在線實(shí)時(shí)電池監(jiān)控裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于測試蓄電池的電氣狀況，尤其是用于測試容量或充電狀態(tài)的
目.0
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)機(jī)變槳系統(tǒng)中，后備電池起著保護(hù)風(fēng)機(jī)在電網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)及時(shí)順槳的作用，但是在風(fēng)電運(yùn)行現(xiàn)場，由于電池狀態(tài)檢測不準(zhǔn)確，電池虧電不能及時(shí)被捕捉到，會使得風(fēng)機(jī)組處于危險(xiǎn)狀態(tài)而造成重大事故的發(fā)生。因此造成在實(shí)際使用時(shí)，往往需要提前更換電池組，增加了風(fēng)力發(fā)電的使用成本。
[0003]現(xiàn)有的風(fēng)電變槳后備電池組的電池監(jiān)控系統(tǒng)為分離式，即將電池組和電池監(jiān)控裝置分開放置，兩者通過較長線束連接。此時(shí)電池監(jiān)控裝置需通過較長線束與采樣電阻連接并采集系統(tǒng)電流值，由于線束的影響，通過這種方法只能檢測變槳電機(jī)工作時(shí)電池的放電電流并據(jù)此預(yù)測電池狀態(tài)，無法檢測待機(jī)狀態(tài)的毫安級別的電流(主要是逆變器的漏電流)。就整個(gè)系統(tǒng)來說，雖然待機(jī)狀態(tài)電流很小，但由于整個(gè)系統(tǒng)大部分時(shí)間處于待機(jī)狀態(tài)，從而導(dǎo)致了現(xiàn)有電池監(jiān)控系統(tǒng)對電池荷電狀態(tài)計(jì)算不準(zhǔn)確，無法實(shí)現(xiàn)對電池狀態(tài)的在線實(shí)時(shí)監(jiān)控。對于其他應(yīng)用蓄電池的工作場合，也存在著類似的問題，現(xiàn)有技術(shù)中為了準(zhǔn)確監(jiān)控電池狀態(tài)，不得不通過對電池進(jìn)行瞬態(tài)放電來獲取相關(guān)參數(shù)，既會造成電池的額外損耗，又因需要增加設(shè)備而提高了成本降低了系統(tǒng)整體可靠性。
[0004]因此提供一種能夠?qū)π铍姵亟M的狀態(tài)進(jìn)行在線實(shí)時(shí)監(jiān)控的電池監(jiān)控系統(tǒng)，成為現(xiàn)有技術(shù)中需要解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述問題，本發(fā)明提供新的電池監(jiān)控裝置，采用利用低阻值采樣電阻及新結(jié)構(gòu)的固定連接裝置的高精度雙邊檢流裝置及電池監(jiān)控模塊，可以對每塊蓄電池同時(shí)采用了雙邊補(bǔ)償式結(jié)構(gòu)。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案為提供一種在線實(shí)時(shí)電池監(jiān)控裝置，所述監(jiān)控裝置包括電池監(jiān)控模塊、采樣電阻與固定裝置，其特征在于:
[0007]I)所述電池監(jiān)控模塊包括電流檢測模塊；
[0008]2)所述固定裝置包括金屬材料制成的負(fù)載端連接板與電池端連接板，所述采樣電阻兩端分別連接負(fù)載端連接板與電池端連接板的一端，電池端連接板的另一端直接連接在電池輸出端子上，負(fù)載端連接板的另一端與負(fù)載電路一端連接，所述電流檢測模塊的檢測端直接與采樣電阻連接。
[0009]所述采樣電阻的阻值范圍為100-500 μ Ω。
[0010]所述金屬材料優(yōu)選為銅、銀、鋁的一種，優(yōu)選為銅。
[0011]優(yōu)選在固定裝置外表面包覆絕緣層。
[0012]所述的電池監(jiān)控裝置，還包括信號處理模塊，所述信號處理模塊包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，并通過ADC將電流檢測模塊檢測得到的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。
[0013]所述電池監(jiān)控裝置還包括電壓檢測模塊，溫度檢測模塊，所述電壓檢測模塊的檢測端與電池兩端相連，溫度檢測模塊用于檢測電池的的環(huán)境溫度，電壓檢測模塊，溫度檢測模塊的檢測信號輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連，
[0014]所述的電池監(jiān)控裝置，其特征是采用雙邊補(bǔ)償機(jī)制，即包括兩組分別安裝在電池的正負(fù)極的電池監(jiān)控模塊、采樣電阻與固定裝置。
[0015]本發(fā)明提供的應(yīng)用于風(fēng)電變槳后備電池組的在線實(shí)時(shí)電池監(jiān)控裝置具有以下有益效果，
[0016]I)采用了極低阻值的采樣電阻，并且在結(jié)構(gòu)上將采樣電阻與電池監(jiān)控模塊中的電流檢測模塊的檢測端直接連接后再通過與低電阻率金屬材料制成的固定裝置直接與電池電極相連，避免了現(xiàn)有技術(shù)中采用線束連接采樣電阻與電池監(jiān)控模塊中的電流檢測模塊的檢測端造成干擾從而無法對電池待機(jī)狀態(tài)的毫安級別的電流進(jìn)行監(jiān)控的問題。
