一種蓄電池智能監測裝置及網絡的制作方法

本實用新型涉及蓄電池技術領域，尤其涉及一種蓄電池智能監測裝置及網絡。

背景技術：

隨著技術的發展，工程應用領域對蓄電池狀態信息的獲取也越來越細化與嚴格，僅僅依靠蓄電池電壓值、工作電流以及通過電壓簡單估計的電池剩余電量并不能滿足現有需求，使得對蓄電池的生命周期以及故障等狀態的精確研判已成為至關重要。而蓄電池狀態多數以端電壓、內阻值、剩余荷電量SOC(state of charge)、健康狀態SOH(state of health)、蓄電池工作溫度等參數表現出來。如果不能很好的實時掌握這些關鍵數據，不及時發現有異常的蓄電池并予以處理，則會存在嚴重的安全隱患，甚至造成嚴重的安全生產事故，造成財產損失。

目前，蓄電池狀態測試主要有以下兩種方式：1)采用便攜式電池檢測儀表，人工對蓄電池(組)進行測試，但是由于一組蓄電池節數較多，尤其是上百節的蓄電池組，需耗費大量的人力和物力，且效率低、成本高、數據及時性差；2)采用蓄電池監測設備對蓄電池(組)進行在線監測，雖然可以現場數據處理及顯示，也可以傳送到遠端的監控平臺進行處理及分析，但是由于蓄電池監測設備測試端口較多，安裝時需敷設大量的線路(如測試線路、電源線路及通信線路)，導致施工環境復雜、維護工作量大，且成本高；同時，由于長距離的測試易受干擾，用多頻點激勵法測試內阻往往不準確，也存在老化短路隱患，而采用一臺主控設備巡檢時，需對蓄電池組中每節電池進行順序檢測，一旦單節電池過多，容易造成檢測時間間隔大，使得所有電池同一時刻的狀態不能準確獲取。

因此，亟需一種蓄電池智能監測裝置，能夠克服現有技術中蓄電池人工檢測和在線監測帶來的不便，實現蓄電池組每節電池性能和狀態參數時間上的一致性及實時性，獲取更準確的蓄電池狀態參數。

技術實現要素：

本實用新型實施例所要解決的技術問題在于，提供一種蓄電池智能監測裝置及網絡，能夠克服現有技術中蓄電池人工檢測和在線監測帶來的不便，實現蓄電池組每節電池性能和狀態參數時間上的一致性及實時性，獲取更準確的蓄電池狀態參數。

為了解決上述技術問題，本實用新型實施例提供了一種蓄電池智能監測裝置，其與蓄電池相配合，所述蓄電池智能監測裝置包括殼體，所述殼體內設有安裝于同一電路板上的用于實時獲取并計算所述蓄電池性能參數的檢測控制單元和用于將所述實時獲取并計算出的蓄電池性能參數以電力載波方式傳輸的通信單元；其中，

所述檢測控制單元的第一端通過正極電流線與所述蓄電池的正極柱相連，第二端通過正極電壓線與所述蓄電池的正極柱相連，第三端通過負極電流線與所述蓄電池的負極柱相連，第四端通過負極電壓線與所述蓄電池的負極柱相連，第五端與所述通信單元相連；

所述通信單元還串接在所述正極電流線與所述負極電流線上。

其中，所述檢測控制單元包括用于數據控制處理及分析的主控模塊、用于放電信號加載時使得蓄電池產生兩個不同頻率電流激勵信號的放電模塊、用于采集所述兩個電流激勵信號和所述蓄電池對應所述兩個電流激勵信號同一頻率下產生的兩個響應電壓信號的采集模塊以及用于通過對所述兩個電流激勵信號及所述兩個響應電壓信號計算出所述蓄電池性能參數的數據運算模塊；其中，

所述主控模塊分別與所述通信單元、所述放電模塊、所述采集模塊和所述數據運算模塊相連；其中，所述主控模塊由一ARM芯片及其外圍電路形成；

所述放電模塊還串接在所述正極電流線與所述負極電流線上；其中，所述放電模塊由一DSP芯片及其外圍電路形成；

所述采集模塊還串接在所述正極電壓線與所述負極電壓線上以及串接在所述正極電流線與所述負極電流線上；其中，所述采集模塊由一高速采集AD數模轉換器芯片及其外圍電路形成；

