本發(fā)明涉及一種蓄電池智能維護系統(tǒng)。

背景技術：

現(xiàn)有蓄電池維護系統(tǒng)主要存在如下缺點：一是缺乏應用蓄電池組分段電壓監(jiān)控和蓄電池智能均衡升壓技術，當蓄電池組串聯(lián)使用時，難以解決對不良蓄電池的發(fā)現(xiàn)，而由于使用時蓄電池單體間必然存在容量差異，落后的蓄電池組成為蓄電池組的續(xù)航時間短板，產(chǎn)生加速蓄電池組老化的問題，并且由于不能避免落后的蓄電池對整個蓄電池組的不良影響，減少了蓄電池組放電時間和使用壽命；二是將系統(tǒng)安裝于機箱中，由于系統(tǒng)采用的模塊化設計主要存在功能模塊考慮不周、機箱內(nèi)布設不當而出現(xiàn)系統(tǒng)功能存在諸多缺陷、對機箱的裝拆與維護等操作不便利、機箱通風散熱功能較差等問題。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術問題是，克服現(xiàn)有技術的缺陷，提供一種采用蓄電池組分段電壓監(jiān)控和蓄電池智能均衡升壓技術的蓄電池智能維護系統(tǒng)。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明通過下述技術方案得以解決：

蓄電池智能維護系統(tǒng)，包括由24個蓄電池平均分成6段的蓄電池組、固定設在主控電路板上的蓄電池組分段電壓監(jiān)控模塊、固定設在驅動電路板上的蓄電池均衡升壓驅動模塊，主控電路板和驅動電路板均固定設在機箱內(nèi)，蓄電池組分段電壓監(jiān)控模塊和蓄電池均衡升壓驅動模塊均連接到蓄電池組，蓄電池組分段電壓監(jiān)控模塊與蓄電池均衡升壓驅動模塊連接；蓄電池組分段電壓監(jiān)控模塊通過蓄電池組分段電壓監(jiān)控數(shù)據(jù)對6段蓄電池組的端電壓進行監(jiān)控，主控電路板上集成的主控電路檢測到6段蓄電池組的工作狀態(tài)，并依據(jù)所述的工作狀態(tài)判斷是否對6段蓄電池組的端電壓執(zhí)行電壓均衡或電壓提升；蓄電池均衡升壓驅動模塊通過蓄電池組分段電壓監(jiān)控模塊檢測到6段蓄電池組的端電壓間出現(xiàn)電壓差異過大或蓄電池組總電壓過低時，啟動驅動電路板上集成的驅動電路對6段蓄電池組的端電壓進行電壓均衡或電壓提升。

本系統(tǒng)中的主控電路對6段蓄電池組端電壓進行智能分析運算，在自動啟動驅動狀態(tài)下判斷是否啟動驅動電路的智能均衡與升壓功能。如果6段蓄電池組處于正常工作狀態(tài)，主控電路不會啟動對驅動電路進行驅動；而一旦主控電路檢測到6段蓄電池組處于異常工作狀態(tài)，主控電路就將自動啟動驅動電路對該6段蓄電池組端電壓進行電壓均衡以及電壓提升。

本發(fā)明的驅動電路采用電容器法實現(xiàn)蓄電池組端電壓的均衡與升壓，采用高頻NMOS管AOD210作為電容器法均衡升壓所需開關管，保證驅動頻率高至14Khz時仍能正常工作。采用固態(tài)電容作為驅動電路上的均衡電容，其中4個均衡電容并聯(lián)成一個均衡電容單元，從而降低電容等效串聯(lián)電阻ESR、提高對蓄電池的驅動效率，通過NMOS管進行高頻切換實現(xiàn)均衡電容單元對相鄰蓄電池組間的來回連接實現(xiàn)蓄電池組端電壓的均衡及提升。

本發(fā)明采用蓄電池組分段電壓監(jiān)控和蓄電池智能均衡升壓技術，實現(xiàn)了對蓄電池組端電壓進行電壓均衡或電壓提升的智能化和自動化，使得均衡效率高、均衡升壓效果顯著，能大大延長蓄電池組的放電時間和使用壽命，解決了蓄電池組串聯(lián)使用時蓄電池組續(xù)航時間短板問題。

作為優(yōu)選，蓄電池均衡升壓驅動模塊包括與主控電路板上集成的主控電路連接的6段前級驅動模塊、與6段前級驅動模塊相對應連接的6段后級驅動模塊，前級驅動模塊將接收到的脈沖信號進行邏輯電平轉換，將主控電路傳輸?shù)牡蛪盒盘栟D換成高壓驅動信號，從而驅動后級驅動模塊中的MOS管的導通或關閉；后級驅動模塊根據(jù)前級驅動模塊轉換后的邏輯電平信號驅動MOS管的導通或閉合，對蓄電池進行充電或放電，并利用前級驅動模塊轉換后的高頻脈沖對MOS管進行高速開關動作，驅動電路不停地在充電與放電之間切換，從而建立6段蓄電池組所需虛擬電壓，對6段蓄電池組的端電壓進行電壓均衡或電壓提升。

