蓄電池綜合維護儀及在浮充狀態(tài)下提升蓄電池性能的方法
【專利摘要】蓄電池綜合維護儀及在浮充狀態(tài)下提升蓄電池性能的方法，綜合維護儀包括依次相連接的中央控制及計算單元、數(shù)據(jù)采集/輸出模式選擇單元、除硫/充電模式選擇單元、脈沖/充電發(fā)生單元和輸出單元；中央控制及計算單元和數(shù)據(jù)采集/輸出模式選擇單元分別與數(shù)據(jù)采集單元相連接。通過采集蓄電池數(shù)據(jù)，分別與檢測保護-均衡充電轉(zhuǎn)換門限、均衡充電-脈沖除硫轉(zhuǎn)換門限、脈沖除硫-檢測保護轉(zhuǎn)換門限進行比較，根據(jù)比較結(jié)果對蓄電池分別進行檢測保護、均衡充電或脈沖除硫，以提升蓄電池的性能。該方法通過檢測保護+均衡充電+脈沖除硫的三階段在線養(yǎng)護技術(shù)，提升浮充狀態(tài)下電池性能，與傳統(tǒng)方法相比，具有提升效果好、維護簡單等特點。
【專利說明】蓄電池綜合維護儀及在浮充狀態(tài)下提升蓄電池性能的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電子信息【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種集蓄電池主要參數(shù)采集和網(wǎng)絡(luò)化傳輸、在線恢復劣化蓄電池性能的鉛酸蓄電池綜合智能管理設(shè)備，特別涉及一種鉛酸蓄電池組綜合維護儀；本發(fā)明還涉及一種利用該綜合維護儀在浮充狀態(tài)下提升蓄電池性能的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在通信、電力、銀行、鐵路等各系統(tǒng)得到廣泛使用的固體閥控密封鉛酸蓄電池具有重量輕、占地少、污染小、少維護等突出優(yōu)點。蓄電池投入使用后雖然有整流器給電池組充電，但由于電池組是由多節(jié)單體電池串聯(lián)組成，常規(guī)的整流器只是對整組電池進行充電，勢必會導致各節(jié)單體電池充電不均勻。其二，電池作為備電系統(tǒng)，為保證設(shè)備的安全運行，頻繁放電、過放電等情況時有發(fā)生，這是導致電池出現(xiàn)硫化現(xiàn)象的原因之一。第三，蓄電池所處工作環(huán)境惡劣、整流器充電參數(shù)設(shè)置不當?shù)纫蛩匾矔е码姵亓踊??？偠灾?，電池充電不均導致的電池劣化和使用過程中產(chǎn)生的硫化現(xiàn)象，使得鉛酸電池從問世到現(xiàn)在就沒有真正意義上的維護，投入使用后自生自滅，使用壽命遠比設(shè)計壽命短，這是蓄電池使用的一個頑疾，是電源管理存在的一個嚴重漏洞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種蓄電池綜合維護儀，能夠提升電池的性能，有效抑制電池在使用過程中的劣化現(xiàn)象。
[0004]本發(fā)明的另一個目的是提供一種利用上述綜合維護儀提升蓄電池性能的方法。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種蓄電池綜合維護儀，包括依次相連接的中央控制及計算單元、數(shù)據(jù)采集/輸出模式選擇單元、除硫/充電模式選擇單元、脈沖/充電發(fā)生單元和輸出單元；中央控制及計算單元和數(shù)據(jù)采集/輸出模式選擇單元分別與數(shù)據(jù)采集單元相連接。
[0006]本發(fā)明所采用的另一個技術(shù)方案是:一種利用上述蓄電池綜合維護儀在浮充狀態(tài)下提升蓄電池性能的方法，具體為:
步驟1:通過蓄電池連接排將多個蓄電池串聯(lián)組成蓄電池單元，將綜合維護儀的電源接口接入交流市電220V，將綜合維護儀的設(shè)備輸出/采集接口通過多根輸出電纜線與各蓄電池的正負極相連接；將綜合維護儀的電流采樣接口接至霍爾電流傳感器，用于電流信號的采樣；將綜合維護儀的網(wǎng)絡(luò)通訊接口通過網(wǎng)線連接至交換機/路由器的RJ45接口 JfPC機COM接口通過RS-232線與綜合維護儀的RS-232接口連接，通過PC機對綜合維護儀進行各項參數(shù)預(yù)設(shè)，各項參數(shù)包括檢測保護-均衡充電轉(zhuǎn)換門限、均衡充電-脈沖除硫轉(zhuǎn)換門限、脈沖除硫-檢測保護轉(zhuǎn)換門限；設(shè)置完成后，重新啟動綜合維護儀，通過綜合維護儀的輸出調(diào)節(jié)接口對輸出脈沖和充電電壓進行微調(diào)；
步驟2:蓄電池綜合維護儀開始工作后，首先處于檢測保護階段，即由中央控制及計算單元發(fā)出數(shù)據(jù)采集信號，數(shù)據(jù)采集/輸出模式選擇單元將該數(shù)據(jù)采集信號傳遞給數(shù)據(jù)采集單元，數(shù)據(jù)采集單元對蓄電池進行數(shù)據(jù)采集，并將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送至中央控制及計算單元，中央控制及計算單元將接收到的數(shù)據(jù)與預(yù)先設(shè)置的數(shù)據(jù)進行比較:如果采集到的數(shù)據(jù)未超過檢測保護-均衡充電轉(zhuǎn)換門限值，則繼續(xù)循環(huán)進行檢測保護；如果采集到的數(shù)據(jù)超過檢測保護-均衡充電轉(zhuǎn)換門限值，則進入均衡充電階段，即中央控制及計算單元發(fā)出均衡充電信號，數(shù)據(jù)采集/輸出模式選擇單元將該均衡充電信號傳遞給除硫/充電模式選擇單元，除硫/充電模式選擇單元根據(jù)接收到的信號控制脈沖/充電發(fā)生單元產(chǎn)生并向輸出單元輸送均衡充電電壓，由輸出單元對蓄電池進行均衡充電，達到均衡充電時間后，中央控制及計算單元發(fā)出停止充電信號，數(shù)據(jù)采集/輸出模式選擇單元將該停止充電信號傳遞給除硫/充電模式選擇單元，除硫/充電模式選擇單元根據(jù)接收到的信號控制脈沖/充電發(fā)生單元停止向輸出單兀輸送均衡充電電壓，均衡充電過程結(jié)束；
