一种快速预估蓄电池容量的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种快速预估蓄电池容量的装置及方法，该装置包括一恒流放电单元及多个电池检测单元，其中：多个电池通过电池间的连接线依次串联连接在恒流放电单元的两个端子之间，且每一电池检测单元通过电流测试线和电压测试线对应连接在每一电池的两端以获取该电池的性能参数，并将所述性能参数发送给恒流放电单元；恒流放电单元用于以恒定的直流电流对充满电的多个电池进行恒流放电，同时接收由每一电池检测单元发送的与其对应的电池的包括极化电容的性能参数，并根据该电池极化电容变化率-时间曲线预估电池的实际容量。实施本发明专利技术的有益效果是，可以在较短的时间内准确地估算每一电池的实际容量，显著缩短了测试时间，提高了工作效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及蓄电池检测领域，更具体地说，涉及。
技术介绍
电力系统变电站操作电源、通信基站电源、机房UPS，以及储能电站、光伏电站、通讯基站、电动汽车，都大量使用蓄电池作为工作电源或后备电源系统。但蓄电池在使用过程中，会出现老化现象，随着蓄电池的老化，蓄电池的实际容量会越来越小，直接危及供电系统的安全，为确保电源系统安全可靠，实时掌握蓄电池实际容量尤为必要。目前，蓄电池容量预估主要有以下两种方法:I)恒流放电法:将电池充满电后，采用专用设备对蓄电池进行恒流放电，放电过程中监测电池电压，当电压到截止电压时，停止放电，则:蓄电池容量=放电电流X放电时长。通常放电电流的数值为蓄电池额定容量的1/10，例如额定容量为300Ah的蓄电池，其放电电流为30A ;额定电流为500Ah的蓄电池，放电电流为50A。对于电压等级为2V的铅酸电池，其截止电压为1.8V ;电压等级为12V的铅酸电池，其截止电压为10.8V。2)电池内阻法:对充满电的蓄电池，采用专用设备测试蓄电池的内阻，根据电池内阻与容量的关系，预估蓄电池的容量。而随着蓄电池的老化，蓄电池内阻也会变大，但在电池老化的前期，内阻变化不大，甚至没有变化，在电池老化的后期，内阻才会明显变大。电力系统规定，电池容量低于80%是不合格的电池，因而内阻明显偏大的电池，其容量一定不合格，而内阻正常的电池，容量却不一定合格。但上述两电池容量预估方法存在如下缺陷:1)采用恒流放电法测试蓄电池容量虽然比较准确，但测试过程复杂、成本高、时间长，一般很少采用，例如电力变电站蓄电池放电试验，准备时间+放电时间+恢复时间+充电时间，一般需要20小时以上；2)采用电池内阻法预估蓄电池容量，虽然较简单快捷，但误差很大。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述预估蓄电池容量要么时间长、成本高，要么误差大的缺陷，提供。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种快速预估蓄电池容量的装置，所述蓄电池包括多个电池，该装置包括一恒流放电单元及多个电池检测单元，其中:所述多个电池通过电池间的连接线依次串联连接在所述恒流放电单元的两个端子之间，且每一电池检测单元通过电流测试线和电压测试线对应连接在每一电池的两端以获取该电池的性能参数，并将所述性能参数发送给所述恒流放电单元；所述恒流放电单元用于以恒定的直流电流对充满电的所述多个电池进行恒流放电，并接收由每一电池检测单元发送的对应电池的性能参数；所述电池的性能参数包括该电池的极化电容,所述恒流放电单元记录每一电池的极化电容变化率-时间曲线过零点时所对应的时刻，并根据如下公式预估所述电池的实际容量；Q = 2*I*tl ;其中:Q为预估的该电池的实际容量；1为由所述恒流放电单元产生的放电电流，tl为所述电池的极化电容变化率-时间曲线过零点时对应的时刻,所述时刻以开始恒流放电时刻为零点。