Vrla在線維護監測儀的製作方法
2023-10-25 12:20:17 3
專利名稱：Vrla在線維護監測儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電池維護技術領域，提供了 VRLA在線維護監測儀。
背景技術：
閥控式密封鉛酸蓄電池(Valve Regulated Lead Acid Battery)簡稱VRLA蓄電池。法國普蘭特於1859年發明了鉛酸蓄電池以來，至今已經有100多年歷史，它與其它電源一樣，是一個電能與化學能互相轉換的裝置。其工藝易於掌握、原理清楚、工作溫度範圍廣、廉價等特點一直獲得廣泛應用。隨著科技蓬勃發展，到1983年美國GNB公司發明並生產了 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於外溢的技術難題，使VRLA蓄電池能夠與電子設備放在一起，應用領域更加廣闊。1988年我國引進了美國GNB公司的技術，並在消化吸收後開始自主生產VRLA蓄電池。近幾年，節約資源和保護環境已成為我國的一項基本國策。鉛酸蓄電池的大量使用也給環境帶來了危害，通過使用我們的設備可以減少電池的使用量，並在發現壞電池的情況下進行單節更換，最大限度的減少鉛酸電池的使用量，達到節能環保的目的。
發明內容本實用新型的目的在於提供一種能夠對電池情況進行實時監測，並對電池進行維護的一種VRLA在線維護監測儀。本實用新型為了實現上述目的採用以下技術方案一種VRLA在線維護監測儀，其特徵在於包括MCU處理器、電壓採集模塊、用於對單個電池進行切換接入電壓採集模塊的多路差分選擇串口、用於切換對單個電池進行放電的多路均衡電路、脈衝修復模塊，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，控制多個電池循環地單個接入電壓採集模塊，電壓採集模塊將採集到電壓信號送給與其連接的MCU處理器，MCU處理器根據單個電池電壓控制與其連接的多路均衡電路對電池放電，MCU處理器連接的脈衝修復模塊，為其提供PWM控制信號，脈衝修復模塊輸入端與輸出點均與電池組連接。上述方案中，還包括均與MCU處理器連接的RS232串口、Flash存儲器、用於檢測環境溫度的溫度傳感器、電流傳感器、液晶顯示器和聲報警單元。上述方案中，所述電壓採集模塊包括順序連接的降壓電路、差分放大器、信號調理單元，所述降壓電路與多路差分選擇串口連接，所述信號調理單元與MCU處理器連接。上述方案中，所述脈衝修復模塊包括順序連接的儲能模塊、升壓電路和脈衝修復驅動電路，所述儲能模塊和升壓電路和脈衝修復驅動電路均與MCU處理器連接，接受MCU處理器發出的PWM控制信號的控制。上述方案中，所述PWM控制信號頻率為3kHz-8kHz。本實用新型具有以下有益效果[0012]I)激勵的電路是長期並聯在電池兩端工作的，能儘量減少電池極板上硫酸鉛晶體的形成。在充放電過程中，極板上會形成不可還原的硫酸鉛顆粒，在諧振脈衝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於共振狀態，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個月，可是當浮充時電池會出現浮充電壓不均衡的現象，長時間就會使電池出現過充電，輕者電池失水，重者電池損壞，長時間的過充導致某節電池在18到36個月就會出現損壞，最後導致整組電池的損壞現象。使用了本設備，電池處於浮充狀態時，通過激勵、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，使電池達到正常的使用壽命。3)產品採用單片機技術，不斷掃描電池端電壓，輸出諧振脈衝，具有過壓保護及過流保護功能。4)電池管理器還設計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，對電池及充電設備無不良影響。設備不需要操作，由專業人員連接好後，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為本實用新型的系統方框圖。
具體實施方式