步驟3:均衡充電過程結(jié)束后，中央控制及計算單元再次發(fā)出數(shù)據(jù)采集信號，數(shù)據(jù)采集單元再次對蓄電池進行數(shù)據(jù)采集，并將再次采集的數(shù)據(jù)發(fā)給中央控制與計算單元，中央控制及計算單元將再次接收到的采集數(shù)據(jù)與預(yù)先設(shè)置的數(shù)據(jù)進行比較:如果再次采集的數(shù)據(jù)未超過均衡充電-脈沖除硫轉(zhuǎn)換門限值，則進入檢測保護階段；如果再次采集的數(shù)據(jù)超過均衡充電-脈沖除硫轉(zhuǎn)換門限值，蓄電池已經(jīng)出現(xiàn)硫化，則開始脈沖除硫階段，即中央控制及計算單元發(fā)出脈沖除硫信號，數(shù)據(jù)采集/輸出模式選擇單元將該脈沖除硫信號傳遞給除硫/充電模式選擇單元，除硫/充電模式選擇單元根據(jù)接收到的信號控制脈沖/充電發(fā)生單元產(chǎn)生并向輸出單元輸送除硫脈沖，由輸出單元對蓄電池進行脈沖除硫，達到脈沖除硫時間后，中央控制及計算單元發(fā)出停止除硫信號，通過數(shù)據(jù)采集/輸出模式選擇單元將停止除硫信號傳遞給除硫/充電模式選擇單元，除硫/充電模式選擇單元根據(jù)接收到的信號控制脈沖/充電發(fā)生單元停止向輸出單元輸送除硫脈沖，脈沖除硫過程結(jié)束；
步驟4:脈沖除硫過程結(jié)束后，中央控制及計算單元第三次發(fā)出數(shù)據(jù)采集信號，數(shù)據(jù)采集單元通過數(shù)據(jù)采集/輸出模式選擇單元接收到該第三次數(shù)據(jù)采集信號后，對蓄電池進行第三次數(shù)據(jù)采集，并將第三次采集的數(shù)據(jù)發(fā)送給中央控制及計算單元，中央控制及計算單元將第三次接收到的數(shù)據(jù)與預(yù)先設(shè)置的數(shù)據(jù)進行比較:如果第三次采集的數(shù)據(jù)超過脈沖除硫-檢測保護轉(zhuǎn)換門限值，則繼續(xù)脈沖除硫；如果第三次采集的數(shù)據(jù)未超過脈沖除硫-檢測保護轉(zhuǎn)換門限值，則轉(zhuǎn)入檢測保護階段，通過整流器對消除硫化后的蓄電池補充能量恢復劣化。
[0007]本發(fā)明在浮充狀態(tài)下提升蓄電池性能的方法通過對浮充狀態(tài)下的蓄電池加裝蓄電池綜合維護儀，首先利用蓄電池綜合維護儀的檢測保護功能，實時了解蓄電池的劣化狀況，一旦發(fā)現(xiàn)電池出現(xiàn)劣化，立即啟動蓄電池綜合維護儀的均衡充電功能對劣化蓄電池進行性能恢復(針對蓄電池在浮充狀態(tài)下各單體充電不均勻引起的容量下降，尚未產(chǎn)生硫化的情況)，如果均衡充電仍然無法恢復電池劣化，立即啟動蓄電池綜合維護儀的脈沖除硫功能(針對因頻繁放電、過放電、充電不足、電池所處環(huán)境惡劣等因素導致的電池硫化情況)，直到電池硫化消除為止，停止脈沖除硫，通過站點整流設(shè)備對消除硫化的電池及時補充能量后，轉(zhuǎn)入檢測保護階段。上述過程循環(huán)往復進行，且檢測保護、均衡充電、脈沖除硫過程的轉(zhuǎn)換控制均為設(shè)備自動完成，無需人工干預(yù)操作。該方法具有以下優(yōu)點:
I)提供了一套新的浮充狀態(tài)下蓄電池的性能維護方法，不是從避免各種導致電池劣化因素發(fā)生的角度，而是采用將各種因素造成的蓄電池劣化予以消除的角度和方法，解決了現(xiàn)有方法實現(xiàn)難度大的問題。
[0008]2)對蓄電池的維護全程無需人工干預(yù)，極大的減少了維護人員的工作強度和難度。
[0009]3)采用脈沖除硫+均衡充電+檢測保護的三階段組合養(yǎng)護方式，通過脈沖除硫階段消除已有電池劣化；通過均衡充電階段對每節(jié)電池進行精細化充電管理，有效彌補整組電池充電時部分單體電池欠充和過充的不足；通過檢測保護階段，有效避免電池過充的同時當檢測到電池再次出現(xiàn)劣化時，自動啟動進入脈沖除硫或均衡充電階段。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明綜合維護儀的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2是本發(fā)明綜合維護儀中供電單元的電路原理圖。
[0012]圖3是本發(fā)明綜合維護儀中中央控制及計算單元的電路原理圖。
[0013]圖4是本發(fā)明綜合維護儀中數(shù)據(jù)發(fā)送單元的電路原理圖。
[0014]圖5是本發(fā)明綜合維護儀中數(shù)據(jù)采集/輸出模式選擇單元和除硫/充電模式選擇單元的電路原理圖。
[0015]圖6是本發(fā)明綜合維護儀中數(shù)據(jù)采集單元電路原理圖。
[0016]圖7是本發(fā)明綜合維護儀中脈沖/充電發(fā)生單元的電路原理圖。
