蓄電池故障預警儀的製作方法
2023-06-18 15:43:31 4
專利名稱：蓄電池故障預警儀的製作方法
技術領域：
本實用新型專利屬於電力測量儀器儀表領域，特別涉及針對蓄電池電參數檢測的
蓄電池故障預警儀。
背景技術：
近十餘年來，閥控式鉛酸蓄電池(VRLAB)在許多不同領域被迅速推廣應用。VRLA 電池"免維護"的承諾，使其在新領域的推廣和取代傳統的防酸隔爆式電池起到舉足輕重的 作用。閥控鉛酸蓄電池投入使用以來，由於其免維護性能，輕便，易於安裝，使用年限比傳統 防酸隔爆式電池長等優點，很快在電信界及其他UPS應用場所中得到廣泛應用。 在國際上，蓄電池內阻的測試已被廣泛應用於蓄電池日常維護中，取代以前電壓 檢測，因為內阻值是反映電池內部參數。國際電工IEEE-1188-1996為蓄電池維護制訂了 "定期測試蓄電池內阻預測蓄電池壽命"的標準。中國信息產業部郵電產品質量檢驗中心也 提出了蓄電池內阻的相關規範(見YD/T799-2002)。內阻測量已被公認是準確、快速判斷蓄 電池健康狀況的重要參數。測量閥控鉛酸蓄電池端電壓無法反映電池的實際容量特性，而 通過測量內阻能夠立即判斷嚴重失效的電池或存在連接問題的電池，蓄電池內阻是一個非 常微小的毫歐姆(mQ)甚至微歐(y Q)級，很難準確測量。 目前常見的內阻測量方法主要有密度法、開路電壓法、直流放電法和交流法。其 中以交流法為主。交流法是電化學測量的重要方法，通過給蓄電池施加一個交流低頻小電 流信號，測量其反饋電壓值，通過電壓與電流的比值，測量蓄電池的內阻。但由於交流法的 測量存在下列缺陷1)對蓄電池正常巡視時進行單電池的檢測，其維護的工作量非常大。 即使進行，也無法方便地蓄電池長期運行檢測數據進行分析比對發現問題。2)對於大容量 電池，電池內阻是微歐級小信號，常規的直流方法和交流方法較難得到高準確度的數值，對 蓄電池內阻的在線準確測量需要解決充電機和用電負載幹擾的問題。
發明內容本實用新型的目的在於克服現有技術的不足，提供一種能在線準確測量蓄電池內 阻的蓄電池故障預警儀。 現實本實用新型目的的技術方案是，蓄電池故障預警儀，包括主控單元、變頻交變 驅動單元、若干微電流激勵單元和電壓採樣單元，主控單元的輸出端和變頻交變驅動單元 的輸入端連接，變頻交變驅動單元的輸出端分別和若干微電流激勵單元的輸入端連接，電 壓採樣單元的輸出端和主控單元的輸入端連接；主控單元向變頻交變驅動單元發出控制命 令，變頻交變驅動單元接收到指令後，對多個微電流激勵單元進行交變時序控制，保證同一 時間只有一個微電流激勵單元工作；微電流激勵單元向其所激勵的蓄電池饋入交流微電流 信號，電壓採樣單元實時採樣單電池端電壓，由於激勵電流的饋入，電壓採樣單元會採樣到 一個電壓的變化量，計算得出電池內阻。 本實用新型的工作原理是[0008] 向電池饋入一個交流電流信號，測量由此信號產生的電壓變化即可測得電池的內 阻。 R = Vav/Iav 式中Vav—一為檢測到交流信號的平均值； Iav—一為饋入交流信號的平均值 由於饋入信號的幅值微弱，電池的內阻在微歐或毫歐級，因此，產生的電壓變化幅 值在毫伏級，信號容易受到幹擾。尤其是在線測量時，電池低頻交流電壓上通常疊加了充電 機的交流紋波和輸出噪聲，這些幹擾信號的幅值和電池上的低頻交流信號可能相當，因此 在測量環節必須考慮削除幹擾信號。 在向蓄電池饋入一個交流信號的同時，按照每隔若干個電池設置一個信號注入
點，採用變頻交變信號驅動法可以完全克服外界幹擾，獲得比較穩定的數據。 本實用新型中，主控單元向變頻交變驅動單元發出控制命令，變頻交變驅動單元
接收到指令後，對多個微電流激勵單元進行交變時序控制，保證同一時間只有一個微電流
激勵單元工作；微電流激勵單元向其所激勵的若干節蓄電池饋入交流微電流信號，電壓採
樣單元實時採樣單電池端電壓，由於激勵電流的饋入，電壓採樣單元會採樣到一個電壓的