[0017]2)采用雙邊補(bǔ)償機(jī)制，即通過在電池的正負(fù)極各安裝一組電池監(jiān)控模塊、采樣電阻與固定裝置，避免了僅對單邊進(jìn)行檢測時(shí)一旦監(jiān)控裝置出現(xiàn)故障造成整個(gè)電池管理系統(tǒng)無法運(yùn)行。
[0018]3)用于監(jiān)控高電壓電池組系統(tǒng)(如風(fēng)電的12V*18的電池組)時(shí)，避免了采集導(dǎo)線可能會引入高壓到電池管理系統(tǒng)的危險(xiǎn)。
[0019]4)本發(fā)明提供的電池監(jiān)控裝置可以應(yīng)用于如風(fēng)電變槳后備電池組等多種工作場合，在應(yīng)用風(fēng)電變槳后備電池組時(shí)，可以對負(fù)載(即順槳電機(jī))工作及待機(jī)狀態(tài)的工作電流和待機(jī)電流(系統(tǒng)漏電流，主要是逆變器的漏電流)進(jìn)行在線實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而能夠更準(zhǔn)確的預(yù)測電池的剩余電量及剩余容量，與現(xiàn)有的電池監(jiān)控裝置相比，可以不需要引入其他設(shè)備也不需要停機(jī)或者對電池進(jìn)行瞬態(tài)放電的情況下實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的判斷蓄電池是否需要充電或更換，還能避免現(xiàn)有電池監(jiān)控裝置中普遍存在的為了避免電池容量不足而采取提前更換蓄電池的控制策略帶來的浪費(fèi)。
【附圖說明】
[0020]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0021]圖1為實(shí)施例1提供的在線實(shí)時(shí)電池監(jiān)控裝置的硬件結(jié)構(gòu)示意圖
[0022]圖2為實(shí)施例1提供的在線實(shí)時(shí)電池監(jiān)控裝置的固定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖
[0023]圖3為采用實(shí)施例1提供的在線實(shí)時(shí)電池監(jiān)控裝置的電池管理系統(tǒng)的工作流程圖
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0025]實(shí)施例1
[0026]本實(shí)施例提供的一種應(yīng)用于風(fēng)電變槳后備電池組的在線實(shí)時(shí)電池監(jiān)控裝置，所述監(jiān)控裝置包括電池監(jiān)控模塊、采樣電阻與固定裝置，
[0027]所述電池監(jiān)控模塊包括電流檢測模塊31、電壓檢測模塊32，溫度檢測模塊33及信號處理模塊30 ;所述信號處理模塊包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器301 (ADC)
[0028]電流監(jiān)控模塊中的電流檢測模塊的檢測端直接與采樣電阻連接，并將電流檢測模塊的檢測信號輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連，電壓檢測模塊，溫度檢測模塊的檢測信號輸出端也與模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連
[0029]所述的信號處理模塊通過ADC將電流檢測模塊、電壓檢測模塊，溫度檢測模塊檢測得到的模擬量信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字量信號，
[0030]本實(shí)施例中信號處理模塊采用16bitMCU，其內(nèi)部集成了 ADC與網(wǎng)絡(luò)總線端口 302 ；電流檢測模塊、電壓檢測模塊，溫度檢測模塊均與信號處理模塊中的ADC端口連接，經(jīng)過ADC轉(zhuǎn)化的信號經(jīng)網(wǎng)絡(luò)總線端口 302傳輸至其他控制模塊。
[0031]所述電流監(jiān)控模塊硬件結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。
[0032]所述固定裝置結(jié)構(gòu)如圖2所示，所述的固定裝置包括銅制成的負(fù)載端連接板I與電池端連接板2，所述采樣電阻(圖中未畫出)兩端分別連接負(fù)載端連接板與電池端連接板的一端，電池端連接板的另一端通過金屬卡扣21直接連接在電池輸出端子上，負(fù)載端連接板的另一端通過螺栓孔11與負(fù)載電路一端連接，所述電流檢測模塊的檢測端直接與采樣電阻連接，所述電流監(jiān)控模塊的元器件安裝在集成電路板4上，所述集成電路板位于負(fù)載端連接板I與電池端連接板2之間。
[0033]采用雙邊補(bǔ)償機(jī)制，即在電池的正負(fù)極各安裝一組電池監(jiān)控模塊、采樣電阻與固定裝置，
[0034]本實(shí)施例中采樣阻值為500 μ Ω，
[0035]所檢測的風(fēng)電變槳后備電池組為12ν*18的鉛酸蓄電池，在接入負(fù)載的情況下，額定工作電流15Α，待機(jī)電流(系統(tǒng)漏電流)ImA
[0036]經(jīng)過實(shí)際測試，本實(shí)施例提供的電池監(jiān)控模塊既能對該風(fēng)電變槳后備電池組的工作電流進(jìn)行監(jiān)控，又能對其待機(jī)電流進(jìn)行監(jiān)控。
