專利名稱：Vrla在線維護(hù)監(jiān)測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電池維護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，提供了 VRLA在線維護(hù)監(jiān)測儀。
背景技術(shù)：
閥控式密封鉛酸蓄電池(Valve Regulated Lead Acid Battery)簡稱VRLA蓄電池。法國普蘭特于1859年發(fā)明了鉛酸蓄電池以來，至今已經(jīng)有100多年歷史，它與其它電源一樣，是一個(gè)電能與化學(xué)能互相轉(zhuǎn)換的裝置。其工藝易于掌握、原理清楚、工作溫度范圍廣、廉價(jià)等特點(diǎn)一直獲得廣泛應(yīng)用。隨著科技蓬勃發(fā)展，到1983年美國GNB公司發(fā)明并生產(chǎn)了 I型陰極吸收式密封鉛酸蓄電池，1985年日本YUASA公司開始生產(chǎn)MSE系列大型陰極 吸收式密封鉛酸蓄電池，特別是閥控式密封鉛酸VRLA蓄電池的問世解決了酸液和酸霧易于外溢的技術(shù)難題，使VRLA蓄電池能夠與電子設(shè)備放在一起，應(yīng)用領(lǐng)域更加廣闊。1988年我國引進(jìn)了美國GNB公司的技術(shù)，并在消化吸收后開始自主生產(chǎn)VRLA蓄電池。近幾年，節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境已成為我國的一項(xiàng)基本國策。鉛酸蓄電池的大量使用也給環(huán)境帶來了危害，通過使用我們的設(shè)備可以減少電池的使用量，并在發(fā)現(xiàn)壞電池的情況下進(jìn)行單節(jié)更換，最大限度的減少鉛酸電池的使用量，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種能夠?qū)﹄姵厍闆r進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，并對(duì)電池進(jìn)行維護(hù)的一種VRLA在線維護(hù)監(jiān)測儀。本實(shí)用新型為了實(shí)現(xiàn)上述目的采用以下技術(shù)方案一種VRLA在線維護(hù)監(jiān)測儀，其特征在于包括MCU處理器、電壓采集模塊、用于對(duì)單個(gè)電池進(jìn)行切換接入電壓采集模塊的多路差分選擇串口、用于切換對(duì)單個(gè)電池進(jìn)行放電的多路均衡電路、脈沖修復(fù)模塊，所述MCU處理器連接多路差分選擇串口為其提供多路差分控制信號(hào)，控制多個(gè)電池循環(huán)地單個(gè)接入電壓采集模塊，電壓采集模塊將采集到電壓信號(hào)送給與其連接的MCU處理器，MCU處理器根據(jù)單個(gè)電池電壓控制與其連接的多路均衡電路對(duì)電池放電，MCU處理器連接的脈沖修復(fù)模塊，為其提供PWM控制信號(hào)，脈沖修復(fù)模塊輸入端與輸出點(diǎn)均與電池組連接。上述方案中，還包括均與MCU處理器連接的RS232串口、Flash存儲(chǔ)器、用于檢測環(huán)境溫度的溫度傳感器、電流傳感器、液晶顯示器和聲報(bào)警單元。上述方案中，所述電壓采集模塊包括順序連接的降壓電路、差分放大器、信號(hào)調(diào)理單元，所述降壓電路與多路差分選擇串口連接，所述信號(hào)調(diào)理單元與MCU處理器連接。上述方案中，所述脈沖修復(fù)模塊包括順序連接的儲(chǔ)能模塊、升壓電路和脈沖修復(fù)驅(qū)動(dòng)電路，所述儲(chǔ)能模塊和升壓電路和脈沖修復(fù)驅(qū)動(dòng)電路均與MCU處理器連接，接受MCU處理器發(fā)出的PWM控制信號(hào)的控制。