[0017]圖8?圖12是本發(fā)明綜合維護儀中輸出單元的電路原理圖。
[0018]圖13是本發(fā)明綜合維護儀的使用狀態(tài)圖。
[0019]圖14是本發(fā)明提升蓄電池性能方法的流程圖。
[0020]圖1和圖13中:1.供電單元，2.中央控制及計算單元，3.數(shù)據(jù)發(fā)送單元，4.數(shù)據(jù)采集/輸出模式選擇單元，5.除硫/充電模式選擇單元，6.數(shù)據(jù)采集單元，7.脈沖/充電發(fā)生單元，8.輸出單元，9.蓄電池單元，10.綜合維護儀，11.交換機/路由器，12.蓄電池，13.電源接口，14.設(shè)備輸出/采集接口，15.電流采樣接口，16.設(shè)備級聯(lián)接口，17.RS-232接口，18.網(wǎng)絡(luò)通訊接口，19.輸出調(diào)節(jié)接口，20.接地孔，21.輸出電纜線，22.蓄電池連接排，23.網(wǎng)線，24.RJ45 接口。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明進行詳細說明。
[0022]如圖1所示，本發(fā)明綜合維護儀，包括依次相連接的中央控制及計算單元2、數(shù)據(jù)采集/輸出模式選擇單元4、除硫/充電模式選擇單元5、脈沖/充電發(fā)生單元7和輸出單元8 ;中央控制及計算單元2分別與數(shù)據(jù)發(fā)送單元3和數(shù)據(jù)采集單元6相連接；數(shù)據(jù)采集/輸出模式選擇單元4與數(shù)據(jù)采集單元6相連接，該綜合維護儀還包括供電單元1，供電單元I分別與中央控制及計算單元2、數(shù)據(jù)發(fā)送單元3、數(shù)據(jù)采集/輸出模式選擇單元4、除硫/充電模式選擇單元5、脈沖/充電發(fā)生單元7、采集單元6和輸出單元8相連接。
[0023]使用時，將采集單元6和輸出單元8與蓄電池單元9相連接。
[0024]供電單元1，用于給本綜合維護儀中的其它各單元提供電能；
中央控制及計算單元2，用于控制數(shù)據(jù)采集/輸出模式選擇單元4選擇數(shù)據(jù)采集狀態(tài)或者輸出模式狀態(tài)；當數(shù)據(jù)采集/輸出模式選擇單元4選擇數(shù)據(jù)采集狀態(tài)時，數(shù)據(jù)采集單元6采集蓄電池單元9的各項運行參數(shù)，并將采集到的參數(shù)傳輸給中央控制及計算單元2 ;中央控制及計算單元2對接收到的運行參數(shù)進行匯總后形成一幀完整的包含蓄電池各項運行參數(shù)以及設(shè)備編號、采集日期和時間的數(shù)據(jù)后，將得到的該數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)發(fā)送單元3 ;與此同時，中央控制及計算單元2對接收到的蓄電池各項運行參數(shù)進行分析后，產(chǎn)生觸發(fā)除硫/充電模式信號或數(shù)據(jù)采集模式信號，并將產(chǎn)生的信號傳輸給采集/輸出模式選擇單元
4；
采集/輸出模式選擇單元4，用于接收中央控制及計算單元2輸送的數(shù)據(jù)采集信號，將該控制信號傳輸給數(shù)據(jù)采集單元6 ;用于接收中央控制及計算單元2輸送的觸發(fā)除硫/充電模式信號，接收到該信號后，發(fā)出控制除硫/充電模式選擇單元5輸出模式狀態(tài)的信號；除硫/充電模式選擇單元5，用于接收采集/輸出模式選擇單元4發(fā)出的控制除硫/充電模式選擇單元5輸出模式狀態(tài)的信號，根據(jù)接收到的信號在輸出模式狀態(tài)下輸出除硫脈沖控制信號或者均衡充電電壓控制信號，并將除硫脈沖控制信號或者均衡充電電壓控制信號輸送給脈沖/充電發(fā)生單兀7 ；
脈沖/充電發(fā)生單元7，用于接收除硫/充電模式選擇單元5發(fā)送的除硫脈沖控制信號或者均衡充電電壓控制信號，產(chǎn)生并向輸出單元8輸送相應(yīng)的蓄電池除硫脈沖或蓄電池均衡充電電壓；
輸出單兀8,用于輸出除硫脈沖或均衡充電電壓；
數(shù)據(jù)發(fā)送單元3，用于接收中央控制及計算單元2傳送的數(shù)據(jù)，并將接收到的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)傳遞。
[0025]如圖2所示，本發(fā)明綜合維護儀中供電單元I的電路，包括第一芯片U1、第二芯片U2和第三芯片U3，第一芯片Ul為AC220V-DC土 12V電源轉(zhuǎn)換芯片(PA+12)，第二芯片U2為DC48-12V電源轉(zhuǎn)換芯片(P+12)，第三芯片U3為DC12-5V電源轉(zhuǎn)換芯片(P)。第一芯片Ul的引腳2和第二芯片U2的引腳I分別接第一電源接入端AC6，第一芯片Ul的引腳3和第二芯片U2的引腳2分別接第二電源接入端AC5，電壓為外部供電電源從圖13中的電源接口 13引入后，接到電源接入端AC5和電源接入端AC6，分兩種情況:
1、如果外部電源為交流220V，則AC5直接接入第一芯片Ul的第3腳，AC6直接接入第一芯片Ul的第2腳，在第一芯片Ul的第4腳得到DC-12V，第一芯片Ul的第8腳得到DC+12V ；第一芯片Ul的第8腳接第三芯片U3的第I腳作為輸入，第三芯片U3的第3腳輸出得到DC+5V，給本綜合維護儀中的各個單元供應(yīng)穩(wěn)定的工作電源。
