【技术实现步骤摘要】
铅酸蓄电池管理方法与装置
[0001]本专利技术涉及一种电池管理技术，具体是涉及一种铅酸蓄电池管理系统和方法。
技术介绍
[0002]不间断电源UPS是20世纪60年代慢慢发展起来的新型电力电子设备。因其能确保不中断提供电源和保证较好的供电质量(电压、波形、频率)，所以UPS的应用领域广泛，发展速度迅猛。在通讯枢纽、国防指挥中心、卫星地面站、金融部门、高层建筑、医院手术室等场景中，UPS都扮演着极其重要的角色。蓄电池作为不间断电源UPS的重要组成部分，在现代经济发展中发挥了极其重要的作用，具有较高的研究价值。铅酸蓄电池是目前广泛使用的一种大容量电池品种，在通讯、储能、交通、国防等领域得到了广泛应用。我国蓄电池行业正处于转型的新阶段，企业自主创新能力与创新成果明显提升。铅酸蓄电池技术也日渐成熟，成本低，安全性高，稳定性好。
[0003]随着蓄电池的使用与老化，其各项指标性能会出现不同程度的衰退，包括电池容量衰减和电压不均衡等，对蓄电池的使用寿命大打折扣。因此需要一种电池管理系统，来实时监测电池的工作状态，以保护蓄电池不过充不过放，有效延长蓄电池使用寿命；此外，电池内阻的变化反映了电池的健康状况，内阻增大表明电池劣化，通过对电池内阻的检测，可以判断电池组中电池的劣化程度，对内阻异常情况做提前预警，确保电池组安全可靠运行。
[0004]在现有产品中，仍有很多不足之处，如对蓄电池的运行情况、性能状态不明；缺乏有效的系统数据管理，管理维护理念落后；现场维护工作须专业人员逐一操作，效率较低，存在安全隐患。>[0005]铅酸蓄电池管理系统实现对单体电池电压、温度和内阻的采集，对电池组电压、充放电电流、纹波电压和绝缘电阻等的采集，对异常信息进行告警以及对单体电池进行均衡处理等功能，是诸多铅酸蓄电池应用中必不可少的一部分。
技术实现思路
[0006]针对上述现有技术中存在的不足之处，本专利技术解决的技术问题是提供一种铅酸蓄电池管理系统，可实时监测蓄电池的工作状态，对运行中出现的异常现象及时告警，有效地保证了蓄电池的使用寿命。
[0007]一种铅酸蓄电池管理系统，所述铅酸蓄电池管理系统用于对铅酸蓄电池进行实时监测与管理，所述铅酸蓄电池管理系统包括单体电池采集器、电池组采集器以及智能网关模块；单体电池采集器通过四线制方式与蓄电池设备相连并由蓄电池供电，，用于采集单体电池数据；电池组采集器与电池组两端相连，用于采集电池组数据；智能网关模块通过串行总线与单体电池采集模块和电池组采集模块相连，用于收集单体电池和电池组的实时数据以作分析处理和管理；智能网关模块通过RS485总线与上位机软件通讯，用于数据查看和系统配置；智能网关模块通过以太网接口与云端服务器进行通讯，用于数据存储与管理。
[0008]进一步地，所述单体电池采集器软件程序开始后初始化硬件电路并加载配置参
数；随后判断是否有操作指令，若有查询温度、查询电压、查询内阻的Modbus指令或有地址设置、测量校准、数据查询的AT指令，则在没有内阻测量要求的情况下返回对应指令，若有内阻测量请求，则操作相应开关单独开启内阻测量通道，ADC定时采样后计算内阻值；若没有操作指令，则ADC定时采样，计算温度值和电压值。
[0009]进一步地，所述电池组采集器软件程序开始后初始化硬件电路并加载配置参数；随后判断是否有操作指令，若有查询组电压、查询充放电电流、查询温度、查询纹波电压、查询绝缘电阻或测量校准、数据查询的AT指令，则进行对应指令返回；若没有相关操作指令，则ADC定时采样，测量计算组电压值、组充放电电流值、温度值、纹波电压值和绝缘电阻值。
[0010]进一步地，所述智能网关模块程序开始后，首先获取当前有效电池组中的有效单体电池；随后对当前电池组查询指令作置1标记操作，同时每隔50ms依次发送电池组查询指令；接着电池组采集器模块接收到查询指令后返回指令，同时标志位清0；智能网关模块通过串口中断接收返回指令并判断发送标志位，若为1则重新发送相应查询指令，若为0则进行该组内有效单体电池的查询流程，且须遍历查询每个有效单体电池，具体查询流程与电池组的查询流程类似，这里不再赘述；最后，对指令返回异常情况做一定时间内的重复检查，确保整体采集流程的准确性和稳定性。这样，针对一个有效电池组的发送查询逻辑完成。上述是针对一个有效电池组的情况，若是接入了多个有效电池组，智能网关模块并没有按顺序逐个去查询，而是采取近似并行查询的方式，且同种类型的指令发送间隔为5ms。