上述方案中，所述PWM控制信號(hào)頻率為3kHz-8kHz。本實(shí)用新型具有以下有益效果[0012]I)激勵(lì)的電路是長期并聯(lián)在電池兩端工作的，能盡量減少電池極板上硫酸鉛晶體的形成。在充放電過程中，極板上會(huì)形成不可還原的硫酸鉛顆粒，在諧振脈沖長期高頻共振的作用下，使附著在極板表面的硫酸鉛顆粒處于共振狀態(tài)，目的是減少大顆粒的形成，使硫酸鉛最大限度的溶解到硫酸中。[0013]2)電池的正常使用壽命是96個(gè)月，可是當(dāng)浮充時(shí)電池會(huì)出現(xiàn)浮充電壓不均衡的現(xiàn)象，長時(shí)間就會(huì)使電池出現(xiàn)過充電，輕者電池失水，重者電池?fù)p壞，長時(shí)間的過充導(dǎo)致某節(jié)電池在18到36個(gè)月就會(huì)出現(xiàn)損壞，最后導(dǎo)致整組電池的損壞現(xiàn)象。使用了本設(shè)備，電池處于浮充狀態(tài)時(shí)，通過激勵(lì)、均衡的長期不間斷作用，可以使電池減緩電池容量的衰減速度，使電池達(dá)到正常的使用壽命。3)產(chǎn)品采用單片機(jī)技術(shù)，不斷掃描電池端電壓，輸出諧振脈沖，具有過壓保護(hù)及過流保護(hù)功能。4)電池管理器還設(shè)計(jì)有精確的電壓檢測及均衡電路，長期使用，可以明顯改善電池組的電壓和容量不均衡問題。5)操作簡便，對(duì)電池及充電設(shè)備無不良影響。設(shè)備不需要操作，由專業(yè)人員連接好后，直接放置在電池組的旁邊，通過屏幕觀察電池的情況,直接更換壞電池。

圖I為本實(shí)用新型的系統(tǒng)方框圖。
具體實(shí)施方式
下面對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說明一種VRLA在線維護(hù)監(jiān)測儀，其特征在于包括MCU處理器、電壓采集模塊、用于對(duì)單個(gè)電池進(jìn)行切換接入電壓采集模塊的多路差分選擇串口、用于切換對(duì)單個(gè)電池進(jìn)行放電的多路均衡電路、脈沖修復(fù)模塊，所述MCU處理器連接多路差分選擇串口為其提供多路差分控制信號(hào)，控制多個(gè)電池循環(huán)地單個(gè)接入電壓采集模塊，電壓采集模塊將采集到電壓信號(hào)送給與其連接的MCU處理器，MCU處理器根據(jù)單個(gè)電池電壓控制與其連接的多路均衡電路對(duì)電池放電，MCU處理器為與其連接的脈沖修復(fù)模塊提供PWM控制信號(hào)，脈沖修復(fù)模塊輸入端與輸出點(diǎn)均與電池組連接。還包括均與MCU處理器連接的RS232串口、Flash存儲(chǔ)器、用于檢測環(huán)境溫度的溫度傳感器、電流傳感器和液晶顯示器聲報(bào)警單元。本儀器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電池組浮充電壓均衡的功能，此儀器每30秒鐘對(duì)所有電池的電壓進(jìn)行一次巡檢，然后立即計(jì)算當(dāng)前的浮充電壓的平均值，即總電壓的1/12或1/24，某塊電池浮充時(shí)的端電壓大于總電壓的平均值后，處理器發(fā)出指令使此電池開始以特定的微電流進(jìn)行放電(經(jīng)過實(shí)驗(yàn)論證，微電流放電對(duì)電池可以起到減少硫酸鹽化)，分流放電后就可以使單節(jié)電池的浮充電壓下降，當(dāng)下降到平均值時(shí)，停止微電流放電，從而實(shí)現(xiàn)單節(jié)電池的端電壓接近平均值；每30秒一次循環(huán)檢測和放電，最終使各個(gè)單體電池高電壓的下降，起到不被過充電的作用；高電壓的下降后，低電壓的電池兩端電壓會(huì)自然上升，減少充電不足的現(xiàn)象，從而減少了電池老化。