專利名稱：蓄電池組遠(yuǎn)程放電控制系統(tǒng)、監(jiān)控單元裝置及檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，尤其涉及一種蓄電池組遠(yuǎn)程放電控制系統(tǒng)、蓄電池組監(jiān)控單元裝置以及蓄電池組的在線檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
蓄電池組作為通信行業(yè)中基站、機(jī)房的后備電源供電系統(tǒng)，起到非常重要的作用， 其保證了通信設(shè)備的不間斷工作。因此對(duì)蓄電池組的監(jiān)控和維護(hù)，從而保障整個(gè)通信系統(tǒng)的可靠性，具有非常重大的意義。蓄電池的管理和維護(hù)工作是十分費(fèi)時(shí)費(fèi)力的事情，蓄電池沒(méi)有經(jīng)過(guò)較好的維護(hù)， 往往會(huì)提前進(jìn)入報(bào)廢期。目前蓄電池的維護(hù)需要維護(hù)人員親自到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行放電測(cè)試，檢測(cè)故障電池，大大消耗了人力、時(shí)間。因此對(duì)蓄電池的智能化維護(hù)和管理顯得尤為重要。在市電故障的情況下，運(yùn)維人員需要掌握蓄電池組可利用的放電時(shí)間，提前做好防掉電準(zhǔn)備。預(yù)知放電時(shí)間需要準(zhǔn)確預(yù)知蓄電池組的當(dāng)前放電剩余容量。當(dāng)前剩余容量估算的方法公開(kāi)的有多種。有一種需要通過(guò)大電流來(lái)放電測(cè)試，通過(guò)獲取的電壓值與原來(lái)存儲(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)值比較，從而獲取對(duì)應(yīng)的蓄電池組的剩余容量。但是該方法需要將蓄電池組脫離實(shí)際負(fù)載來(lái)進(jìn)行測(cè)試，比較麻煩；而且隨著電池使用年限的增多， 電池的性能就會(huì)偏離原來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)應(yīng)的容量關(guān)系值，這樣累積誤差會(huì)越來(lái)越大，精度難以保證。內(nèi)阻法來(lái)測(cè)量單體對(duì)應(yīng)的容量，內(nèi)阻與容量并沒(méi)有嚴(yán)格的線性關(guān)系，只是具有一定的相關(guān)性。內(nèi)阻測(cè)量需要逐個(gè)檢測(cè)單體，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。檢測(cè)的結(jié)果與人為的因素關(guān)系比較密切，操作不當(dāng)就會(huì)誤判為故障電池。而實(shí)際的故障電池從嚴(yán)格意義上來(lái)講，需要通過(guò)放電過(guò)程準(zhǔn)確檢測(cè)，從而知道實(shí)際容量。專利號(hào)W097. 41448估算蓄電池的剩余容量，通過(guò)獲取3條不同負(fù)載電流下的放電曲線，進(jìn)行歸一化處理，得到不同負(fù)載電流下的電壓-容量的對(duì)應(yīng)關(guān)系。在實(shí)際放電的過(guò)程中，根據(jù)負(fù)載電流的范圍選擇最接近的已知電流曲線，按照線性內(nèi)插的方法得出電壓-剩余容量的對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而估算出剩余容量。該方法首先要獲得大量的曲線數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，獲取數(shù)據(jù)復(fù)雜；通過(guò)內(nèi)插法進(jìn)行估算依據(jù)選擇的放電曲線，本身就存在的誤差較大。另外由于該專利沒(méi)有考慮蓄電池的老化，所以其所測(cè)到的數(shù)據(jù)隨著蓄電池使用年限的增加誤差會(huì)越來(lái)越大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種蓄電池組遠(yuǎn)程放電控制系統(tǒng)，可對(duì)蓄電池組放電測(cè)試進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，能夠快速查詢蓄電池組的相關(guān)信息，為維護(hù)提供更可靠依據(jù)。本發(fā)明的另一目的在于提供一種蓄電池組監(jiān)控單元裝置以及蓄電池組的在線測(cè)試方法，能夠方便、快速、準(zhǔn)確地估算出蓄電池組的剩余容量。本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種蓄電池組監(jiān)控單元裝置，包括依次連接的采集接口防雷單元、多路開(kāi)關(guān)單元、用以進(jìn)行信號(hào)放大處理的信號(hào)調(diào)理電路、用以進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換處理的A/D采集轉(zhuǎn)換電路、CPU處理器單元、通信接口單元，還包括驅(qū)動(dòng)電路、溫度傳感器單元和電流傳感器單元；其中，
