储能电池智能辅助装置制造方法及图纸

本发明专利技术为一种储能电池智能辅助装置。该装置包括MCU、电池组内阻在线检测模块和电池修复模块；MCU分别与电池组内阻在线检测模块、电池修复模块相连；所述的电池组内阻在线检测模块包括激励信号发生器，功率电流源发生器，选通器，信号采集处理电路和乘法平均电路；其中，激励信号发生器、功率电流源发生器、选通器、信号采集处理电路和依次相连，功率电流源发生器还和乘法平均电路直接相连；乘法平均电路、激励信号发生器分别与MCU相连；工作时，选通器与待测电池组相连。该装置可通过内阻检测结果对电池组健康状态进行评估，可根据评估结果智能的安排电压均衡和电池活化工作。

【技术实现步骤摘要】
储能电池智能辅助装置
本专利技术涉及一种电池组辅助装置，特别是涉及电池组的内阻测量，电池的活化。
技术介绍
在电池组的单体间均衡程序以及对电池活化程序中，需要有一种快速准确的手段获取各节电池的容量。在电池容量评估的应用中，通过监测电池的内阻来间接反映电池的容量是一种新型高效的评估方法。交流注入法是目前先进的电池内阻测量法之一，此法通过向电池施加正弦电流，以获得电池的响应，通过适当的计算，获取电池的内阻。此法可以实现对电池的在线检测。使用交流注入法测量电池内阻，技术难点在于实现理想的电流源，此电流源应有如下特点：能够输出大电流；并不要求完全与输入信号幅值和相位的一致，但不能有波形畸变，并应尽量避免含有直流分量；在电池内阻可能的取值范围内，对负载的变化不敏感。因此要求对电池的响应采样应足够精确，避免线路上的压降对结果的干扰。此外，铅酸电池的硫化是影响电池组效率的关键要素，所谓硫化是指正负极板上形成不可逆硫酸铅盐化组成一层白色粗粒结晶的硫酸铅盐，这种结晶体很难在正常的充电时消除，硫化的形成程度与铅酸蓄电池容量有很大的关系，硫化越严重电容量越少，直至报废。当前类似装置，使用的电流源是通用的电流源，不是专门以电池为负载对象的电流源，由于电池的特殊性质(内阻小，伴有容性负载，电池本身具有电压)，通用电流源在使用中表现不够理想。为应对电池组检测的需求，往往使用继电器切换电路与多节电池间的连接。电池内阻很小，往往只有几十毫欧，与继电器内阻量级相差不大，甚至与电路铜线的内阻量级相差不大，这就引入了很多误差。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，克服现有技术的不足，提供一种电池组智能辅助装置。该装置通过一个专门应对电池特征负载设计的、带负反馈的功率电流源发生器，以及电流源输出端加隔直电容的设计，实现稳定输出电流信号的功能，同时隔离电池的直流电压，避免其对电流源的影响；通过激励回路和采集回路分开的继电器组结构-选通器，避免线路上的阻抗影响测量结果；通过以上三部分核心功能，构造出了交流注入法测量电池内阻的一种误差很小的实现，可以对电池组的内阻实施在线检测。该装置还提供了一个自主设计的电池修复模块，可对电池组实施电压均衡与电池活化。该装置可通过内阻检测结果对电池组健康状态进行评估，可根据评估结果智能的安排电压均衡和电池活化工作。本专利技术解决其技术问题是采用以下技术方案实现的：一种储能电池智能辅助装置，该装置包括MCU(微控制单元)、电池组内阻在线检测模块和电池修复模块；MCU分别与电池组内阻在线检测模块、电池修复模块相连；所述的电池组内阻在线检测模块包括激励信号发生器，功率电流源发生器，选通器，信号采集处理电路和乘法平均电路；其中，激励信号发生器、功率电流源发生器、选通器、信号采集处理电路和依次相连，功率电流源发生器还和乘法平均电路直接相连；乘法平均电路、激励信号发生器分别与MCU相连；工作时，选通器与待测电池组相连；所述的电池修复模块的电路的组成包括：一个IGBT集成驱动芯片U16、两个MOSFETQ1与Q2、一个超级电容组C12、一个电感L1、四个电阻R34、R35、R36、R37；MCU的PWM1输出经过电阻R34接集成芯片U16的12脚，MCU的PWM2输出经过电阻R35接集成芯片U16的14脚，集成芯片U16的8脚经过电阻R36接MOSFETQ1的栅极，其1脚经过电阻R37接MOSFETQ2的栅极，MOSFETQ1的漏极接电池的正极，其源极接MOSFETQ2的漏极，还经过电感L1接超级电容组C12的正极，MOSFETQ2的源极接地，超级电容阻C12的负极接地，电池的负极接地。