本儀器設(shè)備會(huì)采用脈沖修復(fù)模塊不間斷的給電池輸入激勵(lì)電流，將附著在電極板上的硫酸鉛晶體產(chǎn)生最大限度的震動(dòng)，使電池組在工作過程中，盡量減少硫酸鹽化。同時(shí)也不間斷的調(diào)整電池的浮充電壓，讓每節(jié)電池的浮充電壓達(dá)到平均。如果在新電池上就加以維護(hù)，效果會(huì)更加顯著。還能在放電過程中，通過電流，溫度、電壓的參數(shù)，來計(jì)算電池的容量，然后直觀的顯示在屏幕上。在蓄電池使用過程中，電池組的放電總電壓下降到I. 8v*12=21. 6v (12個(gè)電池串聯(lián))或I. 8*24=43. 2v (24個(gè)電池串聯(lián))時(shí)，整組電池組就不能使用了，當(dāng)其中單個(gè)電池出現(xiàn)問題，會(huì)導(dǎo)致整體電池組放電時(shí)電壓很快下降到21. 6v或43. 2v，從而使電池組很快就不能繼續(xù)使用。一般電池的設(shè)計(jì)使用壽命在96個(gè)月，實(shí)際使用中在18至36個(gè)月后就會(huì)出現(xiàn)損壞，然后更換所有電池，這個(gè)本身是種浪費(fèi)。安裝上此儀器后，當(dāng)電池組中出現(xiàn)某一塊壞電池，只需更換一塊電池而不用更換整組電池，新電池安裝后儀器會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)其與整組電池的各項(xiàng)參數(shù)，使電池組正常使用，真正實(shí)現(xiàn)電池的單體更換。這樣可避免整組更換蓄電池的浪費(fèi)，減少了成本。當(dāng)通過容量計(jì)算，電池組出現(xiàn)一塊壞電池，就會(huì)直接在屏幕上顯示某塊電池已經(jīng)損壞的提示。本實(shí)用新型具有以下幾大功能I、本儀器不僅具有脈沖修復(fù)、浮充電壓均衡和單體電池端電壓檢測三大主要功能；另外，還具有IXD顯示、Flash存儲(chǔ)、環(huán)境溫度檢測、放電電流檢測以及數(shù)據(jù)上傳功能。2、本儀器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電池組浮充電壓均衡的功能，使各個(gè)單體電池在充電時(shí)的狀態(tài)保持一致，從而使各個(gè)單體電池端電壓趨于相同，確保各個(gè)單體電池不被過放電和過充電。3、本儀器可以對(duì)電池組的每個(gè)單體電池的端電壓進(jìn)行電壓檢測，根據(jù)單體電池端電壓值可以準(zhǔn)確的判斷其健康狀態(tài)；本儀器采用差模的方式對(duì)單體電池端電壓進(jìn)行檢測，這種方法和共模方式相比，采樣精度和抗干擾能力都大大提高。4、脈沖修復(fù)模塊的電源來自電池組本身，無需外加電源即可完成；其流程為首先由電容進(jìn)行儲(chǔ)能，然后由升壓模塊進(jìn)行升壓，最后通過驅(qū)動(dòng)電路以高壓脈沖的形式施加到電池上；為了達(dá)到對(duì)不同大小的硫化顆粒都具有修復(fù)能力，脈沖修復(fù)頻率設(shè)計(jì)為3kHz_8kHz。電池在長期浮充狀態(tài)下會(huì)出現(xiàn)硫酸鹽化現(xiàn)象，通過高頻脈沖可以進(jìn)行修復(fù)，起到修復(fù)和抑制電池硫化的作用。5、本儀器采用性能穩(wěn)定可靠的C8051F系列單片機(jī)作為微處理器，負(fù)責(zé)進(jìn)行電池端電壓檢測、產(chǎn)生脈沖激勵(lì)信號(hào)與均衡電池端電壓的三個(gè)重要功能，并且根據(jù)需要對(duì)三個(gè)主要功能進(jìn)行協(xié)調(diào)，達(dá)到最優(yōu)化的工作狀態(tài)。