蓄電池內阻在線監測系統及方法與流程

本發明涉及一種蓄電池的內阻監測方法，尤其涉及一種蓄電池內阻在線監測系統及方法。

背景技術：

在電力系統中，在發電廠以及變電站的直流系統中廣泛使用蓄電池，因此，蓄電池的性能及狀態對于電力系統的穩定運行至關重要，其中，蓄電池的內阻是反應蓄電池的性能及狀態的重要參數，現有技術中，對于蓄電池的內阻檢測通過如下手段進行：第一種是將蓄電池從接入的系統中拆卸出來，然后再進行內阻檢測，但是這種方式操作復雜，需要改變蓄電池的接入結構，蓄電池的拆卸對電力系統的工作穩定性造成影響；第二種則是不從接入系統中拆卸出蓄電池，通過蓄電池的充放電電流、電壓以及溫度等參數來計算蓄電池的內阻，但是這種方式雖然實現了在線監測，但是由于蓄電池的充放電電壓在檢測過程中受到蓄電池的內阻影響，從而造成最終的監測結果不準確，不能準確反映蓄電池的內阻狀態。

因此，需要提出一種新的蓄電池內阻在線監測系統，能夠在不將蓄電池從接入的工作系統中拆卸出來，并且不改變蓄電池的供電電路結構的情況下實現對蓄電池內阻的準確監測，提高蓄電池內阻的檢測的效率，不會對原來的接入系統造成任何影響，確保接入系統的穩定可靠的運行。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明的目的是提供一種蓄電池內阻在線監測系統，能夠在不將蓄電池從接入的工作系統中拆卸出來，并且不改變蓄電池的供電電路結構的情況下實現對蓄電池內阻的準確監測，提高蓄電池內阻的檢測的效率，不會對原來的接入系統造成任何影響，確保接入系統的穩定可靠的運行。

本發明提供提供的一種蓄電池內阻在線監測系統，包括：

電容，其兩端分別連接于蓄電池的正極和負極并形成閉合回路，且電容與蓄電池的負載形成并聯結構；

信號激勵單元，用于產生交流測試信號并輸出；

耦合加載單元，其輸入端與信號激勵單元的輸出端連接，用于將交流測試信號通過電磁感應加載于蓄電池與電容之間的連接導線；

檢測單元，用于檢測蓄電池與電容的閉合回路的交流電流并輸出。

進一步，所述耦合加載單元包括勵磁鐵芯和繞制于勵磁鐵芯的耦合線圈，其中，勵磁鐵芯為環狀結構，蓄電池與電容之間的連接導線穿過勵磁鐵芯，耦合線圈的兩端作為輸入端與信號激勵單元的輸出端連接。

進一步，所述信號激勵單元包括信號發生器和功率放大器，所述信號發生器產生交流測試信號并輸出到功率放大器，所述功率放大器將交流測試信號處理后輸出到耦合加載單元。

進一步，還包括控制單元，所述控制單元與信號激勵單元的控制輸入端連接，所述控制單元的輸入端還與檢測單元的輸出端連接。

進一步，所述檢測單元為電流互感器和磁場傳感器，所述電流互感器和磁場傳感器的輸出端均與控制單元連接。

相應地，本發明還提供了一種蓄電池內阻在線監測方法，包括：

在蓄電池的正負極之間設置電容并蓄電池與電容形成閉合回路，且電容與蓄電池負載形成并聯結構；

在蓄電池和電容之間的導線上通過電磁感應加載交流測試信號；

偵測蓄電池和電容的閉合回路的交流電流以及加載于蓄電池的交流電壓，根據交流電壓和交流電流計算蓄電池的內阻。

進一步，蓄電池和電容之間的導線上通過耦合加載單元進行加載，其中，耦合加載單元包括耦合線圈以及勵磁鐵芯，所述勵磁鐵芯為環狀結構，蓄電池和電容之間的導線穿過勵磁鐵芯，耦合線圈的兩端作為輸入端輸入交流測試信號。

本發明的有益效果：本發明的蓄電池內阻在線監測系統及方法，能夠在不將蓄電池從接入的工作系統中拆卸出來，并且不改變蓄電池的供電電路結構的情況下實現對蓄電池內阻的準確監測，提高蓄電池內阻的檢測的效率，不會對原來的接入系統造成任何影響，確保接入系統的穩定可靠的運行。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步描述：

