專利名稱：一種閥控式密封鉛酸蓄電池組的主動式管理系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電子技術及后備式閥控式密封鉛酸蓄電池管理技術在電力直流電源系統(tǒng)中的應用，特別是一種閥控式密封鉛酸蓄電池組的主動式管理系統(tǒng)。
背景技術：
直流系統(tǒng)是應用于水力、火力發(fā)電廠和各類變電站等，為信號設備、自動裝置、事故照明、應急電源及斷路器分、合閘操作提供直流電源的電源設備。直流系統(tǒng)是一個獨立的電源，其不受發(fā)電機、廠用電及系統(tǒng)運行方式的影響，并在外部交流電中斷的情況下，保證由后備電源——蓄電池繼續(xù)提供直流電源的重要設備。其中，蓄電池是直流電源中極其重要的一部分，因此，對蓄電池進行日常的維護便顯得十分重要。閥控式密封鉛酸蓄電池由于具有體積小、重量輕、放電性能高維護量小等特點，普遍應用于電力系統(tǒng)直流電源中。在對閥控式密封鉛酸電池進行維護時，通常是針對閥控式密封鉛酸蓄電池的某項性能，如電壓或內(nèi)阻。我們知道，閥控式密封鉛酸蓄電池有三種工作狀態(tài)，即浮充、均充及放電狀態(tài)，在大部分時間中閥控式密封鉛酸蓄電池都是處于浮充狀態(tài)，因此，對閥控式密封鉛酸蓄電池在浮充狀態(tài)時進行管理就顯得十分重要。但在一般的維護中，并未對浮充狀態(tài)進行管理，或者管理過于簡單，而這些維護對提高蓄電池的壽命有明顯的影響。在日常及季度維護時，需要對閥控式密封鉛酸蓄電池室內(nèi)的環(huán)境溫度進行多點測量，當其溫度在15_25°C以外時必須調節(jié)環(huán)境溫度，或對浮充電壓進行溫度補償。但溫度采集一般具有誤差，并且溫度補償系統(tǒng)難以明確確定。除此之外，一般的維護無法進行生命周期管理進而延長電池組使用壽命。 發(fā)明內(nèi)容為解決上述問題，本實用新型的目的在于提供一種閥控式密封鉛酸蓄電池組的主動式管理系統(tǒng)，在鉛酸蓄電池組處于浮充狀態(tài)時，根據(jù)采集的浮充電流，對充電機的電壓進行調節(jié)，使浮充電流的大小保持在鉛酸蓄電池出廠規(guī)定的浮充電流值以下，從而避免溫度補償?shù)牟淮_定性；在鉛酸蓄電池組處于浮充狀態(tài)下，定期調低充電機電壓，使鉛酸蓄電池組處于帶載放電狀態(tài)，并維持一段時間以對電池組進行淺放電活化，有效地對鉛酸蓄電池組的壽命進行管理；通過對單節(jié)電池電壓在鉛酸蓄電池組處于浮充狀態(tài)和放電狀態(tài)時進行比對，對單節(jié)電池電壓變化大于界限值的電池進行報警，提前預防單節(jié)電池存在內(nèi)阻增大或性能下降的風險。本實用新型解決其問題所采用的技術方案是:一種閥控式密封鉛酸蓄電池組的主動式管理系統(tǒng)，包括充電機和與充電機連接的鉛酸蓄電池組，其特征在于，還包括:電池組采集單元，用于高精度采集鉛酸蓄電池組的電流及電壓，所述電池組采集單元與鉛酸蓄電池組負載連接；單電壓采集單元，用于高精度采集鉛酸蓄電池組中的單節(jié)電池的電壓，所述單電壓采集單元與鉛酸蓄電池組負載連接；[0009]蓄電池管理控制單元，其輸入端與充電機電氣連接，同時其輸入端通過通信總線連接電池組采集單元和單電壓采集單元，用于接收、存儲和分析電池組采集單元和單電壓采集單元采集的電流和電壓數(shù)據(jù)并對充電機電壓進行精確調控。[0010]進一步，所述蓄電池管理控制單元進一步包含有電流調節(jié)單元，在鉛酸蓄電池組處于浮充狀態(tài)時，用于限制浮充電流的大小在鉛酸蓄電池組出廠規(guī)定的浮充電流值以下。[0011 ] 進一步，所述蓄電池管理控制單元進一步包含有電壓調節(jié)單元，在鉛酸蓄電池組處于浮充狀態(tài)時，用于定期使鉛酸蓄電池組帶載放電。