所述驅(qū)動(dòng)電路，連接于CPU處理器單元與多路開(kāi)關(guān)單元之間，用于實(shí)現(xiàn)CPU處理器單元與多路開(kāi)關(guān)單元的接口；
所述溫度傳感器單元和電流傳感器單元均與蓄電池組連接，分別用以采集蓄電池組的標(biāo)示溫度和放電電流；
所述采集接口防雷單元，同時(shí)與溫度傳感器單元、電流傳感器單元、蓄電池組的電壓采集端口連接，用以對(duì)采集接口進(jìn)行防雷保護(hù)并將來(lái)自電流傳感器單元、電壓采集端口和溫度傳感器單元的模擬信號(hào)傳輸至多路開(kāi)關(guān)單元；
所述多路開(kāi)關(guān)單元，由CPU處理器單元通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行控制，將所述模擬信號(hào)分時(shí)傳輸至信號(hào)調(diào)理電路，經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路、A/D采集轉(zhuǎn)換電路處理后傳輸至CPU處理器單元； 所述CPU處理器單元，用以根據(jù)采集數(shù)據(jù)(即從所接收到的模擬信號(hào)中獲取，包括溫度傳感器單元所采集的標(biāo)示溫度、電流傳感器單元所采集的放電電流、以及蓄電池組的單體電壓和總電壓)繪制本次放電曲線，通過(guò)對(duì)比本次放電曲線和相同負(fù)載下繪制的歷史放電曲線以計(jì)算得出蓄電池組的老化率，再根據(jù)老化率、歷史放電曲線以及本次放電曲線計(jì)算得出所需的測(cè)試數(shù)據(jù)，并將測(cè)試數(shù)據(jù)通過(guò)通訊接口單元上報(bào)。其中，所述信號(hào)調(diào)理電路包括
信號(hào)放大電路，用于將多路開(kāi)關(guān)單元輸出的模擬信號(hào)放大至A/D轉(zhuǎn)換器的輸入電壓范圍內(nèi)；
信號(hào)隔離電路，用于實(shí)現(xiàn)信號(hào)放大電路輸出的模擬信號(hào)與后級(jí)電路的隔離； 低通濾波電路，用于濾除信號(hào)隔離電路輸出的模擬信號(hào)中的高頻成分。一種蓄電池組遠(yuǎn)程放電控制系統(tǒng)，包括網(wǎng)管中心、協(xié)議轉(zhuǎn)換控制器、開(kāi)關(guān)電源以及如上所述的蓄電池組監(jiān)控單元裝置，其中，
所述網(wǎng)管中心，用于負(fù)責(zé)向協(xié)議轉(zhuǎn)換控制器發(fā)送攜帶放電截止條件信息的啟動(dòng)遠(yuǎn)程放電測(cè)試命令，以及接收協(xié)議轉(zhuǎn)換控制器上報(bào)的測(cè)試數(shù)據(jù)并顯示；
所述協(xié)議轉(zhuǎn)換控制器，用于在接收到啟動(dòng)遠(yuǎn)程放電測(cè)試命令時(shí)向開(kāi)關(guān)電源發(fā)送放電開(kāi)始命令，并根據(jù)放電截止條件向開(kāi)關(guān)電源發(fā)送放電結(jié)束命令；接收蓄電池組監(jiān)控單元裝置上報(bào)的測(cè)試數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)發(fā)給網(wǎng)管中心；
所述開(kāi)關(guān)電源，用于根據(jù)放電開(kāi)始/結(jié)束命令控制蓄電池組的放電過(guò)程； 所述蓄電池組監(jiān)控單元裝置，用于在蓄電池組的放電過(guò)程中，采集記錄蓄電池組的單體電壓、總電壓、放電電流以及標(biāo)示溫度并實(shí)時(shí)上報(bào)，據(jù)此繪制本次放電曲線、實(shí)時(shí)計(jì)算蓄電池組在當(dāng)前標(biāo)示溫度下放出的容量并將該容量值換算為基準(zhǔn)溫度下的容量值，同時(shí)，比較本次放電曲線和相同負(fù)載下繪制的歷史放電曲線以實(shí)時(shí)更新計(jì)算蓄電池組的老化率；在放電結(jié)束時(shí)根據(jù)最終更新的老化率、歷史放電曲線對(duì)應(yīng)的蓄電池組總?cè)萘恳约氨敬畏烹娗€計(jì)算得出所需的測(cè)試數(shù)據(jù)，并將測(cè)試數(shù)據(jù)上報(bào)給協(xié)議轉(zhuǎn)換控制器。其中，所述網(wǎng)管中心與協(xié)議轉(zhuǎn)換控制器之間采用2M時(shí)隙網(wǎng)/IP網(wǎng)絡(luò)傳輸方式或者無(wú)線傳輸方式進(jìn)行通信。其中，所述協(xié)議轉(zhuǎn)換控制器與蓄電池組監(jiān)控單元裝置之間采用RS232/422/485串行方式或者無(wú)線傳輸方式進(jìn)行通信。一種蓄電池組的在線檢測(cè)方法，所測(cè)試數(shù)據(jù)包括蓄電池組的剩余容量，該方法包括
