[發明專利]一種多功能鉛酸蓄電池智能維護裝置及容量預測方法

有效

• 申請號: 201110231278.6
• 申請日: 2011-08-12
• 公開（公告）號: CN102324582A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 曹龍漢;汪帆;李建勇;李銳
• 申請（專利權）人: 重慶東電通信技術有限公司;中國人民解放軍重慶通信學院
• 主分類號: H01M10/44
• 分類號: H01M10/44;H01M10/48;G01R31/36
• 代理公司: 重慶市恒信知識產權代理有限公司 50102
• 代理人: 劉小紅

技術領域

本發明涉及一種多功能鉛酸蓄電池的智能維護裝置及容量預測方法，是一種進行鉛酸蓄電池自動恒流充放電、容量預測和劣化電池容量恢復的智能維護裝置。

背景技術

鉛酸蓄電池是一種已有一百多年應用歷史的儲能元件，由于價格便宜，性能穩定，技術和制造工藝成熟，廣泛用于電力、通信、汽車、電動車等多個應用領域。與普通鉛酸蓄電池相比，閥控密封鉛酸蓄電池由于采用內部氧復合技術，大大緩解了電解液的損耗，從而使蓄電池在免維護狀態下長期服役，而且具有體積小、防爆、電壓穩定、無污染、重量輕、放電性能高、維護量小等優點。然而，由于蓄電池本身的設計、生產工藝及使用維護等原因，電池早期失效現象常有發生，尤其是國產鉛酸蓄電池，有的只能使用2～3年，遠遠短于預期壽命。由于蓄電池組是由各個單體電池串聯組成，蓄電池組的容量是由整組中容量最小的單體決定，蓄電池組中只要存在任何一只落后單體電池，將使整組電池的容量嚴重下降，直接導致蓄電池組的有效工作時間減少。針對目前的實際情況，利用現代電池測量技術、信息處理技術、電力電子技術和微處理器控制技術，開發一種能快速、準確、安全、在線地測試鉛酸蓄電池健康狀況和實現劣化電池容量恢復的多功能鉛酸蓄電池智能維護設備，對延長鉛酸蓄電池的使用壽命，降低電源系統的故障率，有著十分重要的意義。

鉛酸蓄電池是一個復雜的電化學體系，蓄電池的剩余容量受溫度、放電電流、電池退化等多種因素影響，對它進行快速準確的容量測試是非常困難的。由于蓄電池容量預測的重要性，國內外的學者對于高精度和高適用性的容量預測方法的探索從未停止。當前的一些主要方法有：（1）蓄電池電壓測量法。（2）核對放電法。（3）電導（內阻）測量法。因為鉛酸蓄電池的外部參數與容量之間的關系呈現復雜的非線性，這些方法總體來看效果并不理想。除了上述方法外，還有一種是基于蓄電池等效電路模型的容量預測方法，這種模型方法可以分為兩大類：一類為經驗模型，如Peukert方程，開路電壓-安時模型等。另一類為等效電路模型，如熱學-電力學模型，四階動力模型，Shepard模型和Martin模型組合等等，經驗模型是科研人員通過大量實驗總結出來的模型，其特點是結構簡單，計算量少，在工程上應用廣泛。但是，由于每一個經驗模型考慮的問題各有側重點，不全面，基本屬于恒流充放電；同時實際應用中也有不足：一是由于模型階數較高，計算比較困難；二是電池模型的建立需要確定相當數量的經驗參數，這給應用者帶來較大的麻煩；這樣一系列的不足導致了當前國內外鉛酸蓄電池容量測試智能化程度低，容量預測誤差大。

發明內容

本發明的目的在于提供一種多功能鉛酸蓄電池的智能維護裝置及容量預測方法，該裝置提供一種具有鉛酸蓄電池容量在線測試，自動恒流充放電以及進行劣化蓄電池容量恢復的多功能鉛酸蓄電池智能維護設備，鉛酸蓄電池容量預測方法能夠解決因鉛酸蓄電池外參數造成與電池本身呈復雜的非線性關系導致鉛酸蓄電池容量預測誤差大的問題，具有預測精度高和智能化程度高的特點。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種多功能鉛酸蓄電池智能維護裝置，包括充電單元、主控模塊、放電單元和測量控制電路，其中：前述充電單元包括輸入整流濾波電路和開關電源模塊，輸入整流濾波電路與開關電源模塊連接。

前述主控模塊包括單片機、人機界面、通信接口、DAC充電控制單元、I/O接口、PWM隔離輸出單元和ADC測量單元，單片機分別與人機界面、通信接口、DAC充電控制單元、I/O接口、PWM隔離輸出單元和ADC測量單元連接。

前述測量控制電路包括輸出切換開關A、電池電壓檢測電池反接檢測、輸出切換開關B、電流檢測和溫度檢測，所述電池電壓檢測電池反接檢測輸入端連接蓄電池的正負兩極，輸出端連接ADC測量單元的輸入端；電流檢測采集蓄電池的電流信號后，輸入ADC測量單元的輸入端；溫度檢測采集PTC模塊的溫度后，輸入ADC測量單元的輸入端；前述輸出切換開關A一端與蓄電池的正負兩極連接，另一端與開關電源模塊連接；前述輸出切換開關B一端與蓄電池的正負兩極連接，另一端與PTC模塊連接。

前述DAC充電控制單元的輸出端與開關電源模塊的輸入端連接；前述PWM隔離輸出單元的輸出端與PTC驅動單元的輸入端連接；前述I/O接口同時與散熱風機、輸出切換開關A、輸出切換開關B和開關電源模塊連接，實現單片機與各模塊之間的I/O控制。