前級驅動模塊和后級驅動模塊的組合設置，既使得在主控電路和驅動電路之間起到緩沖作用，又能隔絕驅動電路的大電流對控制電路的電磁干擾。

作為優(yōu)選，還包括分別通過設置于主控電路板上的人機交互接口、溫度檢測接口、電源接口與主控電路板連接的人機交互模塊、溫度檢測模塊、DC/DC隔離開關電源，溫度檢測模塊用于檢測系統(tǒng)溫度，人機交互模塊包括固定設在機箱前側外面的3個按鍵和8個指示燈，3個按鍵分別為用于強制驅動狀態(tài)的強制啟動驅動鍵、用于強制關閉驅動狀態(tài)的強制停止驅動鍵、用于自動驅動狀態(tài)的自動啟動驅動鍵，8個指示燈分別為用于顯示強制啟動驅動鍵按下時的強制啟動驅動指示燈、用于顯示強制停止驅動鍵按下時的強制停止驅動指示燈、用于顯示自動啟動驅動鍵按下時的自動啟動驅動指示燈、用于顯示當系統(tǒng)處于總電壓正常且主控電路啟動驅動狀態(tài)下的第一工作指示燈、用于顯示當系統(tǒng)處于總電壓低于正常值且主控電路啟動驅動狀態(tài)下的第二工作指示燈、用于顯示當系統(tǒng)處于電壓異常狀態(tài)時的電壓異常指示燈、用于顯示當系統(tǒng)處于溫度異常狀態(tài)時的溫度異常指示燈、用于顯示DC/DC隔離開關電源開啟狀態(tài)時的電源指示燈。

本系統(tǒng)可工作在三個工作狀態(tài)：強制驅動狀態(tài)、強制關閉驅動狀態(tài)、自動驅動狀態(tài)，這三種狀態(tài)可以通過主控電路板上的3個按鍵和相對應的指示燈進行操作；進入強制驅動狀態(tài)需長按相應指示燈進行操作、其余狀態(tài)短按相應指示燈即可。

作為優(yōu)選，還包括通過電纜線與6段蓄電池組連接的空氣開關，空氣開關固定設置于機箱下部，空氣開關與驅動電路板之間通過銅條固定連接，驅動電路板通過香蕉插頭裝置可插拔的固定設在銅條中。通過驅動電路板與銅條之間設置的香蕉插頭裝置，實現(xiàn)了在機箱的裝拆與維護過程中系統(tǒng)模塊可插拔的方便操作。

作為優(yōu)選，香蕉插頭裝置包括固定設在驅動電路板上的母接頭、固定設在銅條上的公接頭，母接頭可插拔的固定設在公接頭中。母接頭與公接頭的配合，使得插拔方式靈活性更高。

作為優(yōu)選，母接頭包括固定設在驅動電路板上的母接頭固定座、與母接頭固定座連為一體的母接頭插接管，公接頭包括與母接頭插接管相配合的公接頭插接管，母接頭插接管可插拔的固定設在公接頭插接管中，使得插接既牢靠又靈活。

作為優(yōu)選，機箱內(nèi)固定設有驅動模塊保護殼，驅動模塊保護殼內(nèi)固定設有盒體，銅條位于盒體外面，驅動電路板通過防松限位柱固定設置于盒體內(nèi)，母接頭固定座通過防松限位柱固定設在驅動電路板上，母接頭插接管穿出盒體并可插拔的固定設在公接頭插接管中。防松限位柱的設置，既起了定位與限位作用，又提高了連接牢靠性。母接頭插接管穿出盒體與銅條中的公接頭插接管進行插接，有效的避免了銅條太靠近盒體而使得銅條對盒體中的驅動電路板的干擾。

作為優(yōu)選，驅動模塊保護殼后側固定設有托盤，托盤與機箱后側通過螺桿固定連接，空氣開關與托盤下部固定連接，銅條與托盤之間固定夾設有絕緣環(huán)氧樹脂板。托盤的設置，提高了連接牢靠性。絕緣環(huán)氧樹脂板達到了銅條與機箱殼體之間的電氣絕緣。