下面對本實用新型做進一步的說明一種VRLA在線維護監測儀，其特徵在於包括MCU處理器、電壓採集模塊、用於對單個電池進行切換接入電壓採集模塊的多路差分選擇串口、用於切換對單個電池進行放電的多路均衡電路、脈衝修復模塊，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，控制多個電池循環地單個接入電壓採集模塊，電壓採集模塊將採集到電壓信號送給與其連接的MCU處理器，MCU處理器根據單個電池電壓控制與其連接的多路均衡電路對電池放電，MCU處理器為與其連接的脈衝修復模塊提供PWM控制信號，脈衝修復模塊輸入端與輸出點均與電池組連接。還包括均與MCU處理器連接的RS232串口、Flash存儲器、用於檢測環境溫度的溫度傳感器、電流傳感器和液晶顯示器聲報警單元。本儀器可以實現對電池組浮充電壓均衡的功能，此儀器每30秒鐘對所有電池的電壓進行一次巡檢，然後立即計算當前的浮充電壓的平均值，即總電壓的1/12或1/24，某塊電池浮充時的端電壓大於總電壓的平均值後，處理器發出指令使此電池開始以特定的微電流進行放電(經過實驗論證，微電流放電對電池可以起到減少硫酸鹽化)，分流放電後就可以使單節電池的浮充電壓下降，當下降到平均值時，停止微電流放電，從而實現單節電池的端電壓接近平均值；每30秒一次循環檢測和放電，最終使各個單體電池高電壓的下降，起到不被過充電的作用；高電壓的下降後，低電壓的電池兩端電壓會自然上升，減少充電不足的現象，從而減少了電池老化。本儀器設備會採用脈衝修復模塊不間斷的給電池輸入激勵電流，將附著在電極板上的硫酸鉛晶體產生最大限度的震動，使電池組在工作過程中，儘量減少硫酸鹽化。同時也不間斷的調整電池的浮充電壓，讓每節電池的浮充電壓達到平均。如果在新電池上就加以維護，效果會更加顯著。還能在放電過程中，通過電流，溫度、電壓的參數，來計算電池的容量，然後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個電池串聯)或I. 8*24=43. 2v (24個電池串聯)時，整組電池組就不能使用了，當其中單個電池出現問題，會導致整體電池組放電時電壓很快下降到21. 6v或43. 2v，從而使電池組很快就不能繼續使用。一般電池的設計使用壽命在96個月，實際使用中在18至36個月後就會出現損壞，然後更換所有電池，這個本身是種浪費。安裝上此儀器後，當電池組中出現某一塊壞電池，只需更換一塊電池而不用更換整組電池，新電池安裝後儀器會自動調節其與整組電池的各項參數，使電池組正常使用，真正實現電池的單體更換。這樣可避免整組更換蓄電池的浪費，減少了成本。當通過容量計算，電池組出現一塊壞電池，就會直接在屏幕上顯示某塊電池已經損壞的提示。本實用新型具有以下幾大功能I、本儀器不僅具有脈衝修復、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、環境溫度檢測、放電電流檢測以及數據上傳功能。2、本儀器可以實現對電池組浮充電壓均衡的功能，使各個單體電池在充電時的狀態保持一致，從而使各個單體電池端電壓趨於相同，確保各個單體電池不被過放電和過充電。3、本儀器可以對電池組的每個單體電池的端電壓進行電壓檢測，根據單體電池端電壓值可以準確的判斷其健康狀態；本儀器採用差模的方式對單體電池端電壓進行檢測，這種方法和共模方式相比，採樣精度和抗幹擾能力都大大提高。4、脈衝修復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行儲能，然後由升壓模塊進行升壓，最後通過驅動電路以高壓脈衝的形式施加到電池上；為了達到對不同大小的硫化顆粒都具有修復能力，脈衝修復頻率設計為3kHz_8kHz。電池在長期浮充狀態下會出現硫酸鹽化現象，通過高頻脈衝可以進行修復，起到修復和抑制電池硫化的作用。5、本儀器採用性能穩定可靠的C8051F系列單片機作為微處理器，負責進行電池端電壓檢測、產生脈衝激勵信號與均衡電池端電壓的三個重要功能，並且根據需要對三個主要功能進行協調，達到最優化的工作狀態。比如在進行電池端電壓檢測時，均衡和脈衝修復功能被停止，這樣可以減小幹擾；當電池組放電時，立即停止均衡和脈衝修復功能。6、本儀器在Flash中可以存儲電池組的三個月的狀態信息，通過這些數據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。並且可以通過RS232串口上傳輸到系統維護人員的電腦裡，把數據做進一步的分析和查詢。7、本儀器採用IXD顯示屏進行數據顯示，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、環境溫度、電池組放電電流等信息)。