所述的激励信号发生器的组成包括：MCU的PWM输出接电阻R1的一端，电阻R1的另一端、电阻R2和运算放大器U1的正输入端依次串联，电阻R2的一端还经过电容C1接地，电阻R2另一端还经过电容C2接地；运算放大器U1的负输入端接其输出端，运算放大器U1输出端分别接电阻R3、电阻R6一端，电阻R3的另一端接运算放大器U2的负输入端，运算放大器U2的正输入端经过电阻R4接地，运算放大器U2的负输入端接电阻R5的一端，还接电容C3的一端，运算放大器U2的输出端分别接电阻R5的另一端、电容C3的另一端、电阻R7，电阻R7的另一端和电阻R6的另一端均接运算放大器U3的正输入端，运算放大器U3的负输入端分别接R9、电阻R8，电阻R8的另一端接地，运算放大器U3的输出端分别接R9的另一端、电容C4，电容C4的另一端为电路的输出；所述的功率电流源发生器的组成包括：电阻R10、电阻R11均接运算放大器U4的正输入端，电阻R10的另一端接激励信号发生器中的C4，电阻R11的另一端接地；运算放大器U4输出端接功率运算放大器U5的正输入端，功率运算放大器U5的负输入端经过并联的电阻R14、电容C5与其输出端相连，功率运算放大器U5的输出端还接电容C8的一端，功率放大器U5的输出端还经过电容C6、电阻R16接地，功率放大器U5的输出端还接电阻R17，电阻R17的另一端经过电容C7接地，电阻R17的另一端还经过R15接运算放大器U6的正输入端，运算放大器U6的负输入端接其输出端，运算放大器U6的输出端经过电阻R12接运算放大器U4的负输入端，运算放大器U7的正输入端经过采样电阻R18接地，运算放大器U7的负输入端接输出端，输出端经过电阻R13接运算放大器U4的负输入端，电容C8的另一端作为激励电流输出的正端，运算放大器U7正输入端同时作为激励电流输出的负端和参考信号输出端；所述的选通器的组成包括：继电器QA1、继电器QB1、继电器QA2、继电器QB2构成的原端翻转控制电路，继电器组U8构成的原端选通电路；对称的，继电器QC1、继电器QD1、继电器QC2、继电器QD2构成的副端翻转控制电路，继电器组U9构成的副端选通电路；本电路的正输入端即功率电流源发生器中的电容C8，接继电器QA1的一端与继电器QB1的一端，继电器QA1的另一端接继电器组U8的奇数原端，继电器QB1的另一端接继电器组U8的偶数原端，本电路的负输入端即功率电流源发生器中的运算放大器U7的正输入端，接继电器QA2的一端与继电器QB2的一端，继电器QA2的另一端接继电器组U8的偶数原端，继电器QB2的另一端接继电器组U8的奇数原端，继电器组U8的副端与电池组电池端分别相接，继电器U9的副端与电池组电池端分别相接，其奇数原端接继电器QC1的一端与继电器QD2的一端，其偶数原端接继电器QD1的一端与继电器QC2的一端，继电器QC1的另一端与继电器QD1的另一端接本电路的正输出端即信号采集处理电路中的C9，继电器QC2的另一端与继电器QD2的另一端接本电路的负输出端即信号采集电路中的R19；所述的信号采集处理电路的组成包括：本电路的正输入端即选通器中的继电器QC1接电容C9，本电路的负输入端即选通器中的继电器QC2接电阻R19，电阻R19的另一端接电容C9的另一端、电阻R20；电阻R19的一端还接运算放大器U10的正输入端，运算放大器U10的负输入端与其输出端相连，运算放大器U10的输出端还接电阻R21，电阻R21的另一端分别接运算放大器U11的负输入端、电阻R23；电阻R23的另一端接运算放大器U11的输出端本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种储能电池智能辅助装置，其特征为该装置包括MCU、电池组内阻在线检测模块和电池修复模块；MCU分别与电池组内阻在线检测模块、电池修复模块相连；所述的电池组内阻在线检测模块包括激励信号发生器，功率电流源发生器，选通器，信号采集处理电路和乘法平均电路；其中，激励信号发生器、功率电流源发生器、选通器、信号采集处理电路和依次相连，功率电流源发生器还和乘法平均电路直接相连；乘法平均电路、激励信号发生器分别与MCU相连；工作时，选通器与待测电池组相连；所述的电池修复模块的电路的组成包括：一个IGBT集成驱动芯片U16、两个MOSFET Q1与Q2、一个超级电容组C12、一个电感L1、四个电阻R34、R35、R36、R37；MCU的PWM1输出经过电阻R34接集成芯片U16的12脚，MCU的PWM2输出经过电阻R35接集成芯片U16的14脚，集成芯片U16的8脚经过电阻R36接MOSFET Q1的栅极，其1脚经过电阻R37接MOSFET Q2的栅极，MOSFET Q1的漏极接电池的正极，其源极接MOSFET Q2的漏极，还经过电感L1接超级电容组C12的正极，MOSFET