作為優(yōu)選，機箱由上箱體、下箱體、左箱體、右箱體、前箱蓋、后箱蓋組成，主控電路板通過防松限位柱固定設在前箱蓋內(nèi)面上，主控電路板位于前箱蓋內(nèi)面與驅動模塊保護殼前側之間，3個按鍵和8個指示燈均固定設在前箱蓋外面，托盤與后箱蓋通過螺桿固定連接；左箱體固定設有風扇安裝座，風扇安裝座固定設有與主控電路板電連接的風扇，右箱體設有通風格柵，驅動模塊保護殼的兩側為開口，風扇固定設在左側開口處，風扇、驅動模塊保護殼、通風格柵之間空氣相連通形成風道。

啟動風扇，風道內(nèi)的壓力低于外面壓力，風道與外面產(chǎn)生壓力差，使得外面空氣從通風格柵沿風道吹進驅動模塊保護殼中，再將驅動模塊保護殼內(nèi)的驅動電路板產(chǎn)生的熱量從驅動模塊保護殼中經(jīng)風扇吹出機箱外面，從而達到了較好的散熱效果。

其中，下箱體的底部設有用于通風散熱的散熱孔。

作為優(yōu)選，驅動模塊保護殼前側設有將通過驅動模塊保護殼內(nèi)的風引流到主控電路板的通風孔。啟動風扇，外面空氣從通風格柵沿風道吹進驅動模塊保護殼中，由于壓差的作用主控電路板處產(chǎn)生的熱量由通風孔將熱氣引流從驅動模塊保護殼經(jīng)風扇吹出機箱外面，從而為主控電路板通風散熱。

本發(fā)明由于采用了以上技術方案，具有顯著的技術效果：采用蓄電池組分段電壓監(jiān)控和蓄電池智能均衡升壓技術，實現(xiàn)了對蓄電池組端電壓進行電壓均衡或電壓提升的智能化和自動化，使得均衡效率高、均衡升壓效果顯著，能大大延長蓄電池組的放電時間和使用壽命，解決了蓄電池組串聯(lián)使用時蓄電池組續(xù)航時間短板問題；又通過驅動電路板與銅條之間設置的香蕉插頭裝置，實現(xiàn)了在機箱的裝拆與維護過程中系統(tǒng)模塊可插拔的方便操作；并且該系統(tǒng)模塊設計合理、功能全面且人機交互能力強，機箱內(nèi)布局緊湊，通風散熱功能較好，適合推廣應用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明內(nèi)設蓄電池智能維護系統(tǒng)的機箱與6段蓄電池組電氣連接實施例的結構示意圖。

圖2為本發(fā)明蓄電池智能維護系統(tǒng)實施例的功能模塊框圖。

圖3為本發(fā)明主控電路板實施例的結構示意圖。

圖4為本發(fā)明驅動電路板實施例的結構示意圖。

圖5為本發(fā)明從左側方向視線的機箱實施例的結構示意圖。

圖6為本發(fā)明從右側方向視線的機箱實施例的結構示意圖。

圖7為圖5中拆除前箱蓋的機箱實施例的結構示意圖。

圖8為本發(fā)明拆除機箱后機箱內(nèi)部從左側方向視線實施例的結構示意圖。

圖9為本發(fā)明拆除機箱后機箱內(nèi)部從右側方向視線實施例的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。

蓄電池智能維護系統(tǒng)，如圖1-9所示，包括由24個蓄電池1平均分成6段的蓄電池組、固定設在主控電路板9上的蓄電池組分段電壓監(jiān)控模塊11、固定設在驅動電路板6上的蓄電池均衡升壓驅動模塊7，主控電路板9和驅動電路板6均固定設在機箱4內(nèi)，蓄電池組分段電壓監(jiān)控模塊11和蓄電池均衡升壓驅動模塊7均連接到蓄電池組，蓄電池組分段電壓監(jiān)控模塊11與蓄電池均衡升壓驅動模塊7連接；蓄電池組分段電壓監(jiān)控模塊11通過蓄電池組分段電壓監(jiān)控數(shù)據(jù)對6段蓄電池組的端電壓進行監(jiān)控，主控電路板9上集成的主控電路檢測到6段蓄電池組的工作狀態(tài)，并依據(jù)所述的工作狀態(tài)判斷是否對6段蓄電池組的端電壓執(zhí)行電壓均衡或電壓提升；蓄電池均衡升壓驅動模塊7通過蓄電池組分段電壓監(jiān)控模塊11檢測到6段蓄電池組的端電壓間出現(xiàn)電壓差異過大或蓄電池組總電壓過低時，啟動驅動電路板6上集成的驅動電路對6段蓄電池組的端電壓進行電壓均衡或電壓提升。