啟動(dòng)待檢測(cè)的蓄電池組的放電過(guò)程；
在蓄電池組的放電過(guò)程中，同時(shí)進(jìn)行以下操作采集記錄蓄電池組的單體電壓、總電壓、放電電流以及標(biāo)示溫度，據(jù)此繪制反映總電壓和放電電流關(guān)系的本次放電曲線；實(shí)時(shí)計(jì)算蓄電池組在當(dāng)前標(biāo)示溫度下放出的容量，并將該容量值換算為基準(zhǔn)溫度下的容量值；比較本次放電曲線和相同負(fù)載下繪制的放電深度最深的歷史放電曲線以實(shí)時(shí)計(jì)算并更新蓄電池組的老化率；
在放電結(jié)束時(shí)根據(jù)最終更新的老化率、歷史放電曲線對(duì)應(yīng)的蓄電池組總?cè)萘坑?jì)算本次測(cè)試開(kāi)始時(shí)蓄電池組的實(shí)際總?cè)萘?，再根?jù)該實(shí)際總?cè)萘?、本次放電曲線、放出的容量信息計(jì)算得到所需的測(cè)試數(shù)據(jù)。其中，在所述放電過(guò)程中，控制蓄電池組的放電深度大于15%。其中，在蓄電池組的放電過(guò)程中，每隔預(yù)設(shè)的放電時(shí)間間隔或者總電壓每下降預(yù)
設(shè)的幅度時(shí)，按照公式計(jì)算蓄電池組的老化本 S中，C1為當(dāng)前總電壓V/放電時(shí)
間T下本次蓄電池組在基準(zhǔn)溫度下放出的容量值，C2為該電壓V/放電時(shí)間T下歷史數(shù)據(jù)中查得的蓄電池組在基準(zhǔn)溫度下放出的容量值。其中，所述蓄電池組的剩余容量的計(jì)算方法為
先根據(jù)公式C3 =C4 計(jì)算出本次放電開(kāi)始時(shí)蓄電池組的實(shí)際總?cè)萘緾3;其中，C4為所述歷史放電曲線對(duì)應(yīng)的蓄電池組總?cè)萘?，P為蓄電池組的老化率；
然后根據(jù)公式 = C3，將C3換算到當(dāng)前標(biāo)示溫度t下的容量Ct ；其中，K
是溫度系數(shù)，h為基準(zhǔn)溫度；
最后根據(jù)公式C5 = G-C6計(jì)算出當(dāng)前蓄電池組的剩余容量C5;其中，C6為當(dāng)前蓄電池
組在當(dāng)前標(biāo)示溫度下已經(jīng)放出的容量值。本發(fā)明實(shí)施例與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果在于
1)采用本發(fā)明，維護(hù)人員可對(duì)蓄電池組進(jìn)行遠(yuǎn)程放電測(cè)試，不僅簡(jiǎn)單方便，不用脫離負(fù)載來(lái)進(jìn)行測(cè)試，而且能夠迅速地查詢蓄電池組的各種測(cè)試數(shù)據(jù)，為維護(hù)提供了可靠的依據(jù)；
2)本發(fā)明所提供的測(cè)試數(shù)據(jù)的估算方法簡(jiǎn)單快速，而且克服了蓄電池組的老化問(wèn)題， 提高了估算的精確度。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的蓄電池組監(jiān)控單元裝置結(jié)構(gòu)圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的信號(hào)調(diào)理電路的組成框圖。圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的信號(hào)隔離電路的組成框圖。圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的蓄電池組遠(yuǎn)程放電控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的蓄電池組放電剩余容量的在線測(cè)試方法流程。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。請(qǐng)參閱圖1所示的蓄電池組監(jiān)控單元裝置030的結(jié)構(gòu)框圖。本實(shí)施例中，蓄電池組監(jiān)控單元裝置030包括采集接口防雷單元130、溫度傳感器單元110、電流傳感器單元 120、多路開(kāi)關(guān)單元140、驅(qū)動(dòng)電路170、信號(hào)調(diào)理電路150、A/D采集轉(zhuǎn)換電路160、CPU處理器單元180、通信接口單元190、供電單元200。其各個(gè)組成部分的功能分別如下所述。