專利名稱：一種蓄電池健康狀態(tài)的在線檢測方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電池檢測領域，具體的說涉及該領域中的一種蓄電池健康狀態(tài)的在線檢測方法及裝置。
背景技術：
冗余電源設計是一種常見的電源設計方式，它是指系統(tǒng)將蓄電池與電源線路并聯(lián)連接到負載電路上，在電源線路正常的情況下，由電源線路為負載電路供電，并一直為蓄電池充電使其維持在容量飽和狀態(tài)；在電源線路中斷的情況下，則切換為蓄電池供電，這樣蓄電池只有在電源線路中斷的情況下才作為后備電源使用，為了確保蓄電池能正常工作，有必要檢測其健康狀態(tài)，避免出現(xiàn)在電源線路中斷后蓄電池無法正常工作的情況。隨著蓄電池的不斷充放電，其在飽和狀態(tài)下的容量會不斷降低，而內阻則不斷升 高，當內阻升高到一定程度時，與之相對應的飽和容量已經不能滿足負載電路的供電要求，即蓄電池的健康狀態(tài)為老化，需要更換，可見蓄電池的內阻可以間接反映蓄電池的健康狀態(tài)，但是如果蓄電池遭受電池穿刺等損壞，反而會引起蓄電池的內阻降低，因此僅憑電池內阻大小，并不能充分反映蓄電池的健康狀態(tài)。在某些應用蓄電池的工業(yè)領域，特別是在風力發(fā)電機及其各個部件的冗余電源設計中所使用的蓄電池，還沒有在保持蓄電池與負載電路連接，也就是在蓄電池在線的情況下，獲得蓄電池健康狀態(tài)的方法及裝置。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題，就是提供一種蓄電池健康狀態(tài)的在線檢測方法及裝置。為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下技術方案一種蓄電池健康狀態(tài)的在線檢測方法，(I)對蓄電池進行直流放電，放電一定時間以去除蓄電池的虛電壓后檢測蓄電池的電壓；(2)使用交流恒流發(fā)生裝置向蓄電池發(fā)出定頻率的交流信號，根據交流法測電池內阻的原理獲得蓄電池的內阻；(3)在一次檢測過程中，上述的(I)和(2)既可以同時進行，也可以以任意順序先后進行。 在一個優(yōu)選的實施例中，在開始檢測前以及在檢測的過程中，一旦接收到中斷檢測信號，就立即停止檢測。在一個優(yōu)選的實施例中，在開始檢測前需要斷開為蓄電池充電的充電電路。在一個優(yōu)選的實施例中，(I)中所述的放電時間為3-60秒。在一個優(yōu)選的實施例中，(I)中所得的蓄電池的電壓低于額定值一定范圍，則蓄電池存在損壞。
在一個優(yōu)選的實施例中，(2)中所獲得的蓄電池的內阻需要根據環(huán)境溫度進行校正。在一個優(yōu)選的實施例中，(2)中所得的蓄電池的內阻超過額定值一定范圍，則蓄電池存在老化。在一個優(yōu)選的實施例中，根據(2)中所得的蓄電池內阻，以及蓄電池內阻和容量的對應曲線，可以得到蓄電池的容量。