圖1為本發明的原理圖。

圖2為本發明的耦合加載單元的結構示意圖。

具體實施方式

圖1為本發明的原理圖，圖2為本發明的耦合加載單元結構示意圖，如圖所示，包括：

電容8，其兩端分別連接于蓄電池1的正極和負極并形成閉合回路，且電容8與蓄電池1的負載9形成并聯結構；

信號激勵單元，用于產生交流測試信號并輸出；

耦合加載單元7，其輸入端與信號激勵單元的輸出端連接，用于將交流測試信號通過電磁感應加載于蓄電池1與電容8之間的連接導線10；

檢測單元，用于檢測蓄電池1與電容8的閉合回路的交流電流并輸出；其中，交流測試信號為高頻交流測試信號，當信號激勵單元產生的高頻甲流測試信號通過耦合加載單元加載于蓄電池和電容的回路后，由于電容對于高頻交流信號的阻抗很小，因此，相當于施加的高頻交流信號完全作用于蓄電池的內阻上，由于電容對高頻交流信號的短路作用，施加的交流信號也不會對負載的工作造成影響，因此，通過上述結構，能夠在不將蓄電池從接入的工作系統中拆卸出來，并且不改變蓄電池的供電電路結構的情況下實現對蓄電池內阻的準確監測，即能夠在蓄電池不停止工作的條件下完成蓄電池內阻的精確監測，提高蓄電池內阻的檢測的效率，不會對原來的接入系統造成任何影響，確保接入系統的穩定可靠的運行。

本實施例中，所述耦合加載單元7包括勵磁鐵芯71和繞制于勵磁鐵芯71的耦合線圈72，其中，勵磁鐵芯71為環狀結構，蓄電池1與電容8之間的連接導線10穿過勵磁鐵芯71，耦合線圈72的兩端作為輸入端與信號激勵單元的輸出端連接，當耦合線圈通入交流信號后，會產生交變磁場，在交變磁場的作用下，蓄電池和電容之間的導線與耦合線圈的耦合處會產生感應的交流電壓，該交流電壓作用于蓄電池的內阻，通過這種結構，能夠將高頻交流測試信號施加蓄電池的內阻上，而且不會對蓄電池的供電回路造成任何影響，從而簡化對于蓄電池內阻測試結構，操作方便。

本實施例中，所述信號激勵單元包括信號發生器5和功率放大器6，所述信號發生器5產生交流測試信號并輸出到功率放大器6，所述功率放大器6將交流測試信號處理后輸出到耦合加載單元7，其中，信號發生器用于產生高頻交流測試信號，功率放大器用于對該交流測試信號進行放大處理，通過這種結構，能夠使耦合線圈獲得測試所需的激勵信號，并向蓄電池與電容之間的導線耦合加載感應狡辯電壓，從而完成蓄電池內阻的測量。

本實施例中，還包括控制單元4，所述控制單元4與信號激勵單元的控制輸入端連接，所述控制單元4的輸入端還與檢測單元的輸出端連接，其中，控制單元采用現有的單片機，比如AVR單片機、ARM單片機等，控制單元用于控制信號發生器的工作，使信號發生器產生相應頻率、幅值的高頻交流信號，并且，控制單元根據檢測單元輸出的交流電流以及磁場計算導線上感應電壓的大小，并根據R＝U/I，計算蓄電池的內阻。

本實施例中，所述檢測單元為電流互感器2和磁場傳感器3，所述電流互感器2和磁場傳感器3的輸出端均與控制單元4連接，其中，電流互感器2為精密交流互感器，磁場傳感器3為精密磁場傳感器，控制單元根據電流互感器和磁場傳感器輸出的交流電流值和磁場值，以及耦合線圈的匝數、功率放大器的輸出激勵信號的幅值，利用電磁感應原理的計算公式計算耦合線圈耦合加載到導線上的感應電壓，此屬于現有技術，在此不加以詳述；并根據計算得出的感應電壓計算蓄電池的內阻。

相應地，本發明還提供了一種蓄電池內阻在線監測方法，包括：

在蓄電池的正負極之間設置電容并蓄電池與電容形成閉合回路，且電容與蓄電池負載形成并聯結構；

在蓄電池和電容之間的導線上通過電磁感應加載交流測試信號，其中，交流測試信號為高頻交流信號，由信號發生器生成，并通過功率放大器處理后輸出；

偵測蓄電池和電容的閉合回路的交流電流以及加載于蓄電池的交流電壓，根據交流電壓和交流電流計算蓄電池的內阻，交流電壓通過耦合線圈產生的交變磁場、耦合線圈的匝數、功率放大器的輸出激勵信號的幅值以及導線上的交流電流計算獲得，通過上述方法，能夠在不將蓄電池從接入的工作系統中拆卸出來，并且不改變蓄電池的供電電路結構的情況下實現對蓄電池內阻的準確監測，提高蓄電池內阻的檢測的效率，不會對原來的接入系統造成任何影響，確保接入系統的穩定可靠的運行。

本實施例中，蓄電池和電容之間的導線上通過耦合加載單元進行加載，其中，耦合加載單元包括耦合線圈以及勵磁鐵芯，所述勵磁鐵芯為環狀結構，蓄電池和電容之間的導線穿過勵磁鐵芯，耦合線圈的兩端作為輸入端輸入交流測試信號；當耦合線圈通入交流信號后，會產生交變磁場，在交變磁場的作用下，蓄電池和電容之間的導線與耦合線圈的耦合處會產生感應的交流電壓，該交流電壓作用于蓄電池的內阻，通過上述方式，能夠將高頻交流測試信號施加蓄電池的內阻上，而且不會對蓄電池的供電回路造成任何影響，從而簡化對于蓄電池內阻測試結構，操作方便。

最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。