Q2的源极接地，超级电容阻C12的负极接地，电池的负极接地；所述的激励信号发生器的组成包括：MCU的PWM输出接电阻R1的一端，电阻R1的另一端、电阻R2和运算放大器U1的正输入端依次串联，电阻R2的一端还经过电容C1接地，电阻R2另一端还经过电容C2接地；运算放大器U1的负输入端接其输出端，运算放大器U1输出端分别接电阻R3、电阻R6一端，电阻R3的另一端接运算放大器U2的负输入端，运算放大器U2的正输入端经过电阻R4接地，运算放大器U2的负输入端接电阻R5的一端，还接电容C3的一端，运算放大器U2的输出端分别接电阻R5的另一端、电容C3的另一端、电阻R7，电阻R7的另一端和电阻R6的另一端均接运算放大器U3的正输入端，运算放大器U3的负输入端分别接R9、电阻R8，电阻R8的另一端接地，运算放大器U3的输出端分别接R9的另一端、电容C4，电容C4的另一端为电路的输出；所述的功率电流源发生器的组成包括：电阻R10、电阻R11均接运算放大器U4的正输入端，电阻R10的另一端接激励信号发生器中的C4，电阻R11的另一端接地；运算放大器U4输出端接功率运算放大器U5的正输入端，功率运算放大器U5的负输入端经过并联的电阻R14、电容C5与其输出端相连，功率运算放大器U5的输出端还接电容C8的一端，功率放大器U5的输出端还经过电容C6、电阻R16接地，功率放大器U5的输出端还接电阻R17，电阻R17的另一端经过电容C7接地，电阻R17的另一端还经过R15接运算放大器U6的正输入端，运算放大器U6的负输入端接其输出端，运算放大器U6的输出端经过电阻R12接运算放大器U4的负输入端，运算放大器U7的正输入端经过采样电阻R18接地，运算放大器U7的负输入端接输出端，输出端经过电阻R13接运算放大器U4的负输入端，电容C8的另一端作为激励电流输出的正端，运算放大器U7正输入端同时作为激励电流输出的负端和参考信号输出端。...

【技术特征摘要】
1.一种储能电池智能辅助装置，其特征为该装置包括MCU、电池组内阻在线检测模块和电池修复模块；MCU分别与电池组内阻在线检测模块、电池修复模块相连；所述的电池组内阻在线检测模块包括激励信号发生器，功率电流源发生器，选通器，信号采集处理电路和乘法平均电路；其中，激励信号发生器、功率电流源发生器、选通器、信号采集处理电路和依次相连，功率电流源发生器还和乘法平均电路直接相连；乘法平均电路、激励信号发生器分别与MCU相连；工作时，选通器与待测电池组相连；所述的电池修复模块的电路的组成包括：一个IGBT集成驱动芯片U16、两个MOSFETQ1与Q2、一个超级电容组C12、一个电感L1、四个电阻R34、R35、R36、R37；MCU的PWM1输出经过电阻R34接集成芯片U16的12脚，MCU的PWM2输出经过电阻R35接集成芯片U16的14脚，集成芯片U16的8脚经过电阻R36接MOSFETQ1的栅极，其1脚经过电阻R37接MOSFETQ2的栅极，MOSFETQ1的漏极接电池的正极，其源极接MOSFETQ2的漏极，还经过电感L1接超级电容组C12的正极，MOSFETQ2的源极接地，超级电容阻C12的负极接地，电池的负极接地；所述的激励信号发生器的组成包括：MCU的PWM输出接电阻R1的一端，电阻R1的另一端、电阻R2和运算放大器U1的正输入端依次串联，电阻R2的一端还经过电容C1接地，电阻R2另一端还经过电容C2接地；运算放大器U1的负输入端接其输出端，运算放大器U1输出端分别接电阻R3、电阻R6一端，电阻R3的另一端接运算放大器U2的负输入端，运算放大器U2的正输入端经过电阻R4接地，运算放大器U2的负输入端接电阻R5的一端，还接电容C3的一端，运算放大器U2的输出端分别接电阻R5的另一端、电容C3的另一端、电阻R7，电阻R7的另一端和电阻R6的另一端均接运算放大器U3的正输入端，运算放大器U3的负输入端分别接R9、电阻R8，电阻R8的另一端接地，运算放大器U3的输出端分别接R9的另一端、电容C4，电容C4的另一端为电路的输出；所述的功率电流源发生器的组成包括：电阻R10、电阻R11均接运算放大器U4的正输入端，电阻R10的另一端接激励信号发生器中的C4，电阻R11的另一端接地；运算放大器U4输出端接功率运算放大器U5的正输入端，功率运算放大器U5的负输入端经过并联的电阻R14、电容C5与其输出端相连，功率运算放大器U5的输出端还接电容C8的一端，功率放大器U5的输出端还经过电容C6、电阻R16接地，功率放大器U5的输出端还接电阻R17，电阻R17的另一端经过电容C7接地，电阻R17的另一端还经过R15接运算放大器U6的正输入端，运算放大器U6的负输入端接其输出端，运算放大器U6的输出端经过电阻R12接运算放大器U4的负输入端，运算放大器U7的正输入端经过采样电阻R18接地，运算放大器U7的负输入端接输出端，输出端经过电阻R13接运算放大器U4的负输入端，电容C8的另一端作为激励电流输出的正端，运算放大器U7正输入端同时作为激励电流输出的负端和参考信号输出端。2.如权利要求1所述的储能电池智能辅助装置，其特征为所述的选通...

【专利技术属性】
技术研发人员：李练兵，许自强，姚路，田永嘉，张国梁，安子腾，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12