一種蓄電池健康狀態(tài)的在線檢測裝置，該裝置包括與電源相連接的運算控制單元，該運算控制單元通過通信模塊與外部進行通信；可以控制充電電路斷開和接通的開關，該開關與運算控制單元相連接并受其控制；可以與蓄電池組成直流放電回路的直流放電單元，該直流放電單元包括負載和開關，該開關與運算控制單元相連接并受其控制；能夠發(fā)出定頻率的交流信號的交流恒流發(fā)生裝置，該交流恒流發(fā)生裝置與運算控制單元相連接并受其控制；測量單元，該測量單元包括電壓測量模塊、分別采集上述發(fā)生裝置的交流電壓信號 和蓄電池的交流電壓信號，并對兩者進行乘法運算的乘法器、與乘法器相連用來濾除運算結果中的交流電壓分量的低通濾波器；模數轉換單元，該單元把測量單元的測量結果轉換為數字信號后輸入運算控制單元。在一個優(yōu)選的實施例中，在乘法器和低通濾波器之間還包括有對運算結果進行放大的放大器。本發(fā)明的有益效果是 本發(fā)明公開了一種蓄電池健康狀態(tài)的在線檢測方法，把對蓄電池進行直流放電以檢測其是否存在電池穿刺等損壞和用交流法測蓄電池內阻結合起來，在保持蓄電池在線的情況下，準確反映蓄電池的健康狀態(tài)。為了配合上述的檢測方法，本發(fā)明還公開了一種蓄電池健康狀態(tài)的在線檢測裝置，增加了直流放電單元和測量單元，并用運算控制單元來對上述兩單元進行控制，從而實現(xiàn)了準確檢測蓄電池的健康狀態(tài)。


圖I是本發(fā)明實施例I所公開的在線檢測方法流程圖；圖2是本發(fā)明實施例4所公開的裝置的電路連接示意圖；圖3是本發(fā)明實施例4所公開的裝置的直流放電單元的電路連接示意圖；圖4是本發(fā)明實施例4所公開的裝置的交流法測蓄電池內阻部分的電路連接示意圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。實施例1，如圖I所示，本實施例公開了一種蓄電池健康狀態(tài)的在線檢測方法，該方法包括如下步驟在開始檢測前需要斷開為蓄電池充電的充電電路。
(I)對蓄電池進行直流放電，放電3秒以去除蓄電池的虛電壓后再檢測蓄電池的電壓，如果低于額定值95%,則蓄電池存在損壞；(2)使用交流恒流發(fā)生裝置向蓄電池發(fā)出定頻率的交流信號，根據交流法測電池內阻的原理，具體為分別采集發(fā)生裝置的交流電壓信號和蓄電池的交流電壓信號，并對兩者進行乘法運算，把該運算結果信號輸入低通濾波器濾除交流電壓分量，僅剩直流電壓分
量，利用f，其中I是上述定頻率的交流信號，A是交流信號I的信號幅度，V是上述的直流
電壓分量，得到蓄電池內阻，再根據環(huán)境溫度對該內阻值進行校正，如果校正后的內阻值超過額定值25%，則蓄電池存在老化；另外根據蓄電池內阻和容量的對應曲線，可以得到蓄電池的容量。(3)在一次檢測過程中，上述的步驟(I)和步驟(2)同時進行，如果檢測出蓄電池 存在損壞或者老化，說明蓄電池的健康狀態(tài)較差，用戶需要對其進行更換；如果沒有檢測出蓄電池存在損壞或者老化，說明蓄電池的健康狀態(tài)較好，用戶可以繼續(xù)使用。在開始檢測前以及在檢測的過程中，一旦接收到中斷檢測信號，就立即停止檢測。實施例2，本實施例公開了一種蓄電池健康狀態(tài)的在線檢測方法，該方法包括如下步驟在開始檢測前需要斷開為蓄電池充電的充電電路。(I)對蓄電池進行直流放電，放電60秒以去除蓄電池的虛電壓后再檢測蓄電池的電壓，如果低于額定值85%,則蓄電池存在損壞；(2)使用交流恒流發(fā)生裝置向蓄電池發(fā)出定頻率的交流信號，根據交流法測電池內阻的原理獲得蓄電池的內阻，再根據環(huán)境溫度對該內阻值進行校正，校正使用IEEE1188-1996附件C所公開的標準，如果校正后的內阻值超過額定值20 %，則蓄電池存在老化；另外根據蓄電池內阻和容量的對應曲線，可以得到蓄電池的容量。