比如在進(jìn)行電池端電壓檢測時(shí)，均衡和脈沖修復(fù)功能被停止，這樣可以減小干擾；當(dāng)電池組放電時(shí)，立即停止均衡和脈沖修復(fù)功能。6、本儀器在Flash中可以存儲(chǔ)電池組的三個(gè)月的狀態(tài)信息，通過這些數(shù)據(jù)可以直觀的看出電池組和單體電池的變化情況及健康狀態(tài)。并且可以通過RS232串口上傳輸?shù)较到y(tǒng)維護(hù)人員的電腦里，把數(shù)據(jù)做進(jìn)一步的分析和查詢。7、本儀器采用IXD顯示屏進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示，客戶可以直觀的看到電池組的各種信息量(如單體電池的端電壓、單體電池的容量、環(huán)境溫度、電池組放電電流等信息)。LCD顯示屏為4行，每行20個(gè)字符，顯示屏顯示的內(nèi)容如下表所示。 VRLA在線維護(hù)監(jiān)測儀三大核心功能一、系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測電池的端電壓并存儲(chǔ)到FLASH中，并實(shí)施進(jìn)行分析測算。通過復(fù)雜的邏輯關(guān)系運(yùn)算后(結(jié)合歷次放電過程的端電壓、電流、內(nèi)阻、放電時(shí)間等)，最后可以找出壞電池再進(jìn)行更換。測量端電壓時(shí)，我們采用差模的方式進(jìn)行檢測單體電池端電壓，電源采用隔離電源模塊，這樣就能把電池組中的高頻干擾隔離開。處理器同樣采用兩套系統(tǒng)，分別執(zhí)行不同任務(wù)，使測量結(jié)果互不干擾。FLASH存儲(chǔ)器達(dá)到能儲(chǔ)存3個(gè)月采集的數(shù)據(jù)，就像飛機(jī)里的黑匣子，隨時(shí)記錄儲(chǔ)存。系統(tǒng)本身進(jìn)行分析處理，還可以通過RS232 口傳輸?shù)较到y(tǒng)維護(hù)人員的電腦里，把數(shù)據(jù)做進(jìn)一步的分析和查詢。也為遠(yuǎn)程上傳(通過網(wǎng)絡(luò)將系統(tǒng)采集來的數(shù)據(jù)上傳到服務(wù)器，進(jìn)行中心管理)作準(zhǔn)備。二、高頻脈沖在線修復(fù)功能電池在長期浮充狀態(tài)下會(huì)出現(xiàn)硫酸鹽化現(xiàn)象，通過脈沖修復(fù)，使電池劣化的過程達(dá)到最低。三、電池組在浮充時(shí)電壓必須均衡在2. 2v,這樣才能有效地減少硫酸鹽化的進(jìn)度， 結(jié)合脈沖修復(fù)，從而最大限度的延長電池的壽命。VRLA蓄電池組在線維護(hù)檢測系統(tǒng)的其它功能詳解I、實(shí)時(shí)監(jiān)測每塊電池的是否損壞并將劣化的電池編號(hào)直接顯示在屏幕上；2、通過對(duì)電池電壓的測量，來計(jì)算電池的容量；3、實(shí)時(shí)監(jiān)測市電是否斷開；4、實(shí)時(shí)循環(huán)顯示電池的電壓區(qū)間；5、檢測電池端電壓時(shí)，同時(shí)將每塊電池的電壓記錄到Flash中；6、Flash容量能存儲(chǔ)3到6個(gè)月的數(shù)據(jù)；7、具有電池容量計(jì)算及顯示容量區(qū)間的功能；8、具有檢測環(huán)境溫度及顯示功能；9、具有檢測電池組放電電流和顯示的功能；10、具有RS232接口，并能通對(duì)此接口的調(diào)測，可接入動(dòng)環(huán)，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心；11、工作電壓幅度廣18V至36V都可以正常使用，系統(tǒng)不會(huì)因?yàn)殡姵剡^渡放電而停
