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CN106199457A - 蓄电池组中开路电池的在线快速检测装置和方法 - Google Patents

蓄电池组中开路电池的在线快速检测装置和方法 Download PDF

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周恩沿
吴川
孙毅
林征军
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Abstract

本发明提供一种蓄电池组中开路电池的在线快速检测装置，所述蓄电池组包括复数节串联在充电机正负极的电池单体，包括底层采样测量单元，底层功率电路单元，开路测试与保护单元，底层功率控制单元，上层操作系统及应用单元和内阻/电导测试单元；所述底层采样测量单元和所述开路测试与保护单元分别连接某一节电池单体的正负极，所述开路测试与保护单元还连接所述底层功率电路单元，所述底层采样测量单元和所述底层功率电路单元均通过所述底层功率控制单元依次连接上层操作系统及应用单元和内阻/电导测试单元。本发明结合目前蓄电池内阻测试仪，通过在线对单体电池进行放电，能准确快速的发现开路电池，同时不会对测试人员人身、测试仪器仪表造成损害。

Description

蓄电池组中开路电池的在线快速检测装置和方法
技术领域
本发明涉及一种蓄电池组正常运行时对开路电池单体进行检测的方法和装置。
背景技术
蓄电池组正常运行时处于浮充状态，即使蓄电池组里某个单体电池出现开路(断线、接触不良等)，但在浮充状态下通常是难以被发现的。当市电中断需要蓄电池对外供电时，如果存在开路电池，该电池组的输出会瞬间中断，无法给实际负载供电，进而导致重大事故。
目前业内有对这种检测开路电池的方法有如下几种：
1、通过监测系统的均充和浮充电流进行检测。其缺点是需要给每一节蓄电池安装监控设备，成本较高；该方法只能检测出电池组有没有开路电池，无法判别是哪几节电池；无法准确区分出开路电池和容量落后的电池，所以存在对开路电池的误判；
2、通过内阻测试仪类的手持式仪表进行检测。缺点是目前大多数的该类仪表进行在线测试时，如果遇到开路电池，不仅不能通过内阻判断开路电池，而且会高压直接烧毁仪表；采用注入式原理进行内阻测试的内阻测试仪表，不能准确区分是开路电池还是容量落后电池。
3、通过离线放电进行检测。缺点是：将电池组离线，通过放电测试仪表对电池组进行放电测试，操作负载，工作量大，效率很低；由于将电池组离线，让系统有一定的安全隐患；各种不同电压等级的电池组，需要配备各种适用的放电负载，投资成本大；
2013-02-13公开的，公开号为102928727A的中国发明揭示了一种开路检测装置，用于检测与电池相连的线路的连接状态，其中所述电池包括多个电池单元，所述开路检测装置包括：第一引脚，通过连接电路与所述多个电池单元的正极端相连；以及第二引脚，通过所述连接电路与所述多个电池单元的负极端相连；其中，流经所述连接电路的电流路径对应于所述连接电路与所述电池单元之间的线路断开而改变，所述第一引脚与所述第二引脚之间的检测电压的改变指示所述电流路径的改变。该检测装置通过单次测量确定连接电路中每一线路的状态，通过开路检测模块以及连接电路产生检测电压，并根据该检测电压确定连接电路中的开路，可更准确地检测开路并且不容易受到环境的影响，从而更好地保护电池不受损坏。但是其缺点是只能判断出这组电池存在开路电池，无法定位具体是哪一节电池开路。因此还需要检测人员将电池组脱离，一节一节的进行判断，工作效率低。
由于开路电池的存在，对供电系统的稳定可靠带来了巨大的威胁。如何在线检测开路电池，是目前电源维护人员最头疼，最需要解决的问题。所以需要一种快速、安全、准备的装置，定期对所管辖的电池组进行测试，及时发现开路电池，排除安全隐患。
发明内容
本发明要解决的技术问题，在于提供一种在线快速检测开路电池的装置和方法，结合目前蓄电池内阻测试仪，通过在线对单体电池进行放电，能准确快速的发现开路电池，同时不会对测试人员人身、测试仪器仪表造成损害。
本发明装置是这样实现的：一种蓄电池组中开路电池的在线快速检测装置，所述蓄电池组包括复数节串联在充电机正负极的电池单体，其特征在于：包括底层采样测量单元，底层功率电路单元，开路测试与保护单元，底层功率控制单元，上层操作系统及应用单元和内阻/电导测试单元；
所述底层采样测量单元和所述开路测试与保护单元分别连接某一节电池单体的正负极，所述开路测试与保护单元还连接所述底层功率电路单元，所述底层采样测量单元和所述底层功率电路单元均通过所述底层功率控制单元依次连接上层操作系统及应用单元和内阻/电导测试单元。
进一步的，所述开路测试与保护单元由负压检测电路和负压回路切断电路串联构成。
进一步的，还包括GUI界面和数据管理单元，所述GUI界面和数据管理单元均连接所述上层操作系统及应用单元。
进一步的，所述在线快速检测装置为手持设备。
本发明方法是这样实现的：一种蓄电池组中开路电池的在线快速检测方法，提供本发明所述的在线快速检测装置，并包括如下步骤：
S1、在浮充状态下，所述底层功率控制单元通知所述底层功率电路单元以一定的电流值对电池单体进行放电；
S2、2-5秒钟后，所述底层功率控制单元对放电电流进行采样得到放电电流值It；
S3、然后所述底层功率控制单元通知底层测量采集单元对某节电池单体的电压进行采样测量，得到初始电压值Ut1；
S4、接着，所述底层功率控制单元再通知所述底层功率电路单元停止放电；
