所述每一蓄電池監(jiān)測裝置中的通信單元還均通過無線方式與所述控制器的第一端和所述集中通信裝置的輸入端相連；每一多芯線均包括若干對連接線，且每一對連接線均包括與同一蓄電池單體正極柱相連的正極電壓線和正極電流線，以及與同一蓄電池單體負(fù)極柱相連的負(fù)極電壓線和負(fù)極電流線；

所述控制器的第二端與所述待測電壓源的正輸出端相連，第三端與所述待測電壓源的負(fù)輸出端相連，第四端通過電流互感器與所述待測電壓源的正輸出端或負(fù)輸出端相連，第五端通過無線方式與所述集中通信裝置的輸入端相連；

所述集中通信裝置的輸出端與所述數(shù)據(jù)接收設(shè)備相連。

其中，所述每一蓄電池監(jiān)測裝置中的檢測控制單元均包括用于數(shù)據(jù)控制處理及分析的主控模塊、用于放電信號加載時使得同一蓄電池組內(nèi)各蓄電池單體均產(chǎn)生兩個不同頻率電流激勵信號的放電模塊、用于采集同一蓄電池組內(nèi)各蓄電池單體的兩個電流激勵信號以及采集同一蓄電池組內(nèi)與各自對應(yīng)兩個電流激勵信號頻率相同時各蓄電池單體形成的兩個響應(yīng)電壓信號的采集模塊以及用于通過對同一蓄電池組內(nèi)各蓄電池單體的兩個電流激勵信號及兩個響應(yīng)電壓信號計(jì)算出同一蓄電池組內(nèi)各蓄電池單體性能參數(shù)的數(shù)據(jù)運(yùn)算模塊；其中，

所述主控模塊與所述放電模塊、所述采集模塊和所述數(shù)據(jù)運(yùn)算模塊相連，還與同一蓄電池監(jiān)測裝置中的通信單元相連；其中，所述主控模塊由一ARM芯片及其外圍電路形成；

所述放電模塊還均串接在同一蓄電池組內(nèi)連接各蓄電池單體的正極電流線與負(fù)極電流線上；其中，所述放電模塊由一DSP芯片及其外圍電路形成；

所述采集模塊還均串接在同一蓄電池組內(nèi)連接各蓄電池單體的正極電流線與負(fù)極電流線上以及還均串接在同一蓄電池組內(nèi)連接各蓄電池單體的正極電壓線與負(fù)極電壓線上；其中，所述采集模塊由一高速采集AD數(shù)模轉(zhuǎn)換器芯片及其外圍電路形成；

所述數(shù)據(jù)運(yùn)算模塊由另一DSP芯片及其外圍電路形成。

其中，所述每一蓄電池監(jiān)測裝置中檢測控制單元內(nèi)的采集模塊均還包括若干個分別與同一蓄電池組內(nèi)各蓄電池單體相連且用于采集蓄電池單體溫度的霍爾傳感器。

其中，所述每一蓄電池監(jiān)測裝置的檢測控制單元與其對應(yīng)的多芯線均采用公母頭相配合的方式實(shí)現(xiàn)連接。

其中，所述集中通信裝置的輸出端通過GPRS與所述數(shù)據(jù)接收設(shè)備相連，輸入端通過WIFI與所述每一蓄電池監(jiān)測裝置的通信單元和所述控制器的第五端相連。