止工作。
權(quán)利要求1.ー種VRLA在線維護(hù)監(jiān)測儀，其特征在于包括MCU處理器、電壓采集模塊、用于對(duì)單個(gè)電池進(jìn)行切換接入電壓采集模塊的多路差分選擇串ロ、用于切換對(duì)單個(gè)電池進(jìn)行放電的多路均衡電路、脈沖修復(fù)模塊，所述MCU處理器連接多路差分選擇串ロ為其提供多路差分控制信號(hào)，控制多個(gè)電池循環(huán)地單個(gè)接入電壓采集模塊，電壓采集模塊將采集到電壓信號(hào)送給與其連接的MCU處理器，MCU處理器根據(jù)單個(gè)電池電壓控制與其連接的多路均衡電路對(duì)電池放電，MCU處理器連接的脈沖修復(fù)模塊,為其提供PWM控制信號(hào)，脈沖修復(fù)模塊輸入端與輸出點(diǎn)均與電池組連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種VRLA在線維護(hù)監(jiān)測儀，其特征在于還包括均與MCU處理器連接的RS232串ロ、Flash存儲(chǔ)器、用于檢測環(huán)境溫度的溫度傳感器、電流傳感器、液晶顯示器和聲報(bào)警單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種VRLA在線維護(hù)監(jiān)測儀，其特征在于所述電壓采集模塊包括順序連接的降壓電路、差分放大器、信號(hào)調(diào)理單元，所述降壓電路與多路差分選擇串ロ連接，所述信號(hào)調(diào)理單元與MCU處理器連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種VRLA在線維護(hù)監(jiān)測儀，其特征在于所述脈沖修復(fù)模塊包括順序連接的儲(chǔ)能模塊、升壓電路和脈沖修復(fù)驅(qū)動(dòng)電路，所述儲(chǔ)能模塊和升壓電路和脈沖修復(fù)驅(qū)動(dòng)電路均與MCU處理器連接，接受MCU處理器發(fā)出的PWM控制信號(hào)的控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的ー種VRLA在線維護(hù)監(jiān)測儀，其特征在于所述PWM控制信號(hào)頻率為 3kHz-8kHz。
專利摘要本實(shí)用新型涉及電池維護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種VRLA在線維護(hù)監(jiān)測儀。其旨在在于提供一種電池維護(hù)裝置，其包括MCU處理器、電壓采集模塊、用于對(duì)單個(gè)電池進(jìn)行切換接入電壓采集模塊的多路差分選擇串口、用于切換對(duì)單個(gè)電池進(jìn)行放電的多路均衡電路、脈沖修復(fù)模塊，MCU處理器連接多路差分選擇串口為其提供多路差分控制信號(hào)，控制多個(gè)電池循環(huán)地單個(gè)接入電壓采集模塊，電壓采集模塊將采集到電壓信號(hào)送給與其連接的MCU處理器，MCU處理器根據(jù)單個(gè)電池電壓控制與其連接的多路均衡電路對(duì)高電壓電池放電，MCU處理器連接的脈沖修復(fù)模塊，為其提供PWM控制信號(hào)。本實(shí)用新型用于電池使用狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和維護(hù)。
文檔編號(hào)H01M10/44GK202817131SQ20122040140
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月15日
發(fā)明者林坤 申請(qǐng)人:四川坤和科技有限公司