S5、50ms后，所述底层功率控制单元立即通知所述底层测量采集单元对所述某节电池单体的电压进行采样测量，得到初始电压值Ut2；由此即可；
S6、所述内阻/电导测试单元通过公式Rb＝(Ut2-Ut1)/It计算得到该节电池单体两端的电阻值Rb，当1Ω≤Rb<3Ω时，判断为部分开路，当Rb>3Ω时，判断为完全开路；
S7、重复步骤S3至S6对其它电池单体进行检测，直到所有电池单体检测完毕。
进一步的，所述S1中的电流值为30A以内。
本发明具有如下优点：
1、蓄电池组能在浮充状态下进行检测，以及时发现开路电池并及时处理，保证后备电池组供电性能，保障系统安全，防止因市电异常而导致系统瘫痪，引起重大的安全事故和严重的经济损失。
2、能手持操作，无需断开系统，简单方便，效率高，大大节省人力物力，也避免因测试需要离线导致系统后备时间减少而存在安全隐患。
3、开路测试与保护单元由串接的负压检测电路和负压回路切断电路构成，可以保护人身安全，防止测试人员因电池两端电压突变而触电。
附图说明
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
图1为本发明装置的原理结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1所示，本发明在线快速检测装置是用于蓄电池组中开路电池的检测，所述蓄电池组包括复数节串联在充电机正负极的电池单体，所述在线快速检测装置包括底层采样测量单元，底层功率电路单元，开路测试与保护单元，底层功率控制单元，上层操作系统及应用单元和内阻/电导测试单元；还包括GUI界面和数据管理单元，所述GUI界面和数据管理单元均连接所述上层操作系统及应用单元。
所述底层采样测量单元和所述开路测试与保护单元分别连接某一节电池单体的正负极，所述开路测试与保护单元还连接所述底层功率电路单元，所述底层采样测量单元和所述底层功率电路单元均通过所述底层功率控制单元依次连接上层操作系统及应用单元和内阻/电导测试单元。
其中，
所述底层采集测量单元采集被测电池电压突变情况，判断被测电池是否处于开路状态。并且根据电池内阻情况及电压变化速度，判断该电池开路的程度(是完全开路还是部分开路)；
所述开路测试与保护单元能保护仪表两端电压突变串入高压而导致仪表烧毁；所述开路测试与保护单元由负压检测电路和负压回路切断电路串联构成，然后再连接在被测电池的正负极两端；
所述底层功率电路单元负责协调底层功率电路单元与底层测量采集单元的工作，还可让被测电池在线进行小电流放电，放电电流大小会超过电池组的浮充电流，让被测电池组对底层功率电流单元放电；
所述上层操作系统及其用单元：基于linux的操作系统，起到上层应用于下层电路沟通的桥梁作用；
所述电导/内阻测试单元：实现本系统对蓄电池单体电导或内阻测试的主功能模块。(或的关系，不需要补充，因为电导和内阻其实是同一个参数，只是表达形式不同而已)
所述GUI界面用于各种人机操作界面的实现；
所述数据管理单元用于实现本系统各种测试数据的增、删、改、查、数据转存、结果分析评价等的功能。
所述在线快速检测装置为手持设备。
原理说明：当市电正常，充电机输出电压为U1，电池组各个电池单体的电压加起来也等于U1。即：U1＝Ub1+Ub2+…+Ubn；此时如果电池组中有开路的电池，通过万用表测量电压并不能发现其异常，必须通过大电流30-70A的大电流放电，才能发现开路电池。本申请人发现，本发明在线快速检测装置，可以在被测电池在线进行大电流(30～70A)放电，放电时间在2-5秒内，放电前后会有明显的电压差，电压差超出正常范围的时候，即可判断电池单体存在开路的状态，电压差越大，表示电池开路的程度越严重。如果单体电压差达到其自身的浮充电压，则该电池单体完全开路，必须马上更换处理。正常情况，本发明在线快速检测装置，用于测量开路电池的时候，应该是安全的，但是如果市电中断，充电机停止输出电压U1，则蓄电池组就会向实际负载供电，此时对于蓄电池组而言，实际负载等于与一个带有阻抗的连接条。整个电池组形成一个放电回路，电池组中有任何一节单体出现开路，将直接导致放电回路中断，接近端电压的高压将出现在开路电池的两端。即：Ubx-1＝-(Ub1+Ub2+…+Ubn-Ubx)；几乎等于负组端电压-U1。此时有开路测试与保护单元的保护，发现负电压立即切断放电回路，底层功率电路单元就避免被负高压所烧毁。
基于本发明上述在线快速检测装置，本发明还提供一种蓄电池组中开路电池的在线快速检测方法，包括如下步骤：
S1、在浮充状态下，所述底层功率控制单元通知所述底层功率电路单元以一定的电流值对电池单体进行放电；该电流值为30A以内；
S2、2-5秒钟后，所述底层功率控制单元对放电电流进行采样得到放电电流值It；
S3、然后所述底层功率控制单元通知底层测量采集单元对某节电池单体的电压进行采样测量，得到初始电压值Ut1；
S4、接着，所述底层功率控制单元再通知所述底层功率电路单元停止放电；
S5、50ms后，所述底层功率控制单元立即通知所述底层测量采集单元对所述某节电池单体的电压进行采样测量，得到初始电压值Ut2；由此即可；
S6、所述内阻/电导测试单元通过公式Rb＝(Ut2-Ut1)/It计算得到该节电池单体两端的电阻值Rb，当1Ω≤Rb<3Ω时，判断为部分开路，当Rb>3Ω时，判断为完全开路；
S7、重复步骤S3至S6对其它电池单体进行检测，直到所有电池单体检测完毕。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (6)