其中，所述各蓄電池單體性能參數(shù)包括各蓄電池本體的端電壓、工作電流、剩余荷電量和健康狀態(tài)。

實(shí)施本實(shí)用新型實(shí)施例，具有如下有益效果：

在本實(shí)用新型實(shí)施例中，由于蓄電池智能監(jiān)測系統(tǒng)可以通過若干個蓄電池監(jiān)測裝置自動實(shí)時獲取并計(jì)算各蓄電池組內(nèi)各蓄電池單體性能參數(shù)，且各蓄電池組內(nèi)各蓄電池單體性能參數(shù)可以統(tǒng)一通過集中通信裝置傳輸給數(shù)據(jù)接收設(shè)備，避免了傳統(tǒng)蓄電池組在線檢測繁雜接線以及逐個巡檢的時間等待與不統(tǒng)一，從而極大提高了每節(jié)蓄電池狀態(tài)信息的實(shí)時性，因此克服了現(xiàn)有技術(shù)中蓄電池人工檢測和在線監(jiān)測帶來的不便，實(shí)現(xiàn)蓄電池組每節(jié)電池性能和狀態(tài)參數(shù)時間上的一致性及實(shí)時性，獲取到更準(zhǔn)確的蓄電池狀態(tài)參數(shù)；同時，控制器可以根據(jù)對所有蓄電池組形成的待測電壓源實(shí)時檢測出輸出電壓及其對應(yīng)的波紋系數(shù)，以防止超過規(guī)定紋波指標(biāo)的充電電壓對蓄電池組內(nèi)蓄電池單體造成傷害。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖仍屬于本實(shí)用新型的范疇。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的蓄電池智能監(jiān)測系統(tǒng)的一系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中檢測控制單元的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖2中數(shù)據(jù)運(yùn)算模塊采用蓄電池Thevenin電路模型的電路連接示意圖；

圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的蓄電池智能監(jiān)測系統(tǒng)的另一系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖‘

圖5為圖4中檢測控制單元的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例中蓄電池智能監(jiān)測系統(tǒng)內(nèi)一蓄電池智能監(jiān)測裝置的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例中蓄電池智能監(jiān)測系統(tǒng)內(nèi)與一蓄電池智能監(jiān)測裝置相連的多芯線的平面結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

如圖1所示，為本實(shí)用新型實(shí)施例中，提供的一種蓄電池智能監(jiān)測系統(tǒng)，該蓄電池智能監(jiān)測系統(tǒng)與若干個均由多個串聯(lián)和/或并聯(lián)蓄電池單體形成的蓄電池組相配合，且兩兩相鄰蓄電池組之間相互連通后形成為一待測電壓源U；其中，

蓄電池智能監(jiān)測系統(tǒng)包括若干個用于實(shí)時獲取并計(jì)算相應(yīng)蓄電池組內(nèi)各蓄電池單體性能參數(shù)的蓄電池監(jiān)測裝置S、一用于實(shí)時檢測待測電壓源U形成的總電壓、總電流及電壓波紋系數(shù)的控制器M以及一用于通過無線方式獲取計(jì)算出的每一蓄電池組內(nèi)各蓄電池單體性能參數(shù)以及檢測到的待測電壓源U形成的總電壓、總電流和電壓波紋系數(shù)并傳輸給數(shù)據(jù)接收設(shè)備R的集中通信裝置C；其中，

每一蓄電池監(jiān)測裝置S均包括設(shè)置于相同電路板上依序連接的用于實(shí)時獲取并計(jì)算同一蓄電池組內(nèi)各蓄電池單體性能參數(shù)的檢測控制單元1和用于將所述同一蓄電池組內(nèi)各蓄電池單體性能參數(shù)輸出的通信單元2；其中，每一蓄電池監(jiān)測裝置S中的檢測控制單元1還均通過多芯線K與對應(yīng)蓄電池組內(nèi)的各蓄電池單體相連，每一蓄電池監(jiān)測裝置S中的通信單元2還均通過無線方式與控制器M的第一端a1和集中通信裝置C的輸入端相連；每一多芯線K均包括若干對連接線，且每一對連接線均包括與同一蓄電池單體正極柱相連的正極電壓線和正極電流線，以及與同一蓄電池單體負(fù)極柱相連的負(fù)極電壓線和負(fù)極電流線；

控制器M的第二端a2與待測電壓源U的正輸出端相連，第三端a3與待測電壓源U的負(fù)輸出端相連，第四端a4通過電流互感器L與待測電壓源U的正輸出端或負(fù)輸出端相連，第五端a5通過無線方式與集中通信裝置C的輸入端相連；

集中通信裝置C的輸出端與數(shù)據(jù)接收設(shè)備R相連。

應(yīng)當(dāng)說明的是，每一蓄電池監(jiān)測裝置S中的檢測控制單元1可以采用具有多個數(shù)字芯片的單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)，通信單元2可以采用單獨(dú)的數(shù)字芯片來實(shí)現(xiàn)，且檢測控制單元1獲取的各蓄電池單體性能參數(shù)包括各蓄電池本體的端電壓、工作電流、剩余荷電量和健康狀態(tài)。