溫度傳感器單元110 用來(lái)貼在蓄電池組的單體表面上，測(cè)量其標(biāo)示溫度；可采用專用的集成溫度傳感器，例如數(shù)字單總線溫度傳感器DS1820(此時(shí)輸出的信號(hào)為數(shù)字信號(hào)， 則可直接輸出給CPU處理器單元180進(jìn)行處理)，也可以使用模擬溫度傳感器AD590 (此時(shí)輸出的信號(hào)為模擬信號(hào)，則需經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路150和A/D采集轉(zhuǎn)換電路160處理后再傳輸給CPU處理器單元180，圖1中以此連接方式為例)等。電流傳感器單元120 用來(lái)測(cè)量蓄電池組的充放電電流值；采用霍爾電流傳感器， 在應(yīng)用時(shí)安裝于蓄電池組的母線排連接線纜上。采集接口防雷單元130 直接與蓄電池組的電壓采集端口相連接，還與溫度傳感器單元110、電流傳感器單元120的信號(hào)輸出端口連接；主要是對(duì)設(shè)備硬件內(nèi)部電路進(jìn)行保護(hù)，防止因遭受雷擊而損害設(shè)備，可采用的保護(hù)器件有PTC熱敏電阻、大功率電阻、壓敏電阻、放電管的組合，能夠有效防止外部高壓、大電流所造成的損害；在應(yīng)用時(shí)，采集接口防雷單元130若采用大功率電阻與壓敏電阻的組合，則與單體電壓測(cè)量端口連接，該電阻的阻值大概5Ω 50Ω之間，這樣既保證了采集信號(hào)的精度，又起到了很好的防雷效果。；
驅(qū)動(dòng)電路170 實(shí)現(xiàn)CPU處理器單元180與多路開(kāi)關(guān)單元140的接口，增強(qiáng)CPU處理器單元180對(duì)多路開(kāi)關(guān)單元140的驅(qū)動(dòng)能力。多路開(kāi)關(guān)單元140 由CPU處理器單元180通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路170進(jìn)行控制，將各種模擬信號(hào)分時(shí)輸出到后級(jí)的信號(hào)調(diào)理電路150 ；多路開(kāi)關(guān)單元140由光電繼電器開(kāi)關(guān)和模擬開(kāi)關(guān)組合，光電繼電器開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)了模擬信號(hào)與數(shù)字控制信號(hào)的隔離。信號(hào)調(diào)理電路150 實(shí)現(xiàn)把外部輸入的模擬信號(hào)調(diào)整到A/D轉(zhuǎn)換器所要求的采集電壓范圍之內(nèi)，可以在0 5 V范圍之內(nèi)。A/D采集轉(zhuǎn)換電路160 用于將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)，由CPU處理器單元180 來(lái)讀取該數(shù)字信號(hào)數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理；A/D采集轉(zhuǎn)換電路160采用分辨率位數(shù)較高的器件，保證了轉(zhuǎn)換的精度。CPU處理器單元180 用于接收處理協(xié)議轉(zhuǎn)換控制器020的命令；讀取經(jīng)A/D采集轉(zhuǎn)換電路160處理后的單體電壓、總電壓、放電電流，標(biāo)示溫度，根據(jù)這些采集數(shù)據(jù)進(jìn)行放電曲線的繪制和測(cè)試數(shù)據(jù)的計(jì)算，并進(jìn)行測(cè)試數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)上報(bào)。通信接口單元190 負(fù)責(zé)蓄電池組監(jiān)控單元裝置030與協(xié)議轉(zhuǎn)換控制器020之間的通訊，將測(cè)試數(shù)據(jù)(包括采集的單體電壓、總電壓、充放電電流、蓄電池組標(biāo)示溫度、蓄電池組均浮充狀態(tài)、放電剩余容量、放電剩余時(shí)間、落后單體等)實(shí)時(shí)傳輸給協(xié)議轉(zhuǎn)換控制器，由其上報(bào)到網(wǎng)管中心；通信接口單元190可以采取無(wú)線傳輸和有線傳輸多種方式，本實(shí)施例采用RS422串行通信方式。供電單元200 負(fù)責(zé)給蓄電池組監(jiān)控單元裝置030提供電源，包括模擬電路的電源、數(shù)字電路部分電源，其中模擬電源與數(shù)字電源之間采取隔離，降低共模干擾。如圖2所示，上述的信號(hào)調(diào)理電路150包括了信號(hào)放大電路210、信號(hào)隔離電路 220、低通濾波電路230三部分。其中，信號(hào)放大電路210用于將外部輸入的模擬電壓信號(hào)放大至A/D轉(zhuǎn)換器要求的輸入電壓范圍之內(nèi)，利用高精度的運(yùn)輸放大器來(lái)實(shí)現(xiàn)，其放大電路中反饋電阻選用高精度的金屬膜電阻器，從而保證了信號(hào)無(wú)失真的通過(guò)，保持原始信號(hào)。