[0012]進一步，所述蓄電池管理控制單元進一步包括分析預警單元，用于對比鉛酸蓄電池組中的單節(jié)電池在鉛酸蓄電池組分別處于浮充狀態(tài)和放電狀態(tài)時的電壓變化范圍與規(guī)定界限值的大小并對變化范圍超出規(guī)定界限值的單節(jié)電池進行預警。[0013]本實用新型的有益效果是:[0014]本實用新型采用一種閥控式密封鉛酸蓄電池組的主動式管理系統(tǒng)，在鉛酸蓄電池組處于浮充狀態(tài)時，根據(jù)采集的浮充電流，對充電機的電壓進行調節(jié)，使浮充電流的大小保持在蓄電池出廠規(guī)定的浮充電流值以下，從而省去了現(xiàn)有大部分浮充控制方案里的溫度補償，因為溫度采集往往不準確，且溫度補償系數(shù)難以準確確定；在鉛酸蓄電池組處于浮充狀態(tài)下，定期調低充電機電壓，使鉛酸蓄電池組處于帶載放電狀態(tài)，并維持一段時間以對電池組進行淺放電活化，對蓄電池的壽命周期進行控制，有效延長鉛酸蓄電池組的壽命；通過對單節(jié)電池電壓在鉛酸蓄電池組處于浮充狀態(tài)和放電狀態(tài)時進行比對，對單節(jié)電池電壓變化大于界限值的單節(jié)電池進行報警，更加準確地提前預防單節(jié)電池存在內(nèi)阻增大或性能下降的風險。


[0015]
以下結合附圖和實例對本實用新型作進一步說明。[0016]圖1是本實用新型系統(tǒng)結構組成框圖；[0017]圖2是本實用新型所述鉛酸蓄電池組均浮充電時電流電壓關系圖。
具體實施方式
[0018]參照圖1所示，本實用新型的一種閥控式密封鉛酸蓄電池組的主動式管理系統(tǒng)，包括充電機和與充電機連接的鉛酸蓄電池組，還包括:[0019]電池組采集單元，用于采集鉛酸蓄電池組的電流及電壓，所述電池組采集單元與鉛酸蓄電池組負載 連接；[0020]單電壓采集單元，用于采集鉛酸蓄電池組中的單節(jié)電池的電壓，所述單電壓采集單元與鉛酸蓄電池組負載連接；[0021]蓄電池管理控制單元，其輸入端與充電機電氣連接，同時其輸入端通過通信總線連接電池組采集單元和單電壓采集單元，用以接收、存儲和分析電池組采集單元和單電壓采集單元采集的電流和電壓數(shù)據(jù)并對充電機電壓進行精確調控。[0022]所述蓄電池管理控制單元包含有電流調節(jié)單元、電壓調節(jié)單元和分析預警單元，在鉛酸蓄電池組處于浮充狀態(tài)時，電池組采集單元精確采集的鉛酸蓄電池組的浮充電流信息通過通信總線傳遞給分析預警單元，分析預警單元對電流信息進行分析，當需要對此電流進行控制時，分析預警單元發(fā)送相應的調節(jié)信息至電流調節(jié)單元，電流調節(jié)單元對充電機的電壓進行閉環(huán)控制，從而控制浮充電流的大小保持在鉛酸蓄電池組出廠規(guī)定的浮充電流值以下，這樣就省去了現(xiàn)有大部分浮充控制方案里的溫度補償，因為溫度采集具有誤差，且溫度補償系數(shù)難以明確確定，而通過對充電機電壓的精確調節(jié)，可以達到精確控制，提升發(fā)電廠中直流電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。上述系統(tǒng)所采用的方法包括以下步驟:步驟A，在鉛酸蓄電池組處于浮充狀態(tài)時，對充電機的電壓進行調節(jié)，使鉛酸蓄電池組浮充電流的大小在鉛酸蓄電池組出廠規(guī)定的浮充電流值以下。本步驟中，在鉛酸蓄電池組處于浮充狀態(tài)時，首先對鉛酸蓄電池組的浮充電流進行精確采集；其次，對比所采集的浮充電流與鉛酸蓄電池組出廠規(guī)定的浮充電流值大小，若所采集的浮充電流大于或等于鉛酸蓄電池組出廠規(guī)定的浮充電流值時，則調低充電機電壓，使鉛酸蓄電池組浮充電流的大小保持在鉛酸蓄電池組出廠規(guī)定的浮充電流值以下。