本實施例中，蓄電池均衡升壓驅動模塊7包括與主控電路板9上集成的主控電路連接的6段前級驅動模塊71、與6段前級驅動模塊71相對應連接的6段后級驅動模塊72，前級驅動模塊71將接收到的脈沖信號進行邏輯電平轉換，將主控電路傳輸?shù)牡蛪盒盘栟D換成高壓驅動信號，從而驅動后級驅動模塊72中的MOS管的導通或關閉；后級驅動模塊72根據(jù)前級驅動模塊71轉換后的邏輯電平信號驅動MOS管的導通或閉合，對蓄電池1進行充電或放電，并利用前級驅動模塊71轉換后的高頻脈沖對MOS管進行高速開關動作，驅動電路不停地在充電與放電之間切換，從而建立6段蓄電池組所需虛擬電壓，對6段蓄電池組的端電壓進行電壓均衡或電壓提升。

本實施例中，還包括分別通過設置于主控電路板9上的人機交互接口14、溫度檢測接口15、電源接口16與主控電路板9連接的人機交互模塊10、溫度檢測模塊8、DC/DC隔離開關電源13，溫度檢測模塊8用于檢測系統(tǒng)溫度，人機交互模塊10包括固定設在機箱4前側外面的3個按鍵和8個指示燈，3個按鍵分別為用于強制驅動狀態(tài)的強制啟動驅動鍵26、用于強制關閉驅動狀態(tài)的強制停止驅動鍵25、用于自動驅動狀態(tài)的自動啟動驅動鍵24，8個指示燈分別為用于顯示強制啟動驅動鍵26按下時的強制啟動驅動指示燈20、用于顯示強制停止驅動鍵25按下時的強制停止驅動指示燈21、用于顯示自動啟動驅動鍵24按下時的自動啟動驅動指示燈22、用于顯示當系統(tǒng)處于總電壓正常且主控電路啟動驅動狀態(tài)下的第一工作指示燈19、用于顯示當系統(tǒng)處于總電壓低于正常值且主控電路啟動驅動狀態(tài)下的第二工作指示燈18、用于顯示當系統(tǒng)處于電壓異常狀態(tài)時的電壓異常指示燈27、用于顯示當系統(tǒng)處于溫度異常狀態(tài)時的溫度異常指示燈17、用于顯示DC/DC隔離開關電源13開啟狀態(tài)時的電源指示燈23。

本實施例中，還包括通過電纜線2與6段蓄電池組連接的空氣開關3，空氣開關3固定設置于機箱4下部，空氣開關3與驅動電路板6之間通過銅條5固定連接，驅動電路板6通過香蕉插頭裝置可插拔的固定設在銅條5中。

本實施例中，香蕉插頭裝置包括固定設在驅動電路板6上的母接頭、固定設在銅條5上的公接頭，母接頭可插拔的固定設在公接頭中。

本實施例中，母接頭包括固定設在驅動電路板6上的母接頭固定座39、與母接頭固定座39連為一體的母接頭插接管38，公接頭包括與母接頭插接管38相配合的公接頭插接管36，母接頭插接管38可插拔的固定設在公接頭插接管36中。

本實施例中，機箱4內(nèi)固定設有驅動模塊保護殼30，驅動模塊保護殼30內(nèi)固定設有盒體40，銅條5位于盒體40外面，驅動電路板6通過防松限位柱29固定設置于盒體40內(nèi)，母接頭固定座39通過防松限位柱29固定設在驅動電路板6上，母接頭插接管38穿出盒體40并可插拔的固定設在公接頭插接管36中。

本實施例中，驅動模塊保護殼30后側固定設有托盤32，托盤32與機箱4后側通過螺桿34固定連接，空氣開關3與托盤32下部固定連接，銅條5與托盤32之間固定夾設有絕緣環(huán)氧樹脂板37。

本實施例中，機箱4由上箱體45、下箱體43、左箱體42、右箱體44、前箱蓋41、后箱蓋46組成，主控電路板9通過防松限位柱29固定設在前箱蓋41內(nèi)面上，主控電路板9位于前箱蓋41內(nèi)面與驅動模塊保護殼30前側之間，3個按鍵和8個指示燈均固定設在前箱蓋41外面，托盤32與后箱蓋46通過螺桿34固定連接；左箱體42固定設有風扇安裝座35，風扇安裝座35固定設有與主控電路板9電連接的風扇12，右箱體44設有通風格柵28，驅動模塊保護殼30的兩側為開口33，風扇固定設在左側開口33處，風扇12、驅動模塊保護殼30、通風格柵28之間空氣相連通形成風道。

本實施例中，驅動模塊保護殼30前側設有將通過驅動模塊保護殼30內(nèi)的風引流到主控電路板9的通風孔31。

總之，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所作的均等變化與修飾，皆應屬本發(fā)明專利的涵蓋范圍。