用于识别蓄能器设备故障的测量设备制造技术

本发明专利技术涉及一种用于识别具有第一蓄能器(103)和至少一个其他蓄能器(105、107)的蓄能器设备(101)中的故障的测量设备(100)，其包括：用于测量第一蓄能器(103)的电气测量变量和多个蓄能器中的其他蓄能器(105、107)的电气测量变量的测量装置(117)；具有用于将第一蓄能器(103)电性连接至测量装置(117)的第一可控开关(111)和用于将其他蓄能器(105、107)电性连接至测量装置(117)的其他可控开关(113、115)的电路装置(109)；以及用于控制电路装置(109)的可控开关(111、113、115)的处理器装置(119)，处理器装置(119)用于使第一开关(111)保持关闭并打开所述其他开关(113、115)以将其他电气蓄能器(105、107)从测量装置(117)断开，从而获取第一蓄能器(103)的电气测量变量，以及用于使其他开关(113、115)保持关闭并打开所述第一开关(111)以将第一蓄能器(103)从测量装置(117)断开，从而获取其他电气蓄能器(105、107)的电气测量变量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于识别蓄能器设备故障的测量设备
本专利技术涉及一种用于监测蓄能器设备中的蓄能器以及识别所述蓄能器设备中的故障蓄能器的测量设备。
技术介绍
蓄能器设备由多个电性连接的蓄能器组成，例如用于不间断电源(UPS)中。UPS的任务是保护与供电系统连接的电气设备不受所述供电系统中断的影响。如果主电流中断或者发生波动，UPS的蓄能器可以在几毫秒的时间内为所述电气设备提供电源。通常，UPS的蓄能器为蓄电池，例如锂聚合物蓄电池。这些蓄能器通常是并联的，以便形成具有大充电容量的公用蓄能器。在UPS的使用寿命期间，例如由于经常性的充放电操作造成的负荷或者由于温度波动，因此蓄能器会老化。这会造成蓄能器设备中单个蓄能器过早发生故障。单个蓄能器的故障会降低UPS系统的可靠性，在极端情况下，还会造成UPS系统完全瘫痪。通常情况下的并联使得对单个蓄能器的评估变得很困难，导致很难识别出蓄能器设备中的某个故障蓄能器。
技术实现思路
本专利技术所基于的目的是提供一种用于监测蓄能器设备中的蓄能器以及识别所述蓄能器设备中的故障蓄能器的测量设备。所述目的是通过具有根据独立权利要求所述的特征的技术方案实现的。所述附图、说明书以及附属权利要求涉及本专利技术的优选实施例。根据本专利技术的第一个方面，所述目的是通过用于识别具有第一蓄能器和至少一个其他蓄能器的蓄能器设备的故障的测量设备实现的，所述测量设备包括：用于测量所述第一蓄能器的电气测量变量和多个蓄能器中的其他蓄能器的电气测量变量的测量装置；具有用于将第一蓄能器电性连接至测量装置的第一可控开关和用于将其他蓄能器电性连接至测量装置的其他可控开关的电路装置；以及用于控制电路装置的可控开关的处理器装置，所述处理器装置用于使第一可控开关保持关闭并打开其他可控开关以将其他蓄能器从测量装置断开，从而获取第一蓄能器的电气测量变量，以及使其他可控开关保持关闭并打开第一可控开关以将第一蓄能器从测量装置断开，从而获取其他蓄能器的电气测量变量。由此实现的优点是，测量设备可用于高效地以不受蓄能器设备中的其它蓄能器影响的方式获取蓄能器设备中的每个蓄能器的电气测量变量。测量设备可以是封闭模块的形式，所述封闭模块例如，由外壳组成，测量设备的所有组件设置在其中。此模块可为外置蓄能器设备提供电气端子。而且，测量设备可以和蓄能器设备一起形成封闭组件，其中，例如，测量设备的组件以及蓄能器设置在公共外壳内。蓄能器可以是可充电电池，例如锂离子蓄电池、锂聚合物蓄电池或者铅蓄电池，例如其具有12V或24V的蓄电池电压。在这种情况下，在蓄能器设备中相互电性连接的蓄能器可以是相同类型的，且具有相同的电压和相同的酸密度。电路装置的可控开关可以是晶体管开关，特别是MOSFET开关。特别地，每个可控开关可由包括两个MOSFET开关的电路组成，所述MOSFET开关相互串联，且所述MOSFET开关的源极端子电性连接在一起。此外，可在MOSFET开关的源极端子和栅极端子之间连接稳压二极管用于限压。处理器装置可以是微控制器，所述微控制器可以包括处理器和/或存储器。处理器装置可与测量装置电性连接以接收所述测量的电气测量变量。所述处理器装置还可用于根据所述接收到的电气测量变量计算参数值。