模擬信號(hào)隔離電路220用于實(shí)現(xiàn)外部輸入的模擬電壓信號(hào)與電路內(nèi)部的隔離，有效隔離外部的共模干擾信號(hào)，可采用線性光耦進(jìn)行隔離，保證采集輸入信號(hào)的精度。低通濾波電路230主要把模擬信號(hào)中的高頻成分有效濾除掉，提高模擬信號(hào)采集的精度。請(qǐng)參閱圖3所示的模擬信號(hào)隔離電路220的結(jié)構(gòu)框圖，上述的模擬信號(hào)隔離電路 220又由高精度的線性光耦320、溫漂小的電壓基準(zhǔn)源300、電壓基準(zhǔn)源330、低噪聲的運(yùn)放電路310、運(yùn)放電路340、隔離電源模塊350組成。其中，隔離電源模塊350為線性光耦兩端的運(yùn)放電路310和運(yùn)放電路320供電隔離開(kāi)來(lái)，保證信號(hào)徹底前后級(jí)隔離；電壓基準(zhǔn)源300為運(yùn)放電路310提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的參考源，使得運(yùn)放電路310把輸入信號(hào)調(diào)理得更精確(因?yàn)楦綦x的緣故，所以在線性光耦之后又專門(mén)提供一個(gè)電壓基準(zhǔn)源330);運(yùn)放電路310和運(yùn)放電路340就是為了實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào)與輸出信號(hào)的比例換算關(guān)系，本實(shí)施例采用了 1:1的換算關(guān)系。請(qǐng)參閱圖4，該圖所示為本實(shí)施例中蓄電池組遠(yuǎn)程放電控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，包括遠(yuǎn)端的網(wǎng)管中心010、協(xié)議轉(zhuǎn)換控制器020、蓄電池組監(jiān)控單元裝置030、開(kāi)關(guān)電源040。其中，網(wǎng)管中心010 負(fù)責(zé)接收遠(yuǎn)端蓄電池組監(jiān)控單元裝置030上報(bào)的測(cè)試信息， 包括蓄電池組的剩余容量、蓄電池組的剩余放電時(shí)間、蓄電池組中的落后單體、蓄電池組的充放電狀態(tài)、蓄電池組的單體電壓、蓄電池組的總電壓、蓄電池組的充放電電流、蓄電池組的標(biāo)示溫度值；負(fù)責(zé)將接收的測(cè)試信息進(jìn)行人性化的界面顯示，方便用戶操作、查詢，便于對(duì)蓄電池組進(jìn)行維護(hù)工作；負(fù)責(zé)向協(xié)議轉(zhuǎn)換控制器020發(fā)送啟動(dòng)遠(yuǎn)程放電測(cè)試命令，同時(shí)配置放電保護(hù)參數(shù)(包括放電終止電壓、放電保護(hù)時(shí)長(zhǎng)、放電終止剩余容量等參數(shù))，確保遠(yuǎn)程放電的安全、可靠。協(xié)議轉(zhuǎn)換器020 負(fù)責(zé)接收網(wǎng)管中心010的各種命令及參數(shù)，當(dāng)收到遠(yuǎn)程放電測(cè)試命令時(shí)，向開(kāi)關(guān)電源040發(fā)送放電測(cè)試開(kāi)始命令，從而控制蓄電池組開(kāi)始放電；接收蓄電池組監(jiān)控單元裝置030上報(bào)的測(cè)試信息并將其轉(zhuǎn)發(fā)給網(wǎng)管中心010，并根據(jù)測(cè)試信息和放電保護(hù)參數(shù)判斷當(dāng)前是否滿足放電截止條件，若滿足，則向開(kāi)關(guān)電源040發(fā)送放電測(cè)試結(jié)束命令。開(kāi)關(guān)電源040 用以為基站各設(shè)備供電，并根據(jù)協(xié)議轉(zhuǎn)換器020的放電測(cè)試開(kāi)始命令和放電測(cè)試結(jié)束命令控制蓄電池組的放電過(guò)程。蓄電池組監(jiān)控單元裝置030 其結(jié)構(gòu)如圖1所示，負(fù)責(zé)在蓄電池組的放電過(guò)程中， 實(shí)時(shí)采集蓄電池組的單體電壓、總電壓、放電電流、標(biāo)示溫度，據(jù)此繪制本次放電曲線、實(shí)時(shí)
8計(jì)算蓄電池組在當(dāng)前標(biāo)示溫度下放出的容量并將該容量值換算為基準(zhǔn)溫度下的容量值，同時(shí)，比較本次放電曲線和相同負(fù)載下繪制的歷史放電曲線以實(shí)時(shí)更新計(jì)算蓄電池組的老化率；在放電結(jié)束時(shí)根據(jù)最終更新的老化率、歷史放電曲線對(duì)應(yīng)的蓄電池組總?cè)萘恳约氨敬畏烹娗€計(jì)算得出所需的測(cè)試數(shù)據(jù)(包括蓄電池組當(dāng)前的剩余容量、剩余放電時(shí)間、落后單體、蓄電池組狀態(tài)等)，并將測(cè)試數(shù)據(jù)上傳到協(xié)議轉(zhuǎn)換控制器020，由其上報(bào)給網(wǎng)管中心010。