[0026]2、如果外部電源為DC48V，則AC5直接接入第二芯片U2的第2腳，AC6直接接入第二芯片U2的第I腳，在第二芯片U2的第5腳得到DC-12V，第二芯片U2的第3腳得到DC+12V，第二芯片U2的第3腳接第三芯片U3的第I腳作為輸入，第三芯片U3的第3腳輸出得到DC+5V，給本綜合維護儀中各個單元供應(yīng)穩(wěn)定的工作電源。
[0027]本發(fā)明綜合維護儀中中央控制及計算單元2的電路，如圖3所示，包括第四芯片U4，第四芯片U4采用STC90C58AD單片機(ICCPU);第四芯片U4的第38腳接+5V電壓，第四芯片U4的第16腳接系統(tǒng)地，構(gòu)成第四芯片U4的供電；第四芯片U4的第14腳和第15腳連接由第一電容Cd、第二電容Cc2及晶振JTc構(gòu)成的外部時鐘電路；電阻RST接第四芯片U4的第4腳，構(gòu)成單片機復位電路；第四芯片U4的第2腳和第3腳作為串口分別連接圖4中第五芯片U5的第9腳和第10腳，第五芯片U5為串口芯片ICRS ;第四芯片U4的第I腳、第17腳?第37腳以及第39?第44腳作為I/O 口，分別接至圖8?圖11中輸出單元8中具有相同網(wǎng)絡(luò)標號的位置，通過驅(qū)動電路，以控制各繼電器的通斷；第四芯片U4的第8腳接圖6中第八芯片U8的第19腳，作為模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ICAD的時鐘；第四芯片U4的第9腳接圖6中模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ICAD的第18腳，作為模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ICAD的片選信號；第四芯片U4的第10腳和第11腳分別接模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ICAD的第17腳和第15腳，作為模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ICAD的數(shù)據(jù)輸入/輸出端。
[0028]本發(fā)明綜合維護儀中數(shù)據(jù)發(fā)送單元3的電路，如圖4所示，包括第五芯片U5、第六芯片U6和第七芯片U7 ;第五芯片U5為MAX232串口數(shù)據(jù)通訊芯片(ICRS)，第六芯片U6為RS-232轉(zhuǎn)TCP/IP協(xié)轉(zhuǎn)模塊(TDXZ)，第七芯片U7為無線協(xié)轉(zhuǎn)模塊(CDMA)。分兩種情況說明:
I)若數(shù)據(jù)傳輸采用有線方式，第四芯片U4的第2腳和第3腳分別接第六芯片U6的第8腳和第7腳，通過第六芯片U6的第22腳、第23腳、第25腳和第26腳接圖13中的網(wǎng)絡(luò)通訊接口 18，將數(shù)據(jù)通過該接口以有線方式進行傳輸。
[0029]第六芯片U6的第31腳接電阻Rmob，該電阻Rmob連接發(fā)光二極管MOBl ;第六芯片U6的第29腳接電阻Rlan，該電阻Rlan連接發(fā)光二極管LANl ;第六芯片U6的第28腳接電阻Rtsl、該電阻Rtsl連接發(fā)光二極管TSL2，組成協(xié)轉(zhuǎn)工作狀態(tài)指示電路。
[0030]2)若數(shù)據(jù)傳輸采用無線方式，第四芯片U4的第2腳和第3腳分別接第五芯片U5的第9腳和第10腳，第五芯片U5對電平進行轉(zhuǎn)換后，通過第五芯片U5的第7腳和第8腳分別接第七芯片U7的第3腳和第2腳，通過無線傳輸?shù)姆绞綄?shù)據(jù)進行傳輸。
[0031]數(shù)據(jù)發(fā)送單元3中的電容Erl、電容Er2、電容Er3和電容Er4組成第五芯片U5的自舉電路；電阻R2f、三極管T2a、電阻R2g、發(fā)光二極管TX2組成串口狀態(tài)指示電路。
[0032]本發(fā)明綜合維護儀中數(shù)據(jù)采集/輸出模式選擇單元4和除硫/充電模式選擇單元
5的電路，如圖5所示，包括繼電器JccJS電器J12p和場效應(yīng)管Ml。第四芯片U4的第43腳通過圖8中依次相連接的電阻Rjc21、三極管Tjc21、達林頓管ICjcl組成驅(qū)動電路。達林頓管ICjcl的第14腳接入繼電器Jcc的第10腳，以控制繼電器Jcc的通斷，從而使本綜合維護儀工作在數(shù)據(jù)采集模式或者輸出模式下。
[0033]第四芯片U4的第44腳通過圖8中依次相連接的電阻Rjc22、三極管Tjc22、達林頓管ICjcl組成驅(qū)動電路；達林頓管ICjcl的第15腳接入繼電器J12P的第10腳，以控制繼電器J12P的通斷，從而使本綜合維護儀工作在除硫輸出模式或者充電輸出模式下。
[0034]繼電器J12P的第2腳連接可調(diào)電阻RW上端，繼電器J12P的第4腳連接可調(diào)電阻RM上端，可調(diào)電阻RW下端和可調(diào)電阻RM下端均連接至二芯白色端子⑶Q的第2腳，繼電器J12P的第3腳連接至二芯白色端子⑶Q的第I腳；二芯白色端子⑶Q連接至圖7中的白色端子⑶Q2。可調(diào)電阻RW的可調(diào)節(jié)旋鈕和可調(diào)電阻RM的可調(diào)節(jié)旋鈕接至圖13中的輸出調(diào)節(jié)接口 19，用于控制圖7中第九芯片U9 (充電模塊Modulel)的除硫脈沖峰值或充電電壓輸出值。