步驟B，在鉛酸蓄電池組處于浮充狀態(tài)時，定期對充電機的電壓進行調節(jié)，使鉛酸蓄電池組帶載放電，實現(xiàn)鉛酸蓄電池組的淺放電活化。本步驟中，在鉛酸蓄電池組處于浮充狀態(tài)時，定期對充電機的電壓進行調節(jié)，包括定期自動調節(jié)方式和主動調節(jié)方式。步驟C，對比鉛酸蓄電池組中的單節(jié)電池在鉛酸蓄電池組分別處于步驟A中浮充狀態(tài)與步驟B中放電狀態(tài)時的電壓變化與規(guī)定界限值的大小，并對變化值超出界限值的單節(jié)電池進行預警。本步驟中，首先采集鉛酸蓄電池組中的單節(jié)電池在步驟A所述浮充狀態(tài)時的單節(jié)電池電壓；其次，采集鉛酸蓄電池組中的單節(jié)電池在步驟B所述帶載放電狀態(tài)時的單節(jié)電池電壓；第三，前兩步所·采集的鉛酸蓄電池組中的單節(jié)電池的電壓變化范圍進行分析，并判斷其變化范圍與規(guī)定界限值的大??；第四，若所述單節(jié)電池的電壓變化范圍大于規(guī)定界限值時，對此單節(jié)電池進行預警。參照圖2所示，鉛酸蓄電池組一般處于三種工作狀態(tài)，即浮充狀態(tài)、均充狀態(tài)和放電狀態(tài)。在電力直流系統(tǒng)中，鉛酸蓄電池組大部分時間處于浮充狀態(tài)下，在此狀態(tài)下，系統(tǒng)使用鉛酸蓄電池出廠規(guī)定的單節(jié)電池浮充電壓乘以電池節(jié)數(shù)得到鉛酸蓄電池組浮充電壓對整組電池進行恒壓充電。鉛酸蓄電池充電過程是電解水的過程，化學反應式如下:2PbS04+2H20=Pb02+Pb+2H2S04,因此，長時間充電過程使鉛酸蓄電池組中的酸濃度增加，腐蝕性增強，從而降低鉛酸蓄電池組的壽命。為此，在鉛酸蓄電池組處于浮充狀態(tài)時，電壓調節(jié)單元會定期自動精確調低充電機上的電壓，當然，也可以以手動方式進行調節(jié)，使鉛酸蓄電池組進行帶載放電，并維持一段時間從而對鉛酸蓄電池組進行淺放電活化，當達到一定放電電壓后，蓄電池管理控制單元回調充電機電壓，使鉛酸蓄電池組進入充電狀態(tài)。這種主動式的控制方式，可以有效地延長鉛酸蓄電池組的壽命，從而減少企業(yè)開支。 當鉛酸蓄電池組處于浮充狀態(tài)時，單電壓采集單元會對鉛酸蓄電池組中的每個單節(jié)電池的電壓進行精確采集，采集的數(shù)據(jù)通過通信總線傳遞至蓄電池管理控制單元用以保存。在定期調低充電機電壓，使鉛酸蓄電池組放電的過程中，單電壓采集單元同樣會對鉛酸蓄電池組中的每個單節(jié)電池的電壓進行精確采集，采集的數(shù)據(jù)通過通信總線傳遞至蓄電池管理控制單元用以保存。分析預警單元對接收到的鉛酸蓄電池組中每節(jié)單節(jié)電池在鉛酸蓄電池組處于上述兩個不同狀態(tài)下的電壓值進行分析，當某一單節(jié)電池的電壓變化大于界限值時，分析預警單元會對此單節(jié)電池進行報警，說明該單節(jié)電池存在內(nèi)阻增大或性能下降風險。通過這種方式，可以精確地預防單節(jié)電池可能存在的風險，更好地保障直流電力系統(tǒng)的運行。[0032]以一套2V108節(jié)300Ah的鉛酸蓄電池組系統(tǒng)為例，充電機均充電壓為:2.35V*108=253.8V,均充電流:0.1C10=30A,充電機浮充電壓:2.25V*108=243V，浮充電流上限確定為lmA/Ah*300Ah=300mA，定時放電周期定為168h，放電時間確定為4h，電池組放電下限電壓設置為220V，單節(jié)電池放電電壓下限設置為2V。電池跌落電壓報警值為0.15V。[0033]鉛酸蓄電池管理系統(tǒng)控制充電機以浮充電壓243V對電池組進行浮充，通過采集浮充電流，對充電機電壓進行微調，保證浮充電流小于300mA?？