上述系統(tǒng)中，網(wǎng)管中心010與協(xié)議轉(zhuǎn)換控制器020之間的通信方式有多種，可采取 ΕΙ/IP方式(2M時(shí)隙網(wǎng)或IP網(wǎng)絡(luò))或無(wú)線傳輸方式，該無(wú)線傳輸包括GPRS、GSM、CDMA、WCDMA 等無(wú)線方式。上述系統(tǒng)中，協(xié)議轉(zhuǎn)換控制器020與蓄電池組監(jiān)控單元裝置030之間的通訊可采用有線、無(wú)線方式。有線方式包括串行通信，例如RS232/422/485、IP網(wǎng)絡(luò)通信等；無(wú)線方式包括ZIGBEE、WIFI、RF通信方式等。請(qǐng)參閱圖5，本實(shí)施例提供的蓄電池組放電剩余容量的在線測(cè)試方法包括以下步驟
501、網(wǎng)管中心下發(fā)遠(yuǎn)程啟動(dòng)放電測(cè)試命令給協(xié)議轉(zhuǎn)換控制器，協(xié)議轉(zhuǎn)換控制器接收到后再向開(kāi)關(guān)電源發(fā)送放電測(cè)試開(kāi)始命令，開(kāi)關(guān)電源控制蓄電池組開(kāi)始放電。其中，遠(yuǎn)程啟動(dòng)放電測(cè)試命令中包括放電保護(hù)參數(shù)，協(xié)議轉(zhuǎn)換控制器由此放電保護(hù)參數(shù)可獲知放電截止條件。由于蓄電池組在放電初始階段，電壓下降比較快，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)短暫跌落再上升一些的趨勢(shì)，最后在一直保持下降的趨勢(shì)，直到放電結(jié)束，所以為了跳過(guò)起初的電壓下降又上升的那段區(qū)間，保證轉(zhuǎn)換的精度，需要控制蓄電池組的放電深度超過(guò) 15%。一般將單體電壓下降至1.8V即總電壓下降至43. 2V作為完整充放電的放電結(jié)束條件。502、繪制完整的本次充放電曲線，繪制方法具體包括
在蓄電池組放電過(guò)程中，實(shí)時(shí)檢測(cè)蓄電池組的單體電壓、總電壓、放電電流、標(biāo)示溫度， 按照放電電流和放電時(shí)間的積分計(jì)算出在當(dāng)前的標(biāo)示溫度下放出的容量，在電壓每下降 0. IV的間隔或者每1分鐘的放電時(shí)間間隔記錄一次所采集到的總電壓、放電時(shí)間、標(biāo)示溫度、放出的容量；記錄的同時(shí)，根據(jù)公式 C
Ce =- ——①
將當(dāng)前標(biāo)示溫度t下的放出容量換算到25攝氏度下的容量并存儲(chǔ)(本實(shí)施例中，以25 攝氏度作為基準(zhǔn)溫度)；同時(shí)，根據(jù)采集數(shù)據(jù)繪制反映總電壓和放電電流對(duì)應(yīng)關(guān)系的本次放電曲線。上述公式①中-.Ce為換算到25攝氏度下的容量，Ct為t攝氏度下的容量，t是放
電時(shí)的環(huán)境溫度，K是溫度系數(shù)，10小時(shí)放電率時(shí)K=O. 006/°C，5小時(shí)放電率時(shí)K=O. 007/°C, 3小時(shí)放電率時(shí)K=O. 008/°C,1小時(shí)放電率時(shí)K=O. 01/°C。放電結(jié)束后，蓄電池組開(kāi)始充電，在該充電過(guò)程中，實(shí)時(shí)檢測(cè)蓄電池組的單體電壓、總電壓、放電電流、標(biāo)示溫度，按照電流和時(shí)間的積分計(jì)算出在當(dāng)前的標(biāo)示溫度下充入的容量，在電壓每上升0. IV的間隔或者每1分鐘的充電時(shí)間間隔記錄一次所采集到的總電壓、放電時(shí)間、標(biāo)示溫度、充入的容量；記錄的同時(shí)，根據(jù)公式①，將當(dāng)前標(biāo)示溫度t下的充入容量換算到25攝氏度下的容量并存儲(chǔ)(本實(shí)施例中，以25攝氏度作為基準(zhǔn)溫度)；同時(shí)，根據(jù)采集數(shù)據(jù)繪制反映總電壓和充電電流對(duì)應(yīng)關(guān)系的本次充電曲線。至此，即完成了完整的充放電曲線的繪制，在本實(shí)施例的后續(xù)部分僅涉及到放電曲線。503、若本次放電深度超過(guò)15%，則選擇與本次測(cè)試時(shí)負(fù)載相同的歷史放電曲線待用。504、在放電過(guò)程中，按照預(yù)設(shè)時(shí)間間隔或者電壓下降大小間隔，對(duì)比本次測(cè)試放電曲線和歷史放電曲線，以計(jì)算更新蓄電池組的老化率。采取時(shí)間間隔的方法時(shí)，時(shí)間間隔可以取5分鐘到20分鐘之間，優(yōu)選10分鐘，間隔時(shí)間到后讀取此刻的電壓；采取下降一定電壓的方法時(shí)，電壓下降值可以取0. 05 0. 5V 的范圍，優(yōu)選0. IV。在每次計(jì)算時(shí)，以電壓為參考，同時(shí)在本次放電曲線中和歷史放電曲線中查找該電壓對(duì)應(yīng)的蓄電池組基準(zhǔn)溫度下的放出容量值C1和C2,按照公式②計(jì)算得出老化率P ；