[0035]數(shù)據(jù)采集單元6的電路，如圖6所示，包括電流采樣接口 HR、繼電器JQH和第八芯片U8，第八芯片U8為12位串行A/D轉(zhuǎn)換器MAX186?？刂评^電器電路由該繼電器JQH以及圖8中所示的電阻Rjc23、三極管Tjc23和達林頓管ICjcl組成，當繼電器JQH接到第四芯片U4的第I腳的切離命令時進行切換。分兩種情況說明:I)當蓄電池12為2V蓄電池時，第四芯片U4的第I腳通過圖8中依次連接的電阻Rjc23、三極管Tjc23、達林頓管ICjcl組成驅(qū)動電路；達林頓管ICjcl的第16腳控制繼電器JQH處于常開節(jié)點，蓄電池的電壓采集不通過電阻Rvl和電阻Rv2組成的分壓電路，直接通過圖5采集/輸出模式選擇單元4中的繼電器Jcc的第2腳，經(jīng)過由電阻Rv5、電阻Rv6、電阻Rv7、電容Cvl、電容Cv2、電容Cv3、電解電容Evl、電解電容Ev2、電解電容Ev3和電解電容Ev4組成的濾波電路，接至第八芯片U8的第I腳，完成對蓄電池電壓信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換。
[0036]2)當蓄電池為12V蓄電池時，第四芯片U4的第I腳通過圖8中依次連接的電阻Rjc23、三極管Tjc23、達林頓管ICjcl組成驅(qū)動電路；達林頓管ICjcl的第16腳控制繼電器JQH處于常閉節(jié)點，蓄電池的電壓采集通過電阻Rvl和電阻Rv2組成的分壓電路，再通過圖5采集/輸出模式選擇單元4中的繼電器Jcc的第2腳，經(jīng)過由電阻Rv5、電阻Rv6、電阻Rv7，電容Cvl、電容Cv2、電容Cv3、電解電容Evl、電解電容Ev2、電解電容Ev3和電解電容Ev4組成的濾波電路，接至第八芯片U8的第I腳，完成對蓄電池電壓信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換。
[0037]電阻Ra3、電阻Ra4、電位器Wa5和電容Ca2為12V蓄電池的采樣基準電路；電阻Ral、電阻Ra2、電位器Wa4和電容Cal為2V蓄電池的采樣基準電路，由第四芯片U4控制繼電器JQH的通斷，依蓄電池的電壓等級控制接入第八芯片U8的第12腳。
[0038]電流采樣接口 HR (即圖13中的電流采樣接口 15)可連接兩路霍爾電流傳感器，由霍爾電流傳感器對電流進行采樣并轉(zhuǎn)換為電壓信號，通過電流采樣接口 HR的第3腳連接由電阻Ril、電阻Rill、電容Cill與電容Cil2組成的濾波和分壓電路，接至第八芯片U8的第2腳；通過電流采樣接口 HR的第2腳連接由電阻Ri2、電阻Ril2、電容Ci21與電容Ci22組成的濾波和分壓電路，接至第八芯片U8的第3腳，完成對電流數(shù)據(jù)的模數(shù)轉(zhuǎn)換。
[0039]電阻Rf dl、電阻Rfd2、電阻Rfd3、電阻Rfd4、三極管Tfdl和三極管Tfd2組成泄能電路，通過第四芯片U4的第6腳控制第八芯片U8的第I腳進行放電。當采樣結(jié)束時，將第八芯片U8第I腳的殘余能量釋放，避免造成誤采樣。
[0040]脈沖/充電發(fā)生單元7的電路，如圖7所示，包括第九芯片U9、第十芯片U10、第十一芯片Ull和場效應(yīng)管Ml ;第九芯片U9為充電模塊Modulel，第十芯片UlO為光電耦合器ICxmU型號為521-2)，用于電隔離;第4^一芯片Ull為STC89C2051單片機(CPUab)。第十一芯片Ull的第4腳和第5腳連接由晶振JTl、電容Cca和電容Ccb組成的外部時鐘電路，作為單片機CPUab的時鐘信號；電阻Rcab接至第十一芯片UlI的第I腳，組成單片機復位電路；第十一芯片Ull的第2腳和第3腳接至四位端子XCKl，用于對單片機CPUab進行寫程。
[0041]充電模塊Modulel輸入端為外部供電電源從圖13中的電源接口 13引入后，接到AC5、AC6電源輸入端。當繼電器J12P處于常閉節(jié)點時，充電模塊Modulel輸出均衡充電電壓；當繼電器J12P處于常開節(jié)點時，由第十一芯片Ull的第12腳和第13腳接至由電阻1^11、電阻1^12、電阻1^11、電阻1^12、電阻1^^1、電容(:幾1、電容(:幾2、三極管TKl1、三極管TK12和第十芯片UlO組成的控制電路，通過對場效應(yīng)管Ml的通斷控制，控制充電模塊Modulel產(chǎn)生除硫脈沖。
[0042]輸出單元8，如圖8~圖12所示包括三極管Tjcl~Tjc23、三極管TjcOO~Tjc04、達林頓管ICjcl~ICjc4、繼電器Jal~Ja4、繼電器Jbl~Jb4、繼電器Jcl~Jc4、繼電器Jdl~Jd4，繼電器Jel~Je4，繼電器Jf I~Jf4以及5位輸出/采樣接口 BEa~BEe。[0043]5位輸出/采樣接口 BEa?BEe共同組成綜合維護儀的輸出/采集接口 14，通過輸出電纜線21接至各蓄電池12 ;第四芯片U4的各I/O 口，即第四芯片U4的第I腳、第17腳?第37腳、第39腳?第44腳通過三極管Tjcl?Tjc23、Tjc00?Tjc04，達林頓管ICjcl?ICjc4組成的驅(qū)動電路，分時依次控制繼電器Jal?Ja4、繼電器Jbl?Jb4、繼電器Jcl?Jc4、繼電器Jdl?Jd4、繼電器Jel?Je4和繼電器Jfl?Jf4的吸合或斷開，實現(xiàn)設(shè)備向各蓄電池輸出端口的分時循環(huán)輸出或數(shù)據(jù)米樣。
[0044]達林頓管ICjl?ICj4主要作用是提高驅(qū)動能力，型號為ULN2003。