1.一种蓄电池组中开路电池的在线快速检测装置，所述蓄电池组包括复数节串联在充电机正负极的电池单体，其特征在于：包括底层采样测量单元，底层功率电路单元，开路测试与保护单元，底层功率控制单元，上层操作系统及应用单元和内阻/电导测试单元；
所述底层采样测量单元和所述开路测试与保护单元分别连接某一节电池单体的正负极，所述开路测试与保护单元还连接所述底层功率电路单元，所述底层采样测量单元和所述底层功率电路单元均通过所述底层功率控制单元依次连接上层操作系统及应用单元和内阻/电导测试单元。
2.根据权利要求1所述的蓄电池组中开路电池的在线快速检测装置，其特征在于：所述开路测试与保护单元由串接的负压检测电路和负压回路切断电路串联构成。
3.根据权利要求2所述的蓄电池组中开路电池的在线快速检测装置，其特征在于：还包括GUI界面和数据管理单元，所述GUI界面和数据管理单元均连接所述上层操作系统及应用单元。
4.根据权利要求1所述的蓄电池组中开路电池的在线快速检测装置，其特征在于：所述在线快速检测装置为手持设备。
5.一种蓄电池组中开路电池的在线快速检测方法，其特征在于：提供如权利要求1所述的在线快速检测装置，并包括如下步骤：
S1、在浮充状态下，所述底层功率控制单元通知所述底层功率电路单元以一定的电流值对电池单体进行放电；
S2、2-5秒钟后，所述底层功率控制单元对放电电流进行采样得到放电电流值It；
S3、然后所述底层功率控制单元通知底层测量采集单元对某节电池单体的电压进行采样测量，得到初始电压值Ut1；
S4、接着，所述底层功率控制单元再通知所述底层功率电路单元停止放电；
S5、50ms后，所述底层功率控制单元立即通知所述底层测量采集单元对所述某节电池单体的电压进行采样测量，得到初始电压值Ut2；由此即可；
S6、所述内阻/电导测试单元通过公式Rb＝(Ut2-Ut1)/It计算得到该节电池单体两端的电阻值Rb，当1Ω≤Rb<3Ω时，判断为部分开路，当Rb>3Ω时，判断为完全开路；
S7、重复步骤S3至S6对其它电池单体进行检测，直到所有电池单体检测完毕。
6.根据权利要求5所述的蓄电池组中开路电池的在线快速检测方法，其特征在于：所述S1中的电流值为30A以内。
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CB02 Change of applicant information

Address after: 350000 east of the five floor of building 4, M9511 Industrial Park, 18 Ma Jiang Road, Mawei District, Fuzhou, Fujian.

Applicant after: Fuzhou Fuguang Electronics Co., Ltd.

Address before: 350000 No. 8 Xingfa Road, Fuzhou Development Zone, Fujian (FTA)

Applicant before: Fuzhou Fuguang Electronics Co., Ltd.

CB02 Change of applicant information