(3)在一次檢測過程中，先進行步驟(I)，再進行步驟(2)，如果檢測出蓄電池存在損壞或者老化，說明蓄電池的健康狀態(tài)較差，用戶需要對其進行更換；如果沒有檢測出蓄電池存在損壞或者老化，說明蓄電池的健康狀態(tài)較好，用戶可以繼續(xù)使用。在開始檢測前以及在檢測的過程中，一旦接收到中斷檢測信號，就立即停止檢測。實施例3，本實施例公開了一種蓄電池健康狀態(tài)的在線檢測方法，該方法包括如下步驟在開始檢測前需要斷開為蓄電池充電的充電電路。(I)對蓄電池進行直流放電，放電10秒以去除蓄電池的虛電壓后再檢測蓄電池的電壓，如果低于額定值90%,則蓄電池存在損壞；(2)使用交流恒流發(fā)生裝置向蓄電池發(fā)出定頻率的交流信號，根據交流法測電池內阻的原理獲得蓄電池的內阻，再根據環(huán)境溫度對該內阻值進行校正，如果校正后的內阻值超過額定值30%，則蓄電池存在老化；另外根據蓄電池內阻和容量的對應曲線，可以得到蓄電池的容量。(3)在一次檢測過程中，先進行步驟(2)，再進行步驟(I)，如果檢測出蓄電池存在損壞或者老化，說明蓄電池的健康狀態(tài)較差，用戶需要對其進行更換；如果沒有檢測出蓄電池存在損壞或者老化，說明蓄電池的健康狀態(tài)較好，用戶可以繼續(xù)使用。在開始檢測前以及在檢測的過程中，一旦接收到中斷檢測信號，就立即停止檢測。
實施例4，如圖2所示，本實施例公開了一種利用上述實施例1-3中任一實施例所公開方法對蓄電池健康狀態(tài)進行在線檢測的裝置，該裝置包括與電源相連接的運算控制單元I，該運算控制單元通過通信模塊2與外部進行通信，通信的內容包括接收中斷檢測信號以及輸出蓄電池的健康狀態(tài)信號；可以控制充電電路斷開和接通的開關3，該開關與運算控制單元相連接并受其控制；可以與蓄電池組成直流放電回路的直流放電單元4，如圖3所示，該直流放電單元包括負載41和開關42，該開關與運算控制單元I相連接并受其控制，所述的負載可以是與蓄電池連接的負載電路中的現(xiàn)成器件，以風力發(fā)電機的變槳系統(tǒng)為例，可以把電機作為負載使用；能夠發(fā)出定頻率的交流信號的交流恒流發(fā)生裝置5，該交流恒流發(fā)生裝置與運算 控制單元相連接并受其控制，在接收到運算控制單元發(fā)出的發(fā)送指令后即向蓄電池發(fā)出定頻率的交流信號；測量單元6，該測量單元包括用于測量蓄電池直流電壓值的電壓測量模塊61、分別采集上述發(fā)生裝置的交流電壓信號和蓄電池的交流電壓信號，并對兩者進行乘法運算的乘法器62、與乘法器相連用來濾除運算結果中的交流電壓分量的低通濾波器63 ;在乘法器和低通濾波器之間還包括有對運算結果進行放大的放大器64 ；模數轉換單元7，該單元把測量單元的測量結果轉換為數字信號后輸入運算控制單元I。運算控制單元與交流恒流發(fā)生裝置、測量單元、模數轉換單元之間的電路連接示意圖如圖4所示。運算控制單元可以根據上述實施例1-3中任一實施例所公開的檢測方法，控制上述的各個單元和模塊獲得測量結果并對所獲得的測量結果進行處理，最終得到蓄電池的健康狀態(tài)。
權利要求