[0045]蓄電池一旦投入使用，其電池性能下降是必然的，這是由電池的設(shè)計壽命所決定的。而蓄電池在使用過程中出現(xiàn)過放電、充電不足、頻繁放電、電池所處環(huán)境惡劣等因素，都會加速電池劣化，導致電池的實際壽命往往達不到設(shè)計壽命。蓄電池的設(shè)計壽命不可改變，唯一可以改變的就是影響蓄電池壽命的外在因素。為提升蓄電池性能，傳統(tǒng)的方法是:加強蓄電池維護力度，力求避免上述各種導致電池劣化因素的發(fā)生，從根源上予以杜絕。由于影響蓄電池劣化的因素很多，要想從根源上完全杜絕，不僅需要投入大量的人力、物力、財力，并且對維護人員的專業(yè)性要求較高，難度極大；且蓄電池本身作為備電系統(tǒng)，往往需要犧牲自身的性能來確保站點設(shè)備穩(wěn)定安全運行，因此過放電、頻繁放電等現(xiàn)象想要完全避免很不現(xiàn)實。對于剛生產(chǎn)出來的電池而言，理想情況是給每一節(jié)蓄電池配備一個充電電源進行分別管理，定可保證各節(jié)蓄電池處于優(yōu)良的管控環(huán)境下，劣化速度也將顯著降低。但已經(jīng)使用的蓄電池，由于已經(jīng)出現(xiàn)了一定程度的劣化，單獨的充電無法消除電池劣化。而針對已有的劣化電池，如何有效的消除電池劣化，提升蓄電池性能，目前也沒有一套行之有效的處理辦法。
[0046]本發(fā)明提供了一種流程如圖14所示的能有效消除已使用蓄電池的劣化現(xiàn)象，提升蓄電池性能的方法，具體為:
步驟1:通過蓄電池連接排22將多個蓄電池12串聯(lián)組成蓄電池單元9，將本發(fā)明的綜合維護儀10的電源接口 13接入交流市電220V，將綜合維護儀10的設(shè)備輸出/采集接口14通過多根輸出電纜線21與各蓄電池12的正負極相連接；將綜合維護儀10的電流采樣接口 15接至霍爾電流傳感器，用于電流信號的采樣；如圖13所示，如果所連接蓄電池12的數(shù)量超過24節(jié)，則將綜合維護儀10的級聯(lián)接口 16連接另外一臺綜合維護儀10 ;如果所連接蓄電池12的數(shù)量未超過24節(jié)，則綜合維護儀10的級聯(lián)接口 16不接另外的綜合維護儀10 ;將綜合維護儀10的網(wǎng)絡(luò)通訊接口 18通過網(wǎng)線23連接至交換機/路由器11的RJ45接口 24 ;將接地孔20通過接地線連接至機房大地。
[0047]上述各連線完成后，將PC機COM接口通過RS-232線與綜合維護儀10的RS-232接口 17連接，通過PC機對綜合維護儀10進行各項參數(shù)預(yù)設(shè)，各項參數(shù)包括檢測保護-均衡充電轉(zhuǎn)換門限、均衡充電-脈沖除硫轉(zhuǎn)換門限、脈沖除硫-檢測保護轉(zhuǎn)換門限；設(shè)置完成后，重新啟動綜合維護儀10，通過綜合維護儀10的輸出調(diào)節(jié)接口 19對輸出脈沖和充電電壓進行微調(diào)(依據(jù)電池廠家給出的充電電壓標準值進行調(diào)整);
步驟2:蓄電池綜合維護儀開始工作后，首先處于檢測保護階段，即由中央控制及計算單元2發(fā)出數(shù)據(jù)采集信號，數(shù)據(jù)采集/輸出模式選擇單元4將該數(shù)據(jù)采集信號傳遞給數(shù)據(jù)采集單元6，數(shù)據(jù)采集單元6對蓄電池進行數(shù)據(jù)采集，并將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送至中央控制及計算單元2，中央控制及計算單元2將接收到的數(shù)據(jù)與預(yù)先設(shè)置的數(shù)據(jù)進行比較:如果采集到的數(shù)據(jù)未超過檢測保護-均衡充電轉(zhuǎn)換門限值，說明蓄電池未出現(xiàn)劣化，則繼續(xù)循環(huán)進行檢測保護過程；如果采集到的數(shù)據(jù)超過檢測保護-均衡充電轉(zhuǎn)換門限值，說明蓄電池出現(xiàn)劣化，則進入均衡充電階段，即中央控制及計算單元2發(fā)出均衡充電信號，數(shù)據(jù)采集/輸出模式選擇單元4將該均衡充電信號傳遞給除硫/充電模式選擇單元5，除硫/充電模式選擇單元5根據(jù)接收到的信號控制脈沖/充電發(fā)生單元7產(chǎn)生并向輸出單元8輸送均衡充電電壓，由輸出單元8對蓄電池進行均衡充電，均衡充電的時間長短由中央控制及計算單元2根據(jù)單體蓄電池的電壓值與檢測保護-均衡充電轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換門限值的偏離程度決定，達到均衡充電時間后，中央控制及計算單元2發(fā)出停止充電信號，數(shù)據(jù)采集/輸出模式選擇單元4將該停止充電信號傳遞給除硫/充電模式選擇單元5，除硫/充電模式選擇單元5根據(jù)接收到的信號控制脈沖/充電發(fā)生單元7停止向輸出單元8輸送均衡充電電壓，均衡充電過程結(jié)束；