變化量，即可根據上述公式得出電池內阻。 作為本實用新型的進一步改進，在所述電壓採樣單元和主控單元之間設有信號放 大電路和信號濾波電路，電壓採樣單元的輸出信號依次經過信號放大電路、信號濾波電路， 輸入主控單元。對於各類幹擾， 一方面通過硬體多級濾波削減，另一方面，在有效的A/D採 樣頻率下進行平滑濾波處理，在主控單元中設有濾波單元，採用基於IIR的數位訊號技術 對電壓採用信號進行濾波處理，實現內阻的在線準確測量。通過內阻分析可以監測到每一 個電池的容量下降，電池的其它劣化現象也在內阻數據中準確反映。 本實用新型的優點為 (1)變頻交變信號驅動方法保證了信號採樣的抗幹擾性。
(2)信號採樣經過多級濾波，提高了採樣設備的整體精度。 本實用新型使用後的效果體現在以下方面 1)真正實現電池的預防性維護和檢修。防止正常電源突然中斷後，因一隻或幾隻
少數的蓄電池問題導致整組直流系統動力不足引起的其它各類重大事故。 2)改善電池的使用條件，延長電池的使用壽命。 3)掌握電池的當前的運行狀況。 4)避免盲目更換電池，減少電池更換費用。 5)降低電池現場維護費用。 6)便於集中監控和網絡化管理海量蓄電池。
圖1是本實用新型實施例1使用狀態結構示意圖具體實施方式
以下結合附圖和實施例具體說明。[0028] 實施例1 如圖1所示，蓄電池故障預警儀1，包括主控單元2、變頻交變驅動單元3、若干微電 流激勵單元7、電壓採樣單元6、信號放大電路4和濾波電路5，主控單元2的輸出端和變頻 交變驅動單元3的輸入端連接，變頻交變驅動單元3的輸出端分別和27個微電流激勵單元 7的輸入端連接。由108節蓄電池組成的蓄電池組8，按照每四節電池作為一組，將蓄電池組 8的108節電池分為27個電池組，27個微電流激勵單元的輸出端分別和27個電池組的正 極連接，27個電池組的負極連接至電壓採樣單元6，電壓採樣單元的信號經信號放大電路4 和濾波電路5輸入主控單元2的輸入端。 主控單元2向變頻交變驅動單元3發出控制命令，變頻交變驅動單元3接收到指 令後，對27個微電流激勵單元7進行交變順序控制，保證同一時間只有一個微電流激勵單 元7工作；微電流激勵單元7向其所激勵的四節蓄電池饋入交流微電流信號，電壓採樣單元 6實時採樣單電池端電壓，由於激勵電流的饋入，電壓採樣單元6會採樣到一個電壓的變化 量，即可計算得出電池內阻。
權利要求蓄電池故障預警儀，其特徵是，所述蓄電池故障預警儀包括主控單元、變頻交變驅動單元、若干微電流激勵單元和電壓採樣單元，主控單元的輸出端和變頻交變驅動單元的輸入端連接，變頻交變驅動單元的輸出端分別和若干微電流激勵單元的輸入端連接，電壓採樣單元的輸出端和主控單元的輸入端連接；主控單元向變頻交變驅動單元發出控制命令，變頻交變驅動單元接收到指令後，對多個微電流激勵單元進行交變時序控制，保證同一時間只有一個微電流激勵單元工作；微電流激勵單元向其所激勵的蓄電池饋入交流微電流信號，電壓採樣單元實時採樣單電池端電壓的變化量，計算得出電池內阻。
2. 根據權利要求1所述的蓄電池故障預警儀，其特徵是，在所述電壓採樣單元和主控 單元之間設有信號放大電路和信號濾波電路，電壓採樣單元的輸出信號依次經過信號放大 電路、信號濾波電路，輸入主控單元。
3. 根據權利要求1所述的蓄電池故障預警儀，其特徵是，所述濾波電路為多級濾波電路。
4. 根據權利要求3所述的蓄電池故障預警儀，其特徵是，所述主控單元中設有濾波單 元，採用基於IIR的數位訊號技術對電壓採樣信號進行濾波處理。
專利摘要蓄電池故障預警儀，包括主控單元、變頻交變驅動單元、若干微電流激勵單元和電壓採樣單元，主控單元的輸出端和變頻交變驅動單元的輸入端連接，變頻交變驅動單元的輸出端分別和若干微電流激勵單元的輸入端連接，電壓採樣單元的輸出端和主控單元的輸入端連接；主控單元向變頻交變驅動單元發出控制命令，變頻交變驅動單元接收到指令後，對多個微電流激勵單元進行交變時序控制，保證同一時間只有一個微電流激勵單元工作；微電流激勵單元向其所激勵的蓄電池饋入交流微電流信號，電壓採樣單元實時採樣單電池端電壓，由於激勵電流的饋入，電壓採樣單元會採樣到一個電壓的變化量，計算得出電池內阻。
文檔編號G01R31/36GK201548669SQ200920255629
公開日2010年8月11日 申請日期2009年11月24日 優先權日2009年11月24日
發明者沈啟鵬, 童國道 申請人:南京鼎爾特科技有限公司