在上述快速预估蓄电池容量的装置中，所述每一电池检测单元包括一通过电流测试线连接在对应电池两端的内部放电单元以及与所述内部放电单元连接的控制单元，所述控制单元用于控制所述内部放电单元产生不同频率的放电电流信号，并采集不同频率下对应的放电电流信号和电压信号以获取所述电池的性能参数。在上述快速预估蓄电池容量的装置中，所述内部放电单元包括开关管、分流器以及限流电阻，其中:所述分流器的一端与所述电池的正极连接，所述分流器的另一端与所述开关管的漏极连接；所述限流电阻的一端与所述电池的负极连接，所述限流电阻的另一端与所述开关管的源极连接，所述开关管的栅极与所述控制单元连接。在上述快速预估蓄电池容量的装置中，每一所述电池检测单元还包括连接在所述控制单元和所述开关管的栅极之间的数模转换器，所述数模转换器用于将控制单元输出的不同频率的正弦波或方波、三角波数字信号，转换为模拟信号并发送至所述开关管的栅极，以产生不同频率的正弦波或方波、三角波放电电流信号。在上述快速预估蓄电池容量的装置中，每一所述电池检测单元还包括第一运算放大器、第一带通滤波器以及第一模数转换器，其中:所述第一运算放大器的同相输入端与所述开关管漏极和分流器的连接点连接，所述第一运算放大器的反相输入端与所述分流器和电池正极的连接点连接，所述第一运算放大器的输出端依次与所述第一带通滤波器和所述第一模数转换器连接，所述第一模数转换器的数字信号输出端与所述控制单元连接。在上述快速预估蓄电池容量的装置中，每一所述电池检测单元还包括连接在所述第一运算放大器的同相输入端和所述分流器与开关管漏极的连接点之间的第一电流耦合电容以及连接在所述第一运算放大器的反相输入端和所述分流器与电池正极的连接点之间的第二电流耦合电容。在上述快速预估蓄电池容量的装置中，每一所述电池检测单元还包括第二运算放大器、第二带通滤波器以及第二模数转换器，其中:所述第二运算放大器的同相输入端通过电压测试线与所述电池正极连接，所述第二运算放大器的反相输入端通过电压测试线与所述电池负极连接，所述第二运算放大器的输出端依次与所述第二带通滤波器和所述第二模数转换器连接，所述第二模数转换器的数字信号输出端与所述控制单元连接，所述控制单元还用于控制所述第一模数转换器和第二模数转换器的采样频率。在上述快速预估蓄电池容量的装置中，所述每一电池检测单元还包括连接在所述第二运算放大器的同相输入端和所述电池正极之间的第一电压耦合电容以及连接在所述第二运算放大器的反相输入端和所述电池负极之间的第二电压耦合电容。还提供一种快速预估蓄电池容量的方法，所述方法包括:S1:以恒定的直流电流对已充满电的多个电池进行恒流放电；S2:在对电池恒流放电的过程中，通过电流测试线和电压测试线获取每一电池的性能参数，所述电池的性能参数包括该电池的极化电容；S3:记录每一电池的极化电容变化率-时间曲线过零点时所对应的时刻,并根据如下公式预估所述电池的实际容量；Q = 2*I*tl ；其中:Q为预估的该电池的实际容量；1为由所述恒流放电单元产生的放电电流，tl为所述电池的极化电容变化率-时间曲线过零点时对应的时刻,所述时刻以开始恒流放电时刻为零点。在上述快速预估蓄电池容量的方法中，所述步骤S3具体包括:对每一电池的极化电容变化率-时间曲线分别采用最小二乘法进行线性拟合，得到拟合直线方程；dC/dt = k*t+b ；令dC/dt = O,记录所述拟合直线方程过零点时所对应的时刻tl,所述时刻以开始恒流放电时刻为零点，计算tl时刻所对应的恒流放电单元所放出的电量:Q1 = I*tl ；预估每一电池的实际容量:Q = 2*Q1。实施本专利技术的，具有以下有益效果:可以在较短的时间内准确地估算每一电池的实际容量，从而显著缩短电池实际容量的测试时间，提高了工作效率。本专利技术的快速预估蓄电池容量的装置及方法可广泛应用于电力变电站操作电源、控制电源蓄电池、机房UPS蓄电池，以及诸能电站、光伏电站、通讯基站、电动汽车等各类蓄电池的快速容量预估。