所述數據運算模塊由另一DSP芯片及其外圍電路形成。

其中，所述采集模塊還包括用于采集溫度的霍爾傳感器。

其中，所述蓄電池性能參數包括所述蓄電池本體的端電壓、工作電流、剩余荷電量和健康狀態。

其中，所述主控模塊的ARM芯片上預先燒錄有所述蓄電池的ID信息；其中，所述蓄電池的ID信息包括生產編號、序列號，生產日期、額定安時容量和額定電壓。

本實用新型實施例還提供了一種蓄電池智能監測網絡，包括至少一如前述的蓄電池智能監測裝置和一用于通過電力載波方式接收每一蓄電池智能監測裝置數據的數據接收裝置；其中，

所述每一蓄電池智能監測裝置分別設置于相應的蓄電池上，且均與所述數據接收裝置相連。

實施本實用新型實施例，具有如下有益效果：

在本實用新型實施例中，由于蓄電池智能監測裝置可以自動實時獲取并計算蓄電池性能參數，且該蓄電池性能參數可以在通信單元上通過電力載波方式傳輸，避免了傳統蓄電池組在線檢測繁雜接線以及逐個巡檢的時間等待與不統一，從而極大提高了每節蓄電池狀態信息的實時性，因此克服了現有技術中蓄電池人工檢測和在線監測帶來的不便，實現蓄電池組每節電池性能和狀態參數時間上的一致性及實時性，獲取到更準確的蓄電池狀態參數。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，根據這些附圖獲得其他的附圖仍屬于本實用新型的范疇。

圖1為本實用新型實施例一提供的蓄電池智能監測裝置的系統結構示意圖；

圖2為圖1中檢測控制單元的系統結構示意圖；

圖3為圖2中數據運算模塊采用蓄電池Thevenin電路模型的電路連接示意圖；

圖4為本實用新型實施例二提供的蓄電池智能監測網絡的拓撲結構示意圖。

具體實施方式

為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本實用新型作進一步地詳細描述。

如圖1所示，為本實用新型實施例一中，提供的一種蓄電池智能監測裝置，其與蓄電池L相配合，該蓄電池智能監測裝置包括殼體1，殼體1內設有安裝于同一電路板上的用于實時獲取并計算蓄電池性能參數的檢測控制單元11和用于將實時獲取并計算出的蓄電池性能參數以電力載波方式傳輸的通信單元12；其中，

檢測控制單元11的第一端a1通過正極電流線21與蓄電池L的正極柱(+)相連，第二端a2通過正極電壓線31與蓄電池L的正極柱(+)相連，第三端a3通過負極電流線22與蓄電池L的負極柱(-)相連，第四端a4通過負極電壓線32與蓄電池L的負極柱(-)相連，第五端a5與通信單元12相連；

通信單元12還串接在正極電流線21與負極電流線22上，實現復用正極電流線21與負極電流線22以電力載波方式傳輸蓄電池性能參數。

應當說明的是，檢測控制單元11可以采用具有多個數字芯片的單片機來實現，通信單元12可以采用單獨的數字芯片來實現，且通信單元12復用正極電流線21與負極電流線22是通過檢測控制單元11來控制實現的。

在本實用新型實施例中，檢測控制單元11由于外接蓄電池的正負極柱子，可以分別通過正負極電壓線和正負極電流線實時獲得蓄電池產生的電壓信號及電流信號等信息，并加工計算出遠端數據接收裝置所需的蓄電池性能參數，且進一步通過通信單元12將上述蓄電池性能參數以電力載波方式傳輸，從而避免了傳統蓄電池組在線檢測繁雜接線以及逐個巡檢的時間等待與不統一，極大提高了每節蓄電池狀態信息的實時性。其中，蓄電池性能參數包括但不限于蓄電池本體的端電壓、工作電流、剩余荷電量和健康狀態。

更進一步的，如圖2所示，檢測控制單元11包括用于數據控制處理及分析的主控模塊111、用于放電信號加載時使得蓄電池產生兩個不同頻率電流激勵信號的放電模塊112、用于采集兩個電流激勵信號和蓄電池對應兩個電流激勵信號同一頻率下產生的兩個響應電壓信號的采集模塊113以及用于通過對兩個電流激勵信號及兩個響應電壓信號計算出蓄電池性能參數的數據運算模塊114；其中，