可以理解的是，集中通信裝置C的輸出端通過GPRS與數(shù)據(jù)接收設(shè)備R相連，輸入端通過WIFI與每一蓄電池監(jiān)測裝置S的通信單元2和控制器M的第五端a5相連，從而避免了傳統(tǒng)蓄電池組在線檢測繁雜接線以及逐個巡檢的時間等待與不統(tǒng)一，極大提高了每節(jié)蓄電池狀態(tài)信息的實(shí)時性，并且減少了安裝時需敷設(shè)大量的線路(如測試線路、電源線路及通信線路)，降低了施工復(fù)雜程度、維護(hù)工作量和成本。

更進(jìn)一步的，如圖2所示，每一蓄電池監(jiān)測裝置S中的檢測控制單元1均包括用于數(shù)據(jù)控制處理及分析的主控模塊11、用于放電信號加載時使得同一蓄電池組內(nèi)各蓄電池單體均產(chǎn)生兩個不同頻率電流激勵信號的放電模塊12、用于采集同一蓄電池組內(nèi)各蓄電池單體的兩個電流激勵信號以及采集同一蓄電池組內(nèi)與各自對應(yīng)兩個電流激勵信號頻率相同時各蓄電池單體形成的兩個響應(yīng)電壓信號的采集模塊13以及用于通過對同一蓄電池組內(nèi)各蓄電池單體的兩個電流激勵信號及兩個響應(yīng)電壓信號計(jì)算出同一蓄電池組內(nèi)各蓄電池單體性能參數(shù)的數(shù)據(jù)運(yùn)算模塊14；其中，

主控模塊11與放電模塊12、采集模塊13和數(shù)據(jù)運(yùn)算模塊14相連，還與同一蓄電池監(jiān)測裝置S中的通信單元2相連；其中，主控模塊11由一ARM芯片及其外圍電路形成；

放電模塊12還均串接在同一蓄電池組內(nèi)連接各蓄電池單體的正極電流線(如圖2中X11～Xn1)與負(fù)極電流線(如圖2中X12～Xn2)上；其中，放電模塊12由一DSP芯片及其外圍電路形成；

采集模塊13還均串接在同一蓄電池組內(nèi)連接各蓄電池單體的正極電流線(如圖2中X11～Xn1)與負(fù)極電流線(如圖2中X12～Xn2)上以及還均串接在同一蓄電池組內(nèi)連接各蓄電池單體的正極電壓線(如圖2中X13～Xn3)與負(fù)極電壓線(如圖2中X14～Xn4)上；其中，采集模塊13由一高速采集AD數(shù)模轉(zhuǎn)換器芯片及其外圍電路形成；

數(shù)據(jù)運(yùn)算模塊14由另一DSP芯片及其外圍電路形成。

應(yīng)當(dāng)說明的是，數(shù)據(jù)運(yùn)算模塊14中計(jì)算出的各蓄電池單體性能參數(shù)有剩余荷電量和健康狀態(tài)，而剩余荷電量和健康狀態(tài)是根據(jù)Thevenin電路模型(如圖3所示)的歐姆電阻R1、極化電阻R2、雙層極化電容C2的值，利用Kalman濾波器算法最優(yōu)估算出來的，而該圖3中Thevenin電路模型的歐姆電阻R1、極化電阻R2、雙層極化電容C2的值是基于采集模塊13中兩個電流激勵信號及兩個響應(yīng)電壓信號計(jì)算獲得的。

更進(jìn)一步的，如圖4和圖5所示，為了獲取各蓄電池組內(nèi)各蓄電池單體的實(shí)時溫度，因此每一蓄電池監(jiān)測裝置S中檢測控制單元1內(nèi)的采集模塊13均還包括若干個分別與同一蓄電池組內(nèi)各蓄電池單體相連且用于采集蓄電池單體溫度的霍爾傳感器T。