[0037]本實(shí)施例中其他控制模塊包括電池管理系統(tǒng)，所述電池管理系統(tǒng)用于處理電池監(jiān)控模塊輸出的各種信號，并對電池當(dāng)前的狀態(tài)進(jìn)行判斷，并結(jié)合現(xiàn)有參數(shù)估算出電池的SOC、SOF、SOH等有關(guān)電池狀態(tài)的參數(shù)，據(jù)此判斷電池組是否能夠滿足順槳要求并及時(shí)給出故障信息。
[0038]采用的本實(shí)施例提供的電池監(jiān)控裝置的電池管理系統(tǒng)的工作流程圖如圖3所示，所述工作流程包括以下步驟:
[0039]I)、電池監(jiān)控裝置開始工作，首先定義并初始化參數(shù)；
[0040]2)、電流檢測模塊、電壓檢測模塊，溫度檢測模塊分別檢測得到通過采樣電阻的電流值、電池的輸出電壓值以及環(huán)境溫度值的模擬信號
[0041]3)通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)將步驟2)得到的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(A/D轉(zhuǎn)換)
[0042]4)將步驟3)的數(shù)字信號傳輸至電池管理系統(tǒng)中并據(jù)此估算SOC、SOF、SOH等有關(guān)電池狀態(tài)的參數(shù)；
[0043]5)分析數(shù)據(jù)信息，將步驟4)估算SOC、SOF、SOH等參數(shù)和通過A/D轉(zhuǎn)換得到的溫度、電流、電壓信號結(jié)合起來進(jìn)行分析，首先判斷雙邊(即分別連接在電池正負(fù)極的)電池監(jiān)控模塊得到的檢測信號及依據(jù)檢測信號估算的SOC、SOF、SOH等參數(shù)是否基本一致，若不一致則顯示故障信息；若判定為基本一致進(jìn)入下一步驟；
[0044]所述基本一致的判定標(biāo)準(zhǔn)為單向信號或參數(shù)偏差不超過5%，若偏差超過5%則判定為不一致；
[0045]6)將經(jīng)過步驟5)確認(rèn)基本一致的雙邊檢測信號及依據(jù)估算的SOC、SOF、SOH等參數(shù)作為判斷電池電量是否達(dá)到使用要求的依據(jù)參數(shù)，經(jīng)過計(jì)算若剩余電量能夠達(dá)到使用要求則報(bào)告正常信息，若無法達(dá)到則輸出故障信息。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種在線實(shí)時(shí)電池監(jiān)控裝置，所述監(jiān)控裝置包括電池監(jiān)控模塊、采樣電阻與固定裝置，其特征在于: 1)所述電池監(jiān)控模塊包括電流檢測模塊； 2)所述固定裝置包括金屬材料制成的負(fù)載端連接板與電池端連接板，所述采樣電阻兩端分別連接負(fù)載端連接板與電池端連接板的一端，電池端連接板的另一端直接連接在電池輸出端子上，負(fù)載端連接板的另一端與負(fù)載電路一端連接，所述電流檢測模塊的檢測端直接與采樣電阻連接。
2.如權(quán)利要求1所述的電池監(jiān)控裝置其特征是所述采樣電阻的阻值范圍為100-500 μ Ω。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電池監(jiān)控裝置，其特征是還包括信號處理模塊，所述信號處理模塊包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器，并通過ADC將電流檢測模塊檢測得到的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。
4.如權(quán)利要求4所述電池監(jiān)控裝置，其特征是還包括電壓檢測模塊，溫度檢測模塊，所述電壓檢測模塊的檢測端與電池兩端相連，溫度檢測模塊用于檢測電池的的環(huán)境溫度，電壓檢測模塊，溫度檢測模塊的檢測信號輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連。
5.如權(quán)利要求1、2、4任一所述的電池監(jiān)控裝置，其特征是包括兩組分別安裝在電池正負(fù)極的電池監(jiān)控模塊、采樣電阻與固定裝置。
6.如權(quán)利要求3所述的電池監(jiān)控裝置，其特征是包括兩組分別安裝在電池正負(fù)極的電池監(jiān)控模塊、采樣電阻與固定裝置。
【專利摘要】在線實(shí)時(shí)電池監(jiān)控裝置，所述監(jiān)控裝置包括電池監(jiān)控模塊、采樣電阻與固定裝置，其特征在于：1)所述電池監(jiān)控模塊包括電流檢測模塊；2)所述固定裝置包括金屬材料制成的負(fù)載端連接板與電池端連接板，所述采樣電阻兩端分別連接負(fù)載端連接板與電池端連接板的一端，電池端連接板的另一端直接連接在電池輸出端子上，負(fù)載端連接板的另一端與負(fù)載電路一端連接，所述電流檢測模塊的檢測端直接與采樣電阻連接。
【IPC分類】G01R31-36
【公開號】CN104820192
【申請?zhí)枴緾N201510213452
【發(fā)明人】李練兵, 唐會莉, 楊鵬, 李向杰
【申請人】河北工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年4月29日