主控模塊111分別與通信單元12、放電模塊112、采集模塊113和數據運算模塊114相連；其中，主控模塊111由一ARM芯片及其外圍電路形成；

放電模塊112還串接在正極電流線21與負極電流線22上；其中，放電模塊112由一DSP芯片及其外圍電路形成；

采集模塊113還串接在正極電壓線31與所述負極電壓線32上以及串接在正極電流線21與負極電流線22上；其中，采集模塊113由一高速采集AD數模轉換器芯片及其外圍電路形成；

數據運算模塊114由另一DSP芯片及其外圍電路形成。

應當說明的是，數據運算模塊114中計算出的蓄電池性能參數有剩余荷電量和健康狀態，而剩余荷電量和健康狀態是根據Thevenin電路模型(如圖3所示)的歐姆電阻R1、極化電阻R2、雙層極化電容C2的值，利用Kalman濾波器算法最優估算出來的，而該圖3中Thevenin電路模型的歐姆電阻R1、極化電阻R2、雙層極化電容C2的值是基于采集模塊113中兩個電流激勵信號及兩個響應電壓信號計算獲得的。

更進一步的，為了獲取蓄電池的實時溫度，采集模塊113還包括用于采集溫度的霍爾傳感器。

更進一步的，為了獲取蓄電池更多的信息，主控模塊111的ARM芯片上預先燒錄有蓄電池的ID信息，該蓄電池的ID信息包括但不限于生產編號、序列號，生產日期、額定安時容量和額定電壓。

本實用新型實施例一中的蓄電池智能監測裝置的工作原理為：主控模塊111控制放電模塊112產生放電信號，在該放電信號加載時使蓄電池L經由正極電流線21和負極電流線22向放電模塊112以兩個不同頻率電流激勵信號進行放電，采集模塊113采集流經蓄電池的兩個電流激勵信號，并通過正極電壓線31和負極電壓線32采集蓄電池分別對應兩個電流激勵信號同一頻率的兩個響應電壓信號，數據運算模塊114根據接收到的兩個電流激勵信號和兩個響應電壓信號，通過算法獲得蓄電池的歐姆電阻、極化電阻以及雙層極化電容，并利用Kalman濾波器算法最優估算出蓄電池的剩余荷電量和健康狀態。同時，還將獲取到的蓄電池的ID信息以及估算出蓄電池的剩余荷電量和健康狀態等等，控制通信單元12復用正極電流線21和負極電流線22以電力載波方式傳輸給遠端的數據接收裝置。

如圖4所示，相對于本實用新型實施例一中的蓄電池智能監測裝置，本實用新型實施例二還提供了一種蓄電池智能監測網絡，包括至少一本實用新型實施例一中的蓄電池智能監測裝置S和一用于通過電力載波方式接收每一蓄電池智能監測裝置S數據的數據接收裝置R；其中，每一蓄電池智能監測裝置S分別設置于相應的蓄電池L上，且均與所述數據接收裝置R相連。

由于本實用新型實施例二中的蓄電池智能監測網絡所包括的蓄電池智能監測裝置S，具有與本實用新型實施例一中的蓄電池智能監測裝置相同的結構和連接關系，因此在此不再一一贅述。

實施本實用新型實施例，具有如下有益效果：

在本實用新型實施例中，由于蓄電池智能監測裝置可以自動實時獲取并計算蓄電池性能參數，且該蓄電池性能參數可以在通信單元上通過電力載波方式傳輸，避免了傳統蓄電池組在線檢測繁雜接線以及逐個巡檢的時間等待與不統一，從而極大提高了每節蓄電池狀態信息的實時性，因此克服了現有技術中蓄電池人工檢測和在線監測帶來的不便，實現蓄電池組每節電池性能和狀態參數時間上的一致性及實時性，獲取到更準確的蓄電池狀態參數。

以上所揭露的僅為本實用新型較佳實施例而已，當然不能以此來限定本實用新型之權利范圍，因此依本實用新型權利要求所作的等同變化，仍屬本實用新型所涵蓋的范圍。