刂瞥潆姍C，當168小時放電周期到，則下調充電機電壓到放電下限電壓220V，當放電時間到4小時或者電池組電壓下降到220V或者任一節(jié)電池電壓下降到2V則立即停止放電，期間記錄單節(jié)電池電壓，并進行電壓跌落值比較，對大于0.15V的瞬間跌落電壓的電池進行報警。放電后進入自動均充程序，以253.8V電壓，30A電流對電池進行均充。均充結束后再次進入浮充狀態(tài)。[0034]以上所述，只是本實用新型的較佳實施例而已，本實用新型并不局限于上述實施方式，只要其以相同的 手段達到本實用新型的技術效果，都應屬于本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種閥控式密封鉛酸蓄電池組的主動式管理系統(tǒng)，包括充電機和與充電機連接的鉛酸蓄電池組，其特征在于，還包括: 電池組采集單元，用于采集鉛酸蓄電池組的電流及電壓，所述電池組采集單元與鉛酸蓄電池組負載連接； 單電壓采集單元，用于采集鉛酸蓄電池組中的單節(jié)電池的電壓，所述單電壓采集單元與鉛酸蓄電池組負載連接； 蓄電池管理控制單元，其輸入端與充電機電氣連接，同時其輸入端通過通信總線連接電池組采集單元和單電壓采集單元，用于接收、存儲和分析電池組采集單元和單電壓采集單元采集的電流和電壓數(shù)據(jù)并對充電機電壓進行調控。
2.根據(jù)權利要求1所述鉛酸蓄電池組的主動式管理系統(tǒng)，其特征在于:所述蓄電池管理控制單元包含有電流調節(jié)單元，在鉛酸蓄電池組處于浮充狀態(tài)時，用于限制浮充電流的大小在鉛酸蓄電池組出廠規(guī)定的浮充電流值以下。
3.根據(jù)權利要求1或2所述鉛酸蓄電池組的主動式管理系統(tǒng)，其特征在于:所述蓄電池管理控制單元包含有電壓調節(jié)單元，在鉛酸蓄電池組處于浮充狀態(tài)時，用于定期使鉛酸蓄電池組帶載放電。
4.根據(jù)權利要求3所述鉛酸蓄電池組的主動式管理系統(tǒng)，其特征在于:所述蓄電池管理控制單元包括分析預警單元，用于對比鉛酸蓄電池組中的單節(jié)電池在鉛酸蓄電池組分別處于浮充狀態(tài)和放電狀態(tài)時的電壓變化范圍與規(guī)定界限值的大小并對變化范圍超出規(guī)定界限值的單節(jié)電池進行預警。
5.根據(jù)權利要求1或2所述鉛酸蓄電池組的主動式管理系統(tǒng)，其特征在于:所述蓄電池管理控制單元包括分析預警單元，用于對比鉛酸蓄電池組中的單節(jié)電池在鉛酸蓄電池組分別處于浮充狀態(tài)和放電狀態(tài)時的電壓變化范圍與規(guī)定界限值的大小并對變化范圍超出規(guī)定界限值的單節(jié)電 池進行預警。
專利摘要本實用新型公開了一種閥控式密封鉛酸蓄電池組的主動式管理系統(tǒng)，在鉛酸蓄電池組處于浮充狀態(tài)時，根據(jù)采集的浮充電流，對充電機的電壓進行調節(jié)，使浮充電流的大小保持在蓄電池出廠規(guī)定的浮充電流值以下，從而省去了現(xiàn)有浮充控制方案里的溫度補償；在鉛酸蓄電池組處于浮充狀態(tài)下，定期調低充電機電壓，使鉛酸蓄電池組處于帶載放電狀態(tài)，并維持一段時間以對電池組進行淺放電活化，對蓄電池的壽命周期進行控制，有效延長鉛酸蓄電池組的壽命；通過對單節(jié)電池電壓在蓄電池處于浮充狀態(tài)和放電狀態(tài)時進行比對，對單節(jié)電池電壓變化大于界限值的電池進行報警，更加準確地提前預防單節(jié)電池存在內(nèi)阻增大或性能下降的風險。
文檔編號H02J7/00GK203119579SQ201320160528
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月2日 優(yōu)先權日2013年4月2日
發(fā)明者吉慶紅, 黎蘇哲, 劉峰, 鄭永強 申請人:珠海瓦特電力設備有限公司