1.一種蓄電池健康狀態(tài)的在線檢測方法，其特征在于 (1)對蓄電池進行直流放電，放電一定時間以去除蓄電池的虛電壓后檢測蓄電池的電壓； (2)使用交流恒流發(fā)生裝置向蓄電池發(fā)出定頻率的交流信號，根據交流法測電池內阻的原理獲得蓄電池的內阻； (3)在一次檢測過程中，上述的(I)和(2)既可以同時進行，也可以以任意順序先后進行。
2.根據權利要求I所述的蓄電池健康狀態(tài)的在線檢測方法，其特征在于在開始檢測前以及在檢測的過程中，一旦接收到中斷檢測信號，就立即停止檢測。
3.根據權利要求I所述的蓄電池健康狀態(tài)的在線檢測方法，其特征在于在開始檢測前需要斷開為蓄電池充電的充電電路。
4.根據權利要求I所述的蓄電池健康狀態(tài)的在線檢測方法，其特征在于(I)中所述的放電時間為3-60秒。
5.根據權利要求I所述的蓄電池健康狀態(tài)的在線檢測方法，其特征在于(1)中所得的蓄電池的電壓低于額定值一定范圍，則蓄電池存在損壞。
6.根據權利要求I所述的蓄電池健康狀態(tài)的在線檢測方法，其特征在于(2)中所獲得的蓄電池的內阻需要根據環(huán)境溫度進行校正。
7.根據權利要求I所述的蓄電池健康狀態(tài)的在線檢測方法，其特征在于(2)中所得的蓄電池的內阻超過額定值一定范圍，則蓄電池存在老化。
8.根據權利要求I所述的蓄電池健康狀態(tài)的在線檢測方法，其特征在于根據(2)中所得的蓄電池內阻，以及蓄電池內阻和容量的對應曲線，可以得到蓄電池的容量。
9.一種蓄電池健康狀態(tài)的在線檢測裝置，其特征在于，該裝置包括與電源相連接的運算控制單元，該運算控制單元通過通信模塊與外部進行通信；可以控制充電電路斷開和接通的開關，該開關與運算控制單元相連接并受其控制；可以與蓄電池組成直流放電回路的直流放電單元，該直流放電單元包括負載和開關，該開關與運算控制單元相連接并受其控制；能夠發(fā)出定頻率的交流信號的交流恒流發(fā)生裝置，該交流恒流發(fā)生裝置與運算控制單元相連接并受其控制；測量單元，該測量單元包括電壓測量模塊、分別采集上述發(fā)生裝置的交流電壓信號和蓄電池的交流電壓信號，并對兩者進行乘法運算的乘法器、與乘法器相連用來濾除運算結果中的交流電壓分量的低通濾波器；模數轉換單元，該單元把測量單元的測量結果轉換為數字信號后輸入運算控制單元。
10.根據權利要求9所述的蓄電池健康狀態(tài)的在線檢測裝置，其特征在于在乘法器和低通濾波器之間還包括有對運算結果進行放大的放大器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種蓄電池健康狀態(tài)的在線檢測方法，(1)對蓄電池進行直流放電，放電一定時間以去除蓄電池的虛電壓后檢測蓄電池的電壓；(2)使用交流恒流發(fā)生裝置向蓄電池發(fā)出定頻率的交流信號，根據交流法測電池內阻的原理獲得蓄電池的內阻；(3)在一次檢測過程中，上述的(1)和(2)既可以同時進行，也可以以任意順序先后進行。本發(fā)明公開的在線檢測方法，把對蓄電池進行直流放電以檢測其是否存在電池穿刺等損壞和用交流法測蓄電池內阻結合起來，在保持蓄電池在線的情況下，準確反映蓄電池的健康狀態(tài)。
文檔編號G01R31/36GK102955134SQ201210437050
公開日2013年3月6日 申請日期2012年10月27日 優(yōu)先權日2012年10月27日
發(fā)明者江顯平, 王謙, 鞏長義, 曲吉楨, 孫鵬飛, 席文靜 申請人:埃斯倍風電科技(青島)有限公司