例如，现在系统有3个有效电池组，那么1号有效电池组的第一个电池组查询指令与2号有效电池组的第一个电池组查询指令相差5ms，2号有效电池组的第一个电池组查询指令与3号有效电池组的第一个电池组查询指令相差5ms；经过50ms后，第二个电池组查询指令也以5ms的间隔依次发送至3个有效电池组；经过50ms后，第三个电池组查询指令也以5ms的间隔依次发送至3个有效电池组；同理，3个有效电池组内的有效单体电池也是以如上所述的逻辑被查询。这里，采用50ms作为串行指令的发送间隙，保证正常设备通讯成功，串行指令间不冲突；采用500ms作为异常返回指令的重复检查时间，确保尽可能收到正确的返回指令；采用5ms作为并行指令的发送间隙，缩短查询所需的时间长度的同时，也缓解了单片机的运行负荷。
[0011]进一步地，所述单体电池采集器采集单体电池的电压、温度和内阻数据。
[0012]进一步地，所述电池组采集器采集电池组的组电压、充放电电流、环境温度、纹波电压、绝缘电阻等数据。
[0013]进一步地，所述智能网关模块实现对采集数据的分析处理和管理，可通过LCD显示屏和上位机软件进行实时数据查看和简单的系统配置，可通过以太网接口向云端服务器上报系统数据以实现对数据的存储与管理。
[0014]进一步地，所述铅酸蓄电池管理系统通过NTC温度传感器进行温度采集，并采用分段线性拟合的方法用进行数据处理，有效提高精度。
[0015]进一步地，所述铅酸蓄电池管理系统通过电流互感器采集充放电电流。
[0016]进一步地，所述铅酸蓄电池管理系统通过交变小电流放电检测的方法测量单体电池内阻。
[0017]本专利技术还具有纹波电压检测功能，信号通过隔直、放大和峰值检波电路处理后，将
纹波信号处理成代表其幅度直流信号，再经模数转换和数据处理后获取到纹波电压。
[0018]本专利技术还具有绝缘电阻检测功能，通过参考电阻测量法判断绝缘性能。
[0019]本专利技术还具有均衡功能，通过被动均衡的方式对高于预设电压阈值的单体电池进行额外放电处理。
[0020]本专利技术具有以下优点和效果：
[0021]1、本专利技术通过采集单体电池和电池组的实时数据，通过智能网关模块的分析处理，可以实时监测蓄电池系统的工作状态，并对运行过程中出现的异常现象进行告警处理，可以有效地维护蓄电池，延缓蓄电池的使用寿命，保证铅酸蓄电池系统安全、可靠、稳定地运行。
[0022]2、本专利技术具有友好的人机交互途径：可通过智本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种铅酸蓄电池管理系统，其特征在于，具有单体电池采集器、电池组采集器以及智能网关模块，其中所述单体电池采集器与蓄电池相连接，电池组采集器连接在电池组两端，电池组由n个蓄电池串联而成；所述智能网关模块将采集到的数据进行分析处理和管理，并在LCD显示屏上实时显示数据和做简单配置；所述智能网关模块可将数据上传至云端服务器做数据展示与管理。2.根据权利要求1中所述的铅酸蓄电池管理系统，其特征在于，单体电池采集器模块连接在蓄电池两端，实时采集单体电池的电压、温度和内阻信息；电池组采集器与电池组两端连接，实时采集电池组的组电压、充放电电流、环境温度、纹波电压和绝缘电阻信息；单体电池采集器模块与电池组采集器模块通过串行总线与智能网关模块连接通讯；智能网关通过串口并行查询采集器模块采集到的实时数据信息，并通过单片机做分析处理，对异常信号做告警处理；智能网关模块上的LCD显示屏与上位机软件构成人机界面，可实时查看采集数据和进行系统配置；云平台服务器与智能网关模块通过以太网进行通讯，其构成的后台管理模块对采集数据进行存储和管理。3.根据权利要求1中所述的铅酸蓄电池管理系统，其特征在于，单体电池采集器软件程序开始后初始化硬件电路并加载配置参数；随后判断是否有操作指令，若有查询温度、查询电压、查询内阻的Modbus指令或有地址设置、测量校准、数据查询的AT指令，则在没有内阻测量要求的情况下返回对应指令，若有内阻测量请求，则操作相应开关单独开启内阻测量通道，ADC定时采样后计算内阻值；若没有操作指令，则ADC定时采样，计算温度值和电压值。4.根据权利要求1中所述的铅酸蓄电池管理系统，其特征在于，电池组采集器软件程序开始后初始化硬件电路并加载配置参数；随后判断是否有操作指令，若有查询组电压、查询充放电电流、查询温度、查询纹波电压、查询绝缘电阻或测量校准、数据查询的AT指令，则进行对应指令返回；若没有相关操作指令，则ADC定时采样，测量计算组电压值、组充放...
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