權(quán)利要求
1.一種蓄電池組監(jiān)控單元裝置，其特征在于，包括依次連接的采集接口防雷單元、多路開(kāi)關(guān)單元、用以進(jìn)行信號(hào)放大處理的信號(hào)調(diào)理電路、用以進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換處理的A/D采集轉(zhuǎn)換電路、CPU處理器單元、通信接口單元，還包括驅(qū)動(dòng)電路、溫度傳感器單元和電流傳感器單元；其中，所述驅(qū)動(dòng)電路，連接于CPU處理器單元與多路開(kāi)關(guān)單元之間，用于實(shí)現(xiàn)CPU處理器單元與多路開(kāi)關(guān)單元的接口；所述溫度傳感器單元和電流傳感器單元均與蓄電池組連接，分別用以采集蓄電池組的標(biāo)示溫度和放電電流；所述采集接口防雷單元，同時(shí)與溫度傳感器單元、電流傳感器單元、蓄電池組的電壓采集端口連接，用以對(duì)采集接口進(jìn)行防雷保護(hù)并將來(lái)自電流傳感器單元、電壓采集端口和溫度傳感器單元的模擬信號(hào)傳輸至多路開(kāi)關(guān)單元；所述多路開(kāi)關(guān)單元，由CPU處理器單元通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行控制，將所述模擬信號(hào)分時(shí)傳輸至信號(hào)調(diào)理電路，經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路、A/D采集轉(zhuǎn)換電路處理后傳輸至CPU處理器單元； 所述CPU處理器單元，用以根據(jù)采集數(shù)據(jù)繪制本次放電曲線，通過(guò)對(duì)比本次放電曲線和相同負(fù)載下繪制的歷史放電曲線以計(jì)算得出蓄電池組的老化率，再根據(jù)老化率、歷史放電曲線以及本次放電曲線計(jì)算得出所需的測(cè)試數(shù)據(jù)，并將測(cè)試數(shù)據(jù)通過(guò)通訊接口單元上報(bào)。
2.如權(quán)利要求1所述的蓄電池組監(jiān)控單元裝置，其特征在于，所述信號(hào)調(diào)理電路包括 信號(hào)放大電路，用于將多路開(kāi)關(guān)單元輸出的模擬信號(hào)放大至A/D轉(zhuǎn)換器的輸入電壓范圍內(nèi)；信號(hào)隔離電路，用于實(shí)現(xiàn)信號(hào)放大電路輸出的模擬信號(hào)與后級(jí)電路的隔離； 低通濾波電路，用于濾除信號(hào)隔離電路輸出的模擬信號(hào)中的高頻成分。
3.一種蓄電池組遠(yuǎn)程放電控制系統(tǒng)，其特征在于，包括網(wǎng)管中心、協(xié)議轉(zhuǎn)換控制器、 開(kāi)關(guān)電源以及如權(quán)利要求1所述的蓄電池組監(jiān)控單元裝置，其中，所述網(wǎng)管中心，用于負(fù)責(zé)向協(xié)議轉(zhuǎn)換控制器發(fā)送攜帶放電截止條件信息的啟動(dòng)遠(yuǎn)程放電測(cè)試命令，以及接收協(xié)議轉(zhuǎn)換控制器上報(bào)的測(cè)試數(shù)據(jù)并顯示；所述協(xié)議轉(zhuǎn)換控制器，用于在接收到啟動(dòng)遠(yuǎn)程放電測(cè)試命令時(shí)向開(kāi)關(guān)電源發(fā)送放電開(kāi)始命令，并根據(jù)放電截止條件向開(kāi)關(guān)電源發(fā)送放電結(jié)束命令；接收蓄電池組監(jiān)控單元裝置上報(bào)的測(cè)試數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)發(fā)給網(wǎng)管中心；所述開(kāi)關(guān)電源，用于根據(jù)放電開(kāi)始/結(jié)束命令控制蓄電池組的放電過(guò)程； 所述蓄電池組監(jiān)控單元裝置，用于在蓄電池組的放電過(guò)程中，采集記錄蓄電池組的單體電壓、總電壓、放電電流以及標(biāo)示溫度并實(shí)時(shí)上報(bào)，據(jù)此繪制本次放電曲線、實(shí)時(shí)計(jì)算蓄電池組在當(dāng)前標(biāo)示溫度下放出的容量并將該容量值換算為基準(zhǔn)溫度下的容量值，同時(shí)，比較本次放電曲線和相同負(fù)載下繪制的歷史放電曲線以實(shí)時(shí)更新計(jì)算蓄電池組的老化率；在放電結(jié)束時(shí)根據(jù)最終更新的老化率、歷史放電曲線對(duì)應(yīng)的蓄電池組總?cè)萘恳约氨敬畏烹娗€計(jì)算得出所需的測(cè)試數(shù)據(jù)，并將測(cè)試數(shù)據(jù)上報(bào)給協(xié)議轉(zhuǎn)換控制器。