更進(jìn)一步的，每一蓄電池監(jiān)測裝置S的檢測控制單元1與其對應(yīng)的多芯線K均采用公母頭相配合的方式實(shí)現(xiàn)連接。如圖6所示，為本實(shí)用新型實(shí)施例中蓄電池智能監(jiān)測系統(tǒng)內(nèi)一蓄電池智能監(jiān)測裝置的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖，圖中D1為母頭，J1-J4為霍爾傳感器T的接口；如圖7所示，為本實(shí)用新型實(shí)施例中蓄電池智能監(jiān)測系統(tǒng)內(nèi)與一蓄電池智能監(jiān)測裝置相連的多芯線的平面結(jié)構(gòu)示意圖，圖中D2為公頭。

本實(shí)用新型實(shí)施例中的蓄電池智能監(jiān)測系統(tǒng)的工作原理為：在每一個蓄電池智能監(jiān)測裝置S對相應(yīng)蓄電池組進(jìn)行檢測的過程中，檢測控制單元1的主控模塊11會控制放電模塊12產(chǎn)生放電信號，在該放電信號加載時使對應(yīng)蓄電池組內(nèi)各蓄電池單體都會經(jīng)由正極電流線和負(fù)極電流線向放電模塊12以兩個不同頻率電流激勵信號進(jìn)行放電，此時采集模塊13采集流經(jīng)同一蓄電池組內(nèi)各蓄電池單體的兩個電流激勵信號，并通過正極電壓線和負(fù)極電壓線采集同一蓄電池組內(nèi)分別各自對應(yīng)兩個電流激勵信號同一頻率下各蓄電池單體形成的兩個響應(yīng)電壓信號，數(shù)據(jù)運(yùn)算模塊14根據(jù)接收到的同一蓄電池組內(nèi)各蓄電池單體的兩個電流激勵信號和兩個響應(yīng)電壓信號，通過算法獲得同一蓄電池組內(nèi)各蓄電池單體的歐姆電阻、極化電阻以及雙層極化電容，并利用Kalman濾波器算法最優(yōu)估算出各蓄電池單體的剩余荷電量和健康狀態(tài)。同時，還將獲取到的各蓄電池單體的ID信息、溫度以及估算出蓄電池的剩余荷電量和健康狀態(tài)等等信息，通過WIFI方式從通信單元2發(fā)送給集中通信裝置C接收后，再通過GPRS轉(zhuǎn)發(fā)給遠(yuǎn)端的數(shù)據(jù)接收設(shè)備R。

為了防止超過規(guī)定紋波指標(biāo)的充電電壓對蓄電池組內(nèi)蓄電池單體造成傷害，控制器M同時會根據(jù)對所有蓄電池組形成的待測電壓源U進(jìn)行實(shí)時檢測，分析出待測電壓源U的輸出電壓及其對應(yīng)的波紋系數(shù)，以及輸出電流。

實(shí)施本實(shí)用新型實(shí)施例，具有如下有益效果：

在本實(shí)用新型實(shí)施例中，由于蓄電池智能監(jiān)測系統(tǒng)可以通過若干個蓄電池監(jiān)測裝置自動實(shí)時獲取并計(jì)算各蓄電池組內(nèi)各蓄電池單體性能參數(shù)，且各蓄電池組內(nèi)各蓄電池單體性能參數(shù)可以統(tǒng)一通過集中通信裝置傳輸給數(shù)據(jù)接收設(shè)備，避免了傳統(tǒng)蓄電池組在線檢測繁雜接線以及逐個巡檢的時間等待與不統(tǒng)一，從而極大提高了每節(jié)蓄電池狀態(tài)信息的實(shí)時性，因此克服了現(xiàn)有技術(shù)中蓄電池人工檢測和在線監(jiān)測帶來的不便，實(shí)現(xiàn)蓄電池組每節(jié)電池性能和狀態(tài)參數(shù)時間上的一致性及實(shí)時性，獲取到更準(zhǔn)確的蓄電池狀態(tài)參數(shù)；同時，控制器可以根據(jù)對所有蓄電池組形成的待測電壓源實(shí)時檢測出輸出電壓及其對應(yīng)的波紋系數(shù)，以防止超過規(guī)定紋波指標(biāo)的充電電壓對蓄電池組內(nèi)蓄電池單體造成傷害。

以上所揭露的僅為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例而已，當(dāng)然不能以此來限定本實(shí)用新型之權(quán)利范圍，因此依本實(shí)用新型權(quán)利要求所作的等同變化，仍屬本實(shí)用新型所涵蓋的范圍。