LCD顯示屏為4行，每行20個字符，顯示屏顯示的內容如下表所示。 VRLA在線維護監測儀三大核心功能一、系統實時監測電池的端電壓並存儲到FLASH中，並實施進行分析測算。通過複雜的邏輯關係運算後(結合曆次放電過程的端電壓、電流、內阻、放電時間等)，最後可以找出壞電池再進行更換。測量端電壓時，我們採用差模的方式進行檢測單體電池端電壓，電源採用隔離電源模塊，這樣就能把電池組中的高頻幹擾隔離開。處理器同樣採用兩套系統，分別執行不同任務，使測量結果互不幹擾。FLASH存儲器達到能儲存3個月採集的數據，就像飛機裡的黑匣子，隨時記錄儲存。系統本身進行分析處理，還可以通過RS232 口傳輸到系統維護人員的電腦裡，把數據做進一步的分析和查詢。也為遠程上傳(通過網絡將系統採集來的數據上傳到伺服器，進行中心管理)作準備。二、高頻脈衝在線修復功能電池在長期浮充狀態下會出現硫酸鹽化現象，通過脈衝修復，使電池劣化的過程達到最低。三、電池組在浮充時電壓必須均衡在2. 2v,這樣才能有效地減少硫酸鹽化的進度， 結合脈衝修復，從而最大限度的延長電池的壽命。VRLA蓄電池組在線維護檢測系統的其它功能詳解I、實時監測每塊電池的是否損壞並將劣化的電池編號直接顯示在屏幕上；2、通過對電池電壓的測量，來計算電池的容量；3、實時監測市電是否斷開；4、實時循環顯示電池的電壓區間；5、檢測電池端電壓時，同時將每塊電池的電壓記錄到Flash中；6、Flash容量能存儲3到6個月的數據；7、具有電池容量計算及顯示容量區間的功能；8、具有檢測環境溫度及顯示功能；9、具有檢測電池組放電電流和顯示的功能；10、具有RS232接口，並能通對此接口的調測，可接入動環，將數據傳輸到監控中心；11、工作電壓幅度廣18V至36V都可以正常使用，系統不會因為電池過渡放電而停
止工作。
權利要求1.ー種VRLA在線維護監測儀，其特徵在於包括MCU處理器、電壓採集模塊、用於對單個電池進行切換接入電壓採集模塊的多路差分選擇串ロ、用於切換對單個電池進行放電的多路均衡電路、脈衝修復模塊，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，控制多個電池循環地單個接入電壓採集模塊，電壓採集模塊將採集到電壓信號送給與其連接的MCU處理器，MCU處理器根據單個電池電壓控制與其連接的多路均衡電路對電池放電，MCU處理器連接的脈衝修復模塊,為其提供PWM控制信號，脈衝修復模塊輸入端與輸出點均與電池組連接。
2.根據權利要求I所述的ー種VRLA在線維護監測儀，其特徵在於還包括均與MCU處理器連接的RS232串ロ、Flash存儲器、用於檢測環境溫度的溫度傳感器、電流傳感器、液晶顯示器和聲報警單元。
3.根據權利要求I所述的ー種VRLA在線維護監測儀，其特徵在於所述電壓採集模塊包括順序連接的降壓電路、差分放大器、信號調理單元，所述降壓電路與多路差分選擇串ロ連接，所述信號調理單元與MCU處理器連接。
4.根據權利要求I所述的ー種VRLA在線維護監測儀，其特徵在於所述脈衝修復模塊包括順序連接的儲能模塊、升壓電路和脈衝修復驅動電路，所述儲能模塊和升壓電路和脈衝修復驅動電路均與MCU處理器連接，接受MCU處理器發出的PWM控制信號的控制。
5.根據權利要求4所述的ー種VRLA在線維護監測儀，其特徵在於所述PWM控制信號頻率為 3kHz-8kHz。
專利摘要本實用新型涉及電池維護技術領域，提供了一種VRLA在線維護監測儀。其旨在在於提供一種電池維護裝置，其包括MCU處理器、電壓採集模塊、用於對單個電池進行切換接入電壓採集模塊的多路差分選擇串口、用於切換對單個電池進行放電的多路均衡電路、脈衝修復模塊，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，控制多個電池循環地單個接入電壓採集模塊，電壓採集模塊將採集到電壓信號送給與其連接的MCU處理器，MCU處理器根據單個電池電壓控制與其連接的多路均衡電路對高電壓電池放電，MCU處理器連接的脈衝修復模塊，為其提供PWM控制信號。本實用新型用於電池使用狀態的實時監控和維護。
文檔編號H01M10/44GK202817131SQ20122040140
公開日2013年3月20日 申請日期2012年8月15日 優先權日2012年8月15日
發明者林坤 申請人:四川坤和科技有限公司