[發明專利]一種快速預估蓄電池容量的裝置及方法

有效

• 申請號: 201410239928.5
• 申請日: 2014-05-30
• 公開（公告）號: CN104035039A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 王汝鋼
• 申請（專利權）人: 深圳市普祿科智能檢測設備有限公司
• 主分類號: G01R31/36
• 分類號: G01R31/36
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司 44217
• 代理人: 陸軍

技術領域

本發明涉及蓄電池檢測領域，更具體地說，涉及一種快速預估蓄電池容量的裝置及方法。

背景技術

電力系統變電站操作電源、通信基站電源、機房UPS，以及儲能電站、光伏電站、通訊基站、電動汽車，都大量使用蓄電池作為工作電源或后備電源系統。但蓄電池在使用過程中，會出現老化現象，隨著蓄電池的老化，蓄電池的實際容量會越來越小，直接危及供電系統的安全，為確保電源系統安全可靠，實時掌握蓄電池實際容量尤為必要。

目前，蓄電池容量預估主要有以下兩種方法：

1)恒流放電法：將電池充滿電后，采用專用設備對蓄電池進行恒流放電，放電過程中監測電池電壓，當電壓到截止電壓時，停止放電，則：

蓄電池容量＝放電電流×放電時長。

通常放電電流的數值為蓄電池額定容量的1/10，例如額定容量為300Ah的蓄電池，其放電電流為30A；額定電流為500Ah的蓄電池，放電電流為50A。對于電壓等級為2V的鉛酸電池，其截止電壓為1.8V；電壓等級為12V的鉛酸電池，其截止電壓為10.8V。

2)電池內阻法：對充滿電的蓄電池，采用專用設備測試蓄電池的內阻，根據電池內阻與容量的關系，預估蓄電池的容量。而隨著蓄電池的老化，蓄電池內阻也會變大，但在電池老化的前期，內阻變化不大，甚至沒有變化，在電池老化的后期，內阻才會明顯變大。電力系統規定，電池容量低于80％是不合格的電池，因而內阻明顯偏大的電池，其容量一定不合格，而內阻正常的電池，容量卻不一定合格。

但上述兩電池容量預估方法存在如下缺陷：1)采用恒流放電法測試蓄電池容量雖然比較準確，但測試過程復雜、成本高、時間長，一般很少采用，例如電力變電站蓄電池放電試驗，準備時間+放電時間+恢復時間+充電時間，一般需要20小時以上；2)采用電池內阻法預估蓄電池容量，雖然較簡單快捷，但誤差很大。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述預估蓄電池容量要么時間長、成本高，要么誤差大的缺陷，提供一種快速預估蓄電池容量的裝置及方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：構造一種快速預估蓄電池容量的裝置，所述蓄電池包括多個電池，該裝置包括一恒流放電單元及多個電池檢測單元，其中：所述多個電池通過電池間的連接線依次串聯連接在所述恒流放電單元的兩個端子之間，且每一電池檢測單元通過電流測試線和電壓測試線對應連接在每一電池的兩端以獲取該電池的性能參數，并將所述性能參數發送給所述恒流放電單元；

所述恒流放電單元用于以恒定的直流電流對充滿電的所述多個電池進行恒流放電，并接收由每一電池檢測單元發送的對應電池的性能參數；所述電池的性能參數包括該電池的極化電容，所述恒流放電單元記錄每一電池的極化電容變化率-時間曲線過零點時所對應的時刻，并根據如下公式預估所述電池的實際容量；

Q＝2*I*t1；

其中：Q為預估的該電池的實際容量；I為由所述恒流放電單元產生的放電電流，t1為所述電池的極化電容變化率-時間曲線過零點時對應的時刻，所述時刻以開始恒流放電時刻為零點。

在上述快速預估蓄電池容量的裝置中，所述每一電池檢測單元包括一通過電流測試線連接在對應電池兩端的內部放電單元以及與所述內部放電單元連接的控制單元，所述控制單元用于控制所述內部放電單元產生不同頻率的放電電流信號，并采集不同頻率下對應的放電電流信號和電壓信號以獲取所述電池的性能參數。

在上述快速預估蓄電池容量的裝置中，所述內部放電單元包括開關管、分流器以及限流電阻，其中：所述分流器的一端與所述電池的正極連接，所述分流器的另一端與所述開關管的漏極連接；所述限流電阻的一端與所述電池的負極連接，所述限流電阻的另一端與所述開關管的源極連接，所述開關管的柵極與所述控制單元連接。

在上述快速預估蓄電池容量的裝置中，每一所述電池檢測單元還包括連接在所述控制單元和所述開關管的柵極之間的數模轉換器，所述數模轉換器用于將控制單元輸出的不同頻率的正弦波或方波、三角波數字信號，轉換為模擬信號并發送至所述開關管的柵極，以產生不同頻率的正弦波或方波、三角波放電電流信號。

在上述快速預估蓄電池容量的裝置中，每一所述電池檢測單元還包括第一運算放大器、第一帶通濾波器以及第一模數轉換器，其中：所述第一運算放大器的同相輸入端與所述開關管漏極和分流器的連接點連接，所述第一運算放大器的反相輸入端與所述分流器和電池正極的連接點連接，所述第一運算放大器的輸出端依次與所述第一帶通濾波器和所述第一模數轉換器連接，所述第一模數轉換器的數字信號輸出端與所述控制單元連接。