步驟3:均衡充電過程結(jié)束后，中央控制及計算單元2再次發(fā)出數(shù)據(jù)采集信號，數(shù)據(jù)采集單元6再次對蓄電池進行數(shù)據(jù)采集，并將再次采集的數(shù)據(jù)發(fā)給中央控制與計算單元2，中央控制及計算單元2將再次接收到的采集數(shù)據(jù)與預(yù)先設(shè)置的數(shù)據(jù)進行比較:如果再次采集的數(shù)據(jù)未超過均衡充電-脈沖除硫轉(zhuǎn)換門限值，說明蓄電池性能已經(jīng)恢復，則進入檢測保護階段；如果再次采集的數(shù)據(jù)超過均衡充電-脈沖除硫轉(zhuǎn)換門限值，說明蓄電池性能仍未恢復，蓄電池已經(jīng)出現(xiàn)硫化，則開始脈沖除硫階段，即中央控制及計算單元2發(fā)出脈沖除硫信號，數(shù)據(jù)采集/輸出模式選擇單元4將該脈沖除硫信號傳遞給除硫/充電模式選擇單元5，除硫/充電模式選擇單元5根據(jù)接收到的信號控制脈沖/充電發(fā)生單元7產(chǎn)生并向輸出單元8輸送除硫脈沖，由輸出單元8對蓄電池進行脈沖除硫，脈沖除硫的時間長短由中央控制及計算單元2根據(jù)蓄電池單體電壓值與均衡充電-脈沖除硫轉(zhuǎn)換門限值的偏離程度決定，達到脈沖除硫時間后，中央控制及計算單元2發(fā)出停止除硫信號，通過數(shù)據(jù)采集/輸出模式選擇單元4將停止除硫信號傳遞給除硫/充電模式選擇單元5，除硫/充電模式選擇單元5根據(jù)接收到的信號控制脈沖/充電發(fā)生單元7停止向輸出單元8輸送除硫脈沖，脈沖除硫過程結(jié)束；
步驟4:脈沖除硫過程結(jié)束后，中央控制及計算單元2第三次發(fā)出數(shù)據(jù)采集信號，數(shù)據(jù)采集單元6通過數(shù)據(jù)采集/輸出模式選擇單元4接收到該第三次數(shù)據(jù)采集信號后，對蓄電池進行第三次數(shù)據(jù)采集，并將第三次采集的數(shù)據(jù)發(fā)送給中央控制及計算單元2，中央控制及計算單元2將第三次接收到的數(shù)據(jù)與預(yù)先設(shè)置的數(shù)據(jù)進行比較:如果第三次采集的數(shù)據(jù)超過脈沖除硫-檢測保護轉(zhuǎn)換門限值，說明蓄電池硫化未消除，則繼續(xù)脈沖除硫；如果第三次采集的數(shù)據(jù)未超過脈沖除硫-檢測保護轉(zhuǎn)換門限值，說明蓄電池硫化消除，則轉(zhuǎn)入檢測保護階段，通過整流器對消除硫化后的蓄電池補充能量恢復劣化，使蓄電池性能得到提高。
[0048]浮充狀態(tài)下蓄電池性能下降主要由外部因素引起。主要是這幾個方面:1)電池組都是由多節(jié)單體電池串聯(lián)組成，整流設(shè)備只是對整組電池進行充電，由于各節(jié)單體的內(nèi)阻不同，在充電過程中勢必會造成飽餓不均的狀況，即各節(jié)單體充電電壓分配不均勻，導致部分單體已經(jīng)過充而部分單體還未充飽，長此以往，電池必然劣化。2)蓄電池本身作為備電系統(tǒng)，往往需要犧牲自身的性能來確保站點設(shè)備的穩(wěn)定安全運行，因此過放電、頻繁充放電等現(xiàn)象時有發(fā)生，這是導致電池硫化的原因之一。3)蓄電池所處工作環(huán)境惡劣、整流器充電參數(shù)設(shè)置不當?shù)纫蛩匾矔е码姵亓踊0049]本發(fā)明方法是針對以上電池在浮充狀態(tài)下產(chǎn)生劣化的主要原因，通過檢測保護(判斷電池是否出現(xiàn)劣化)+均衡充電(對浮充狀態(tài)下各單體充電不均勻現(xiàn)象進行均衡調(diào)節(jié))+脈沖除硫(對各種外界因素造成的電池硫化進行去硫化處理)的三階段在線養(yǎng)護技術(shù)，提升浮充狀態(tài)下電池性能，與傳統(tǒng)方法相比，具有提升效果好、維護簡單等特點。
【權(quán)利要求】
1.一種蓄電池綜合維護儀，其特征在于，包括依次相連接的中央控制及計算單元(2)、數(shù)據(jù)采集/輸出模式選擇單元(4)、除硫/充電模式選擇單元(5)、脈沖/充電發(fā)生單元(7)和輸出單元(8);中央控制及計算單元(2)和數(shù)據(jù)采集/輸出模式選擇單元(4)分別與數(shù)據(jù)采集單元(6)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述蓄電池組綜合維護儀，其特征在于，所述的中央控制及計算單元(2)與數(shù)據(jù)發(fā)送單元(3)相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述蓄電池組綜合維護儀，其特征在于，該綜合維護儀還包括供電單元(1)，供電單元(1)分別與其它的單元相連接，給其它單元提供電能。
4.一種利用權(quán)利要求1所述蓄電池綜合維護儀在浮充狀態(tài)下提升蓄電池性能的方法，具體為: 步驟1:通過蓄電池連接排將多個蓄電池串聯(lián)組成蓄電池單元，將綜合維護儀的電源接口接入交流市電220V，將綜合維護儀的設(shè)備輸出/采集接口通過多根輸出電纜線與各蓄電池的正負極相連接；將綜合維護儀的電流采樣接口接至霍爾電流傳感器，用于電流信號的采樣；將綜合維護儀的網(wǎng)絡(luò)通訊接口通過網(wǎng)線連接至交換機/路由器的RJ45接口 JfPC機COM接口通過RS-232線與綜合維護儀的RS-232接口連接，通過PC機對綜合維護儀進行各項參數(shù)預(yù)設(shè)，各項參數(shù)包括檢測保護-均衡充電轉(zhuǎn)換門限、均衡充電-脈沖除硫轉(zhuǎn)換門限、脈沖除硫-檢測保護轉(zhuǎn)換門限；設(shè)置完成后，重新啟動綜合維護儀，通過綜合維護儀的輸出調(diào)節(jié)接口對輸出脈沖和充電電壓進行微調(diào)； 