【附图说明】下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中:图1是本专利技术一种快速预估蓄电池容量的装置实施例的示意图；图2是图1中每一电池检测单元实施例的示意图；图3是图1中每一电池检测单元产生的放电电流的示意图；图4是图1中每一电池的电路模型；图5是实际容量等本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快速预估蓄电池容量的装置，所述蓄电池包括多个电池，其特征在于：该装置包括一恒流放电单元及多个电池检测单元，其中：所述多个电池通过电池间的连接线依次串联连接在所述恒流放电单元的两个端子之间，且每一电池检测单元通过电流测试线和电压测试线对应连接在每一电池的两端以获取该电池的性能参数，并将所述性能参数发送给所述恒流放电单元；所述恒流放电单元用于以恒定的直流电流对充满电的所述多个电池进行恒流放电，并接收由每一电池检测单元发送的对应电池的性能参数；所述电池的性能参数包括该电池的极化电容，所述恒流放电单元记录每一电池的极化电容变化率‑时间曲线过零点时所对应的时刻，并根据如下公式预估所述电池的实际容量；Q＝2*I*t1；其中：Q为预估的该电池的实际容量；I为由所述恒流放电单元产生的放电电流，t1为所述电池的极化电容变化率‑时间曲线过零点时对应的时刻，所述时刻以开始恒流放电时刻为零点。

【技术特征摘要】
1.一种快速预估蓄电池容量的装置，所述蓄电池包括多个电池，其特征在于:该装置包括一恒流放电单元及多个电池检测单元，其中:所述多个电池通过电池间的连接线依次串联连接在所述恒流放电单元的两个端子之间，且每一电池检测单元通过电流测试线和电压测试线对应连接在每一电池的两端以获取该电池的性能参数，并将所述性能参数发送给所述恒流放电单元； 所述恒流放电单元用于以恒定的直流电流对充满电的所述多个电池进行恒流放电，并接收由每一电池检测单元发送的对应电池的性能参数；所述电池的性能参数包括该电池的极化电容，所述恒流放电单元记录每一电池的极化电容变化率-时间曲线过零点时所对应的时刻，并根据如下公式预估所述电池的实际容量；Q = 2*I*tl ； 其中:Q为预估的该电池的实际容量；1为由所述恒流放电单元产生的放电电流，tl为所述电池的极化电容变化率-时间曲线过零点时对应的时刻，所述时刻以开始恒流放电时刻为零点。2.根据权利要求1所述的快速预估蓄电池容量的装置，其特征在于，所述每一电池检测单元包括一通过电流测试线连接在对应电池两端的内部放电单元以及与所述内部放电单元连接的控制单元，所述控制单元用于控制所述内部放电单元产生不同频率的放电电流信号，并采集不同频率下对应的放电电流信号和电压信号以获取所述电池的性能参数。3.根据权利要求2所述的快速预估蓄电池容量的装置，其特征在于，所述内部放电单元包括开关管、分流器以及限流电阻，其中:所述分流器的一端与所述电池的正极连接，所述分流器的另一端与所述开关管的漏极连接；所述限流电阻的一端与所述电池的负极连接，所述限流电阻的另一端与所述开关管的源极连接，所述开关管的栅极与所述控制单元连接。4.根据权利要求3所述的快速预估蓄电池容量的装置，其特征在于，每一所述电池检测单元还包括连接在所述控制单元和所述开关管的栅极之间的数模转换器，所述数模转换器用于将控制单元输出的不同频率的正弦波或方波、三角波数字信号，转换为模拟信号并发送至所述开关管的栅极，以产生不同频率的正弦波或方波、三角波放电电流信号。5.根据权利要求3所述的快速预估蓄电池容量的装置，其特征在于，每一所述电池检测单元还包括第一运算放大器、第一带通滤波器以及第一模数转换器，其中:所述第一运算放大器的同相输入端与所述开关管漏极和分流器的连接点连接，所述第一运算放大器的反相输入端与所述分流器和电池正极的连接点连接，所述第一运算放大器的输出端依次与所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：王汝钢，
申请(专利权)人：深圳市普禄科智能检测设备有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44