4.如權(quán)利要求3所述的蓄電池組遠(yuǎn)程放電控制系統(tǒng)，其特征在于，所述網(wǎng)管中心與協(xié)議轉(zhuǎn)換控制器之間采用2M時(shí)隙網(wǎng)/IP網(wǎng)絡(luò)傳輸方式或者無(wú)線傳輸方式進(jìn)行通信。
5.如權(quán)利要求3所述的蓄電池組遠(yuǎn)程放電控制系統(tǒng)，其特征在于，所述協(xié)議轉(zhuǎn)換控制器與蓄電池組監(jiān)控單元裝置之間采用RS232/422/485串行方式或者無(wú)線傳輸方式進(jìn)行通fn °
6.一種蓄電池組的在線檢測(cè)方法，所測(cè)試數(shù)據(jù)包括蓄電池組的剩余容量，其特征在于， 該方法包括啟動(dòng)待檢測(cè)的蓄電池組的放電過(guò)程；在蓄電池組的放電過(guò)程中，同時(shí)進(jìn)行以下操作采集記錄蓄電池組的單體電壓、總電壓、放電電流以及標(biāo)示溫度，據(jù)此繪制反映總電壓和放電電流關(guān)系的本次放電曲線；實(shí)時(shí)計(jì)算蓄電池組在當(dāng)前標(biāo)示溫度下放出的容量，并將該容量值換算為基準(zhǔn)溫度下的容量值；比較本次放電曲線和相同負(fù)載下繪制的放電深度最深的歷史放電曲線以實(shí)時(shí)計(jì)算并更新蓄電池組的老化率；在放電結(jié)束時(shí)根據(jù)最終更新的老化率、歷史放電曲線對(duì)應(yīng)的蓄電池組總?cè)萘坑?jì)算本次測(cè)試開(kāi)始時(shí)蓄電池組的實(shí)際總?cè)萘浚俑鶕?jù)該實(shí)際總?cè)萘?、本次放電曲線、放出的容量信息計(jì)算得到所需的測(cè)試數(shù)據(jù)。
7.如權(quán)利要求6所述的蓄電池組的在線檢測(cè)方法，其特征在于，該方法還包括在所述放電過(guò)程中，控制蓄電池組的放電深度大于15%。
8.如權(quán)利要求7所述的蓄電池組的在線檢測(cè)方法，其特征在于，所述方法中，在蓄電池組的放電過(guò)程中，每隔預(yù)設(shè)的放電時(shí)間間隔或者總電壓每下降預(yù)設(shè)的幅度時(shí)，按照公式P =^"計(jì)算蓄電池組的老化率”；其中,C1為當(dāng)前總電壓V/放電時(shí)間T下本次蓄電池組在基準(zhǔn)溫度下放出的容量值，C2力邏電壓V/放電時(shí)間T下歷史數(shù)據(jù)中查得的蓄電池組在基準(zhǔn)溫度下放出的容量值。
9.如權(quán)利要求8所述的蓄電池組剩余容量的在線檢測(cè)方法，其特征在于，所述蓄電池組的剩余容量的計(jì)算方法為先根據(jù)公式 = CA*P計(jì)算出本次放電開(kāi)始時(shí)蓄電池組的實(shí)際總?cè)萘緾3 ；其中，C4為所述歷史放電曲線對(duì)應(yīng)的蓄電池組總?cè)萘?，P為蓄電池組的老化率；然后根據(jù)公式 = C3 + -。)],將C3換算到當(dāng)前標(biāo)示溫度t下的容量Ct ；其中，K是溫度系數(shù),“為基準(zhǔn)溫度；最后根據(jù)公式Cj = -C6計(jì)算出當(dāng)前蓄電池組的剩余容量C5 ；其中，C6為當(dāng)前蓄電池組在當(dāng)前標(biāo)示溫度下已經(jīng)放出的容量值。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種蓄電池組遠(yuǎn)程放電控制系統(tǒng)、監(jiān)控單元裝置及檢測(cè)方法，所述檢測(cè)方法包括在蓄電池組的放電過(guò)程中，同時(shí)進(jìn)行以下操作采集記錄蓄電池組的單體電壓、總電壓、放電電流以及標(biāo)示溫度，據(jù)此繪制本次放電曲線；實(shí)時(shí)計(jì)算蓄電池組在當(dāng)前標(biāo)示溫度下放出的容量，并將該容量值換算為基準(zhǔn)溫度下的容量值；比較本次放電曲線和相同負(fù)載下繪制的歷史放電曲線以實(shí)時(shí)更新蓄電池組的老化率；在放電結(jié)束時(shí)計(jì)算本次測(cè)試開(kāi)始時(shí)蓄電池組的實(shí)際總?cè)萘?，再根?jù)該實(shí)際總?cè)萘?、本次放電曲線、放出的容量信息計(jì)算得到所需的檢測(cè)數(shù)據(jù)。采用本發(fā)明，可進(jìn)行遠(yuǎn)程放電測(cè)試，能夠迅速地查詢蓄電池組的測(cè)試數(shù)據(jù)，克服了蓄電池組的老化問(wèn)題，提高了估算的精確度。
文檔編號(hào)G01R31/36GK102455410SQ20101050976
公開(kāi)日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2010年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月18日
發(fā)明者夏春, 強(qiáng)應(yīng)海, 徐猛, 林彬, 陳木斌 申請(qǐng)人:深圳中興力維技術(shù)有限公司