步驟2:蓄電池綜合維護儀開始工作后，首先處于檢測保護階段，即由中央控制及計算單元(2)發(fā)出數(shù)據(jù)采集信號，數(shù)據(jù)采集/輸出模式選擇單元(4)將該數(shù)據(jù)采集信號傳遞給數(shù)據(jù)采集單元(6)，數(shù)據(jù)采集單元(6)對蓄電池進行數(shù)據(jù)采集，并將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送至中央控制及計算單元(2)，中央控制及計算單元(2)將接收到的數(shù)據(jù)與預(yù)先設(shè)置的數(shù)據(jù)進行比較:如果采集到的數(shù)據(jù)未超過檢測保護-均衡充電轉(zhuǎn)換門限值，則繼續(xù)循環(huán)進行檢測保護；如果采集到的數(shù)據(jù)超過檢測保護-均衡充電轉(zhuǎn)換門限值，則進入均衡充電階段，即中央控制及計算單元(2)發(fā)出均衡充電信號，數(shù)據(jù)采集/輸出模式選擇單元(4)將該均衡充電信號傳遞給除硫/充電模式選擇單元(5)，除硫/充電模式選擇單元(5)根據(jù)接收到的信號控制脈沖/充電發(fā)生單元(7)產(chǎn)生并向輸出單元(8)輸送均衡充電電壓，由輸出單元(8)對蓄電池進行均衡充電，達到均衡充電時間后，中央控制及計算單元(2)發(fā)出停止充電信號，數(shù)據(jù)采集/輸出模式選擇單元(4)將該停止充電信號傳遞給除硫/充電模式選擇單元(5)，除硫/充電模式選擇單元(5)根據(jù)接收到的信號控制脈沖/充電發(fā)生單元(7)停止向輸出單元(8)輸送均衡充電電壓,均衡充電過程結(jié)束； 步驟3:均衡充電過程結(jié)束后，中央控制及計算單元(2)再次發(fā)出數(shù)據(jù)采集信號，數(shù)據(jù)采集單元(6)再次對蓄電池進行數(shù)據(jù)采集，并將再次采集的數(shù)據(jù)發(fā)給中央控制與計算單元(2)，中央控制及計算單元(2)將再次接收到的采集數(shù)據(jù)與預(yù)先設(shè)置的數(shù)據(jù)進行比較:如果再次采集的數(shù)據(jù)未超過均衡充電-脈沖除硫轉(zhuǎn)換門限值，則進入檢測保護階段；如果再次采集的數(shù)據(jù)超過均衡充電-脈沖除硫轉(zhuǎn)換門限值，蓄電池已經(jīng)出現(xiàn)硫化，則開始脈沖除硫階段，即中央控制及計算單元(2)發(fā)出脈沖除硫信號，數(shù)據(jù)采集/輸出模式選擇單元(4)將該脈沖除硫信號傳遞給除硫/充電模式選擇單元(5)，除硫/充電模式選擇單元(5)根據(jù)接收到的信號控制脈沖/充電發(fā)生單元(7)產(chǎn)生并向輸出單元(8)輸送除硫脈沖，由輸出單元(8)對蓄電池進行脈沖除硫，達到脈沖除硫時間后，中央控制及計算單元(2)發(fā)出停止除硫信號，通過數(shù)據(jù)采集/輸出模式選擇單元(4)將停止除硫信號傳遞給除硫/充電模式選擇單元(5)，除硫/充電模式選擇單元(5)根據(jù)接收到的信號控制脈沖/充電發(fā)生單元(7)停止向輸出單元(8)輸送除硫脈沖，脈沖除硫過程結(jié)束； 步驟4:脈沖除硫過程結(jié)束后，中央控制及計算單元(2)第三次發(fā)出數(shù)據(jù)采集信號，數(shù)據(jù)采集單元(6 )通過數(shù)據(jù)采集/輸出模式選擇單元(4 )接收到該第三次數(shù)據(jù)采集信號后，對蓄電池進行第三次數(shù)據(jù)采集，并將第三次采集的數(shù)據(jù)發(fā)送給中央控制及計算單元(2)，中央控制及計算單元(2)將第三次接收到的數(shù)據(jù)與預(yù)先設(shè)置的數(shù)據(jù)進行比較:如果第三次采集的數(shù)據(jù)超過脈沖除硫-檢測保護轉(zhuǎn)換門限值，則繼續(xù)脈沖除硫；如果第三次采集的數(shù)據(jù)未超過脈沖除硫-檢測保護轉(zhuǎn)換門限值，則轉(zhuǎn)入檢測保護階段，通過整流器對消除硫化后的蓄電池補充能量恢復劣化。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述在浮充狀態(tài)下提升蓄電池性能的方法，其特征在于，所述步驟I中，如果所連接蓄電池的數(shù)量超過24節(jié)，則將綜合維護儀的級聯(lián)接口連接另外一臺綜合維護儀；如果所連接蓄電池的數(shù)量未超過24節(jié)，則綜合維護儀的級聯(lián)接口不接另外的綜合維護儀。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述在浮充狀態(tài)下提升蓄電池性能的方法，其特征在于，所述步驟I中，均衡充電的時間長短由中央控制及計算單元(2)根據(jù)單體蓄電池的電壓值與檢測保護-均衡充電轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換門限值的偏離程度決定。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述在浮充狀態(tài)下提升蓄電池性能的方法，其特征在于，所述步驟3中，脈沖除硫的時間長短由中央控制及計算單元(2)根據(jù)蓄電池單體電壓值與均衡充電-脈沖除硫轉(zhuǎn)換門限值 的偏離程度決定。
【文檔編號】H01M10/42GK103943905SQ201410176644
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月1日
【發(fā)明者】陳永強 申請人:陳永強