如果可控开关为晶体管开关，则处理器装置可与晶体管开关的栅极电极电性连接以控制可控开关，并可通过施加栅极电压来电性控制可控开关。为了在控制晶体管开关的栅极电极时能提供足够高的栅极电压，可在处理器装置和晶体管开关的栅极电极之间连接DC-DC转换器(例如升压转换器或电荷泵)。在所述测量设备的一个优选实施例中，电路装置具有多个可控开关，每个可控开关用于将多个蓄能器中的一个连接至测量装置，处理器装置用于只关闭第一可控开关或者使其保持关闭并打开其它所有的可控开关或者使它们打开，以便获取第一蓄能器的电气测量变量。由此实现的优点是，第一蓄能器的电气测量变量在被获取时不会受到蓄能器设备中的其他蓄能器的电气性能的影响。在所述测量设备的另一个优选实施例中，电路装置用于在蓄能器的运行期间将第一蓄能器和其他蓄能器并联。由此实现的优点是，可以以高效的方式提供具有更高充电容量和更长使用寿命的公共蓄能器。在另一个优选实施例中，测量设备可以在检测模式和工作模式下运行，第一蓄能器的电气测量变量和其他蓄能器的电气测量变量在所述检测模式下被获取；在处于工作模式下，电路装置用于将第一蓄能器和其他蓄能器并联。由此实现的优点是，可在临时受限的检测模式下对蓄能器的功能进行高效的检测，而处于工作模式下的测量设备可以保证蓄能器设备处于最佳的工作状态下。在所述测量设备的另一个优选实施例中，测量装置用于以时间连续的测量间隔获取第一蓄能器的电气测量变量和其他蓄能器的电气测量变量，且在一个测量间隔内，电路装置中严格地只有一个可控开关是关闭的，而电路装置的所有其它可控开关是打开的。由此实现的优点是，可以高效地以不受所述蓄能器设备中的其它蓄能器影响的方式测量蓄能器的电气测量变量。在所述测量设备的另一个优选实施例中，处理器装置用于在第一测量间隔内只将第一可控开关保持关闭并将其他可控开关打开，以及用于在其他测量间隔内只将其他可控开关保持关闭并将第一可控开关打开。由此实现的优点是，可以以不受蓄能器设备中的其它蓄能器影响的方式获取蓄能器设备中的每个蓄能器的电气测量变量。在所述测量设备的另一个优选实施例中，测量装置具有与第一可控开关连接的用于测量第一蓄能器的电气测量变量(特别是内阻、电压或者电流)的第一测量单元，且测量装置具有与其他可控开关连接且用于测量所述其他蓄能器的电气测量变量(特别是内阻、电压或者电流)的其他测量单元，和/或测量装置具有与第一可控开关和其他可控开关连接且用于测量第一蓄能器和其他蓄能器的公共电气测量变量(特别是内阻、电压或者电流)的公共测量单元。由此实现的优点是，可以高效地获取每个蓄能器的电气测量变量和所有蓄能器的公共电气测量变量。在所述测量设备的另一个优选实施例中，测量装置还具有用于测量环境参数(特别是温度)的环境测量单元。由此实现的优点是，当监测蓄能器并识别故障蓄能器时，可通过测量设备将环境参数考虑进来。例如，如果环境参数是温度，则可从温度曲线的测量值得出与蓄能器的老化过程相关的结论。在所述测量设备的另一个优选实施例中，处理器装置用于评估测得的电气测量变量，特别是将它们与电气参考变量进行比较，以用来检测出第一蓄能器或者其他蓄能器的故障。由此实现的优点是，可以高效地识别出蓄能器设备中的单个故障蓄能器。在所述测量设备的另一个优选实施例中，处理器装置用于根据第一蓄能器的第一电气测量变量(特别是第一蓄能器的充电电流)以及其他蓄能器的电气测量变量(特别是其他蓄能器的充电电流)确定第一蓄能器的瞬时充电容量和其他蓄能器的瞬时充电容量；如果第一蓄能器的充电容量对应于第一蓄能器的额定电荷的参考值并且第一蓄能器的充电电流大于第一蓄能器的涓流充电电流的参考值，则确定第一蓄能器出现故障；如果其他蓄能器的瞬时充电容量对应于其他蓄能器的额定电荷的参考值并且其他蓄能器的充电电流大于其他蓄能器的涓流充电电流的参考值，则确定其他蓄能器出现故障。由此实现的优点是，在蓄能器设备的充电操作过程中，可以高效地识别出蓄能器设备中的故障蓄能器。在所述测量设备的另一个优选实施例中，如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量设备(100)，用于识别具有第一蓄能器(103)和至少一个其他蓄能器(105、107)的蓄能器设备(101)的故障，其特征在于，包括：用于测量所述第一蓄能器(103)的电气测量变量和多个蓄能器中的所述其他蓄能器(105、107)的电气测量变量的测量装置(117)；具有用于将所述第一蓄能器(103)电性连接至所述测量装置(117)的第一可控开关(111)和用于将所述其他蓄能器(105、107)电性连接至所述测量装置(117)的其他可控开关(113、115)的电路装置(109)；以及用于控制所述电路装置(109)的所述可控开关(111、113、115)的处理器装置(119)，所述处理器装置(119)用于使所述第一可控开关(111)保持关闭并打开所述其他可控开关(113、115)以将所述其他电气蓄能器(105、107)从所述测量装置(117)断开，从而获取所述第一蓄能器(103)的所述电气测量变量，以及用于使所述其他可控开关(113、115)保持关闭并打开所述第一可控开关(111)以将所述第一蓄能器(103)从所述测量装置(117)断开，从而获取所述其他电气蓄能器(105、107)的所述电气测量变量。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.24 DE 102015110183.11.一种测量设备(100)，用于识别具有第一蓄能器(103)和至少一个其他蓄能器(105、107)的蓄能器设备(101)的故障，其特征在于，包括：用于测量所述第一蓄能器(103)的电气测量变量和多个蓄能器中的所述其他蓄能器(105、107)的电气测量变量的测量装置(117)；具有用于将所述第一蓄能器(103)电性连接至所述测量装置(117)的第一可控开关(111)和用于将所述其他蓄能器(105、107)电性连接至所述测量装置(117)的其他可控开关(113、115)的电路装置(109)；以及用于控制所述电路装置(109)的所述可控开关(111、113、115)的处理器装置(119)，所述处理器装置(119)用于使所述第一可控开关(111)保持关闭并打开所述其他可控开关(113、115)以将所述其他电气蓄能器(105、107)从所述测量装置(117)断开，从而获取所述第一蓄能器(103)的所述电气测量变量，以及用于使所述其他可控开关(113、115)保持关闭并打开所述第一可控开关(111)以将所述第一蓄能器(103)从所述测量装置(117)断开，从而获取所述其他电气蓄能器(105、107)的所述电气测量变量。2.如权利要求1所述的测量设备(100)，其特征在于，所述电路装置(109)用于在所述蓄能器(103、105、107)的运行期间将所述第一蓄能器(103)和所述其他蓄能器(105、107)并联。3.如权利要求1或2所述的测量设备(100)，其特征在于，所述测量设备(100)可以在检测模式和工作模式下运行，所述第一蓄能器(103)的所述电气测量变量和所述其他蓄能器(105、107)的所述电气测量变量在所述检测模式下被获取；在所述工作模式下，所述电路装置(109)用于将所述第一蓄能器(103)和所述其他蓄能器(105、107)并联。4.如上述任一项权利要求所述的测量设备(100)，其特征在于，所述测量装置(117)用于以时间连续的测量间隔获取所述第一蓄能器(103)的所述电气测量变量和所述其他蓄能器(105、107)的所述电气测量变量，且在一个测量间隔内，所述电路装置(109)中严格地只有一个可控开关是关闭的，而所述电路装置(109)的所有其它可控开关是打开的。5.如权利要求4所述的测量设备(100)，其特征在于，所述处理器装置(119)用于在第一测量间隔内只将所述第一可控开关(111)保持关闭并将所述其他可控开关(113、115)打开，以及用于在其他测量间隔内只将所述其他可控开关(113、115)保持关闭并将所述第一可控开关(111)打开。6.如上述任一项权利要求所述的测量设备(100)，其特征在于，所述测量装置(117)具有与所述第一可控开关(111)连接且用于测量所述第一蓄能器(103)的所述电气测量变量，特别是内阻、电压或者电流，的第一测量单元(401)；所述测量装置(117)具有与所述其他可控开关(113、115)连接且用于测量所述其他蓄能器(105、107)的所述电气测量变量，特别是内阻、电压或者电流，的其他测量单元(403、405)；和/或所述测量装置(117)具有与所述第一可控开关(111)和所述其他可控开关(113...

【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼尔·诺伊曼，尤金·曼特勒，
申请(专利权)人：菲尼克斯电气公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE