一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組蓄電池內(nèi)阻監(jiān)測模塊的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組蓄電池內(nèi)阻監(jiān)測模塊，包括：蓄電池、充電開關(guān)、放電開關(guān)、負(fù)載，其特征在于：所述的負(fù)載為電容，所述的充電開關(guān)和電容與蓄電池串聯(lián)，所述的放電開關(guān)和電容與數(shù)據(jù)采集模塊串聯(lián)。電容可以作為負(fù)載同時(shí)又能夠把能量存儲(chǔ)起來供其他模塊使用，這樣不但測量簡單，同時(shí)可以避免采用電容外的其他耗能負(fù)載測試時(shí)蓄電池電量的浪費(fèi)。
【專利說明】
一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組蓄電池內(nèi)阻監(jiān)測模塊
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組蓄電池內(nèi)阻監(jiān)測模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，閥控式鉛酸蓄電池在許多領(lǐng)域都得到了迅速推廣應(yīng)用。在風(fēng)電機(jī)組變槳系統(tǒng)中，密封閥控式鉛酸蓄電池是應(yīng)用廣泛的后備電源儲(chǔ)能設(shè)備之一。在風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行現(xiàn)場，變槳用蓄電池壽命短、故障多、維護(hù)成本高等一系列的問題都會(huì)影響風(fēng)電機(jī)組正常運(yùn)行。根據(jù)風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)壽命，在風(fēng)電機(jī)組的壽命周期中，蓄電池要更換5次?8次，蓄電池的費(fèi)用可達(dá)變槳系統(tǒng)總投資的40%以上。無論從系統(tǒng)運(yùn)行可靠性、可維護(hù)性，還是經(jīng)濟(jì)效益角度考慮，后備電源都成了變槳系統(tǒng)中十分薄弱的環(huán)節(jié)?，F(xiàn)在應(yīng)用于蓄電池的監(jiān)測技術(shù)不能很好的監(jiān)測蓄電池的狀態(tài)，而蓄電池的內(nèi)阻信息可以很好反應(yīng)其蓄電池的狀態(tài)。
[0003]目前測量蓄電池內(nèi)阻的常見方法有密度法、開路電壓法、直流放電法和交流法等。其中:密度法，是通過測量蓄電池電解液的密度來估算蓄電池的內(nèi)阻，常用于開口式鉛酸電池的內(nèi)阻測量，該方法的適用范圍窄。開路電壓法，是通過測量蓄電池的端電壓來估計(jì)蓄電池內(nèi)阻，精度很差，甚至有可能得出錯(cuò)誤結(jié)論。直流放電法，是通過對(duì)電池進(jìn)行瞬間大電流放電，測量電池上的瞬間電壓降，再通過歐姆定律計(jì)算出電池內(nèi)阻，雖然這種方法在實(shí)踐中也得到了廣泛的應(yīng)用，但是無法實(shí)現(xiàn)在線測量。交流法，是通過對(duì)蓄電池注入一個(gè)恒定的交流電流信號(hào)，測量出蓄電池兩端的電壓響應(yīng)信號(hào)以及兩者的相位差，由阻抗公式來確定蓄電池的內(nèi)阻。該方法不需對(duì)蓄電池進(jìn)行放電，可以實(shí)現(xiàn)安全在線檢測電池內(nèi)阻，故不會(huì)對(duì)蓄電池的性能造成影響。但該方法需要測量交流電流信號(hào)、電壓響應(yīng)信號(hào)以及電壓和電流之間的相位差，這種方法不但干擾因素多，而且增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，同時(shí)也影響了測量精度。同時(shí)，現(xiàn)有交流法測試內(nèi)阻都利用鎖相放大環(huán)節(jié)進(jìn)行小信號(hào)處理，由于專門鎖相放大芯片價(jià)格較為昂貴，故這種方法對(duì)于需要控制成本的場合也并不適用。
[0004]申請(qǐng)?zhí)枮镃N200810055316的中國專利涉及一種蓄電池內(nèi)阻測量方法，屬于利用蓄電池大電流直流放電法測量蓄電池內(nèi)阻的測量方法。具體步驟如下:選用大功率，高精度、小阻值的電阻作為放電電阻;控制大功率繼電器閉合，接通放電回路使蓄電池對(duì)所述放電電阻進(jìn)行瞬間放電，放電時(shí)間控制在7 -12 s，同時(shí)測量放電時(shí)的放電電流I和蓄電池兩端的電壓VI;斷開放電回路，延時(shí)l-2ms，測量此時(shí)的蓄電池兩端的電壓V2;計(jì)算蓄電池的內(nèi)阻。上述蓄電池內(nèi)阻的測量方法可以測量蓄電池的內(nèi)阻，但是:(I)上述測量方法的時(shí)間控制不易把握，有可能造成測量失敗；(2)測量方法不易操作，有可能測量結(jié)果的誤差較大。
[0005]申請(qǐng)?zhí)枮镃N201510275601的中國專利公開了一種鉛蓄電池內(nèi)阻檢測電路，包括用于為電池放電、使電池的正負(fù)極上產(chǎn)生電壓壓降的放電模塊，用于采集電池正負(fù)極電壓壓降的壓降采集模塊，用于檢測負(fù)載上電壓值的負(fù)載電壓檢測模塊和處理計(jì)算模塊。所述處理計(jì)算模塊根據(jù)負(fù)載上的電壓值計(jì)算出電池內(nèi)阻的平均電流，再根據(jù)電池正負(fù)極的電壓壓降和電池內(nèi)阻的平均電流計(jì)算出電池內(nèi)阻。
[0006]鑒于此提出本實(shí)用新型。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型的目的為克服現(xiàn)有技術(shù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組蓄電池內(nèi)阻測量誤差較大并且測量中對(duì)蓄電池電量造成浪費(fèi)等缺點(diǎn)或不足，提供一種能監(jiān)測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的蓄電池的內(nèi)阻，并且測量簡單的一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組蓄電池內(nèi)阻監(jiān)測模塊。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)該目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0009]—種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組蓄電池內(nèi)阻監(jiān)測模塊，包括:蓄電池、充電開關(guān)、放電開關(guān)、負(fù)載，所述的負(fù)載為電容，所述的充電開關(guān)和電容與蓄電池串聯(lián)，所述的放電開關(guān)和電容與數(shù)據(jù)采集模塊串聯(lián)。電容可以作為負(fù)載同時(shí)又能夠把能量存儲(chǔ)起來供其他模塊使用，這樣不但測量簡單，同時(shí)可以避免采用電容外的其他耗能負(fù)載測試時(shí)蓄電池電量的浪費(fèi)。
[0010]進(jìn)一步的，所述的數(shù)據(jù)采集模塊為將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。數(shù)據(jù)采集模塊可以在蓄電池內(nèi)阻測試時(shí)采集蓄電池的電壓和電流信息，便于進(jìn)行蓄電池的內(nèi)阻計(jì)算。
[0011]進(jìn)一步的，所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器為16位高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器。16位高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以獲取更加準(zhǔn)確的電壓信息和電流信息。
[0012]進(jìn)一步的，還包括控制計(jì)算模塊，所述的控制計(jì)算模塊連接數(shù)據(jù)采集模塊的輸出端。控制計(jì)算模塊一方面可以通過內(nèi)部程序控制充電開關(guān)和/或放電開關(guān)的斷開或閉合，另一方面可以接受數(shù)據(jù)采集模塊獲得的電壓和電流信息，通過內(nèi)部程序計(jì)算出蓄電池的內(nèi)阻。
[0013]進(jìn)一步的，所述的控制計(jì)算模塊為微處理器。微處理器可以實(shí)現(xiàn)控制計(jì)算模塊兩個(gè)方面的功能，同時(shí)具有體積小，重量輕的優(yōu)點(diǎn)。
[0014]進(jìn)一步的，還包括備用電源，所述的備用電源與蓄電池和控制計(jì)算模塊串聯(lián)。備用電源用于在蓄電池電量不足等特殊情況下向微處理器供電。
[0015]進(jìn)一步的，還包括內(nèi)阻輸出模塊，所述的內(nèi)阻輸出模塊與所述的控制計(jì)算模塊串聯(lián)。內(nèi)阻輸出模塊用于獲得控制計(jì)算模塊計(jì)算出的蓄電池的內(nèi)阻信息并將內(nèi)阻信息傳遞給輸出端。
[0016]進(jìn)一步的，所述的內(nèi)阻輸出模塊包括射頻通信模塊和印刷天線，所述的射頻通信模塊的輸入端連接控制計(jì)算模塊的輸出端，所述的射頻通信模塊的輸出端連接印刷天線的信號(hào)饋入部，印刷天線的輻射體用于向外部輻射含有蓄電池內(nèi)阻信息的電磁波信號(hào)。操作者可以根據(jù)獲得的含有內(nèi)阻信息的信號(hào)了解蓄電池的工作狀態(tài)。
[0017]進(jìn)一步的，還包括內(nèi)阻接收模塊，所述的內(nèi)阻接收模塊與內(nèi)阻輸出模塊通信連接。內(nèi)阻接收模塊可以接收印刷天線的輻射體輻射的含有蓄電池內(nèi)阻信息的電磁波信號(hào)。
[0018]進(jìn)一步的，還包括線性調(diào)理電路和電橋，所述的線性調(diào)理電路和電橋串聯(lián)，所述的線性調(diào)理電路連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端，電橋連接蓄電池。
[0019]采用本實(shí)用新型所述的技術(shù)方案后，帶來以下有益效果:
[0020]1、本實(shí)用新型所述電容可以作為負(fù)載同時(shí)又能夠把能量存儲(chǔ)起來供其他模塊使用，這樣不但測量簡單，還不造成能源的浪費(fèi)。
[0021]2、本實(shí)用新型所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸出，便于獲取蓄電池的電壓信息和電流信息，同時(shí)將電壓信息和電流信息傳遞給其他功能模塊進(jìn)行處理。
[0022]3、本實(shí)用新型所述的微處理器具有體積小、重量輕的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)可以控制充電開關(guān)和/或放電開關(guān)的斷開/閉合，不用人工操作，減少了人為誤差的引入;另外，還可以接受數(shù)據(jù)采集模塊獲得的電壓和電流信息，通過內(nèi)部程序計(jì)算出蓄電池的內(nèi)阻。
[0023]4、本實(shí)用新型的內(nèi)阻輸出模塊可以將微處理器計(jì)算的內(nèi)阻信息直接輸出，減少了傳遞過程中誤差的積累，同時(shí)操作者可以直觀的獲得蓄電池的內(nèi)阻信息，及時(shí)了解蓄電池的狀態(tài)。
【附圖說明】
[0024]圖1:本實(shí)用新型一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組蓄電池內(nèi)阻監(jiān)測模塊。
[0025]其中:1、蓄電池，2、導(dǎo)線，3、電橋，4、線性調(diào)理電路，5、備用電源，6、模數(shù)轉(zhuǎn)換器，7、微處理器，8、射頻通信模塊，9、印刷天線，10、充電開關(guān)，11、放電開關(guān)，12、負(fù)載，13、電容。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的介紹。
[0027]如圖1所示:一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組蓄電池內(nèi)阻監(jiān)測模塊，包括:蓄電池1、充電開關(guān)10、放電開關(guān)U、負(fù)載12、數(shù)據(jù)采集模塊和導(dǎo)線2，所述的負(fù)載12為電容13，所述的充電開關(guān)10和電容13通過導(dǎo)線2與蓄電池I串聯(lián)，所述的放電開關(guān)11和電容13通過導(dǎo)線2與數(shù)據(jù)采集模塊串聯(lián)。電容可以作為負(fù)載同時(shí)又能夠把能量存儲(chǔ)起來供其他模塊使用，這樣不但測量簡單，同時(shí)可以避免采用電容外的其他耗能負(fù)載測試時(shí)蓄電池電量的浪費(fèi)。
[0028]所述的數(shù)據(jù)采集模塊為將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器6。模數(shù)轉(zhuǎn)換器6可以在蓄電池內(nèi)阻測試時(shí)采集蓄電池的電壓和電流信息，便于進(jìn)行蓄電池的內(nèi)阻計(jì)算。
[0029]為了控制蓄電池的內(nèi)阻監(jiān)測，本實(shí)用新型包括控制計(jì)算模塊，所述的控制計(jì)算模塊連接數(shù)據(jù)采集模塊的輸出端?？刂朴?jì)算模塊一方面可以通過內(nèi)部程序控制充電開關(guān)和/或放電開關(guān)的斷開或閉合，另一方面可以接受數(shù)據(jù)采集模塊獲得的電壓和電流信息，通過內(nèi)部程序計(jì)算出蓄電池的內(nèi)阻。
[0030]本實(shí)用新型還包括內(nèi)阻輸出模塊和內(nèi)阻接收模塊，所述的內(nèi)阻輸出模塊與所述的控制計(jì)算模塊串聯(lián)，所述的內(nèi)阻接收模塊與印刷天線9通信連接。內(nèi)阻接收模塊可以接收印刷天線9的輻射體輻射的含有蓄電池內(nèi)阻信息的電磁波信號(hào)。內(nèi)阻輸出模塊用于獲得控制計(jì)算模塊計(jì)算出的蓄電池的內(nèi)阻信息并將內(nèi)阻信息傳遞給內(nèi)阻接收模塊。
[0031]具體實(shí)現(xiàn)測量內(nèi)阻變化的測試步驟是:
[0032]a、先閉合電容的放電開關(guān)11，斷開充電開關(guān)10，電容13存儲(chǔ)的電量通過放電開關(guān)11和導(dǎo)線2傳遞給控制計(jì)算模塊直到電容13的電量放完；
[0033]b、在電容電量放完后，斷開放電開關(guān)11，閉合充電開關(guān)10，蓄電池通過充電開關(guān)10對(duì)電容13充電，模數(shù)轉(zhuǎn)換器記錄蓄電池電壓Vl;
[0034]C、斷開充電開關(guān)10，模數(shù)轉(zhuǎn)換器記錄斷開瞬間的瞬時(shí)電流I和蓄電池上的瞬時(shí)電壓V2;
[0035]d、R=(V2_Vl)/I，即可計(jì)算出蓄電池的內(nèi)阻。
[0036]該蓄電池內(nèi)阻的測試步驟不僅可以測試蓄電池的沖擊內(nèi)阻，還可以測試蓄電池的動(dòng)態(tài)內(nèi)阻。
[0037]在測試沖擊內(nèi)阻時(shí)，由微處理器控制蓄電池產(chǎn)生沖擊電壓和電流，按照內(nèi)阻計(jì)算公式既可以計(jì)算出蓄電池的沖擊內(nèi)阻，沖擊內(nèi)阻可以很好地反應(yīng)系統(tǒng)的抗擊穿性能。
[0038]在測試動(dòng)態(tài)內(nèi)阻時(shí)，微處理器控制蓄電池產(chǎn)生動(dòng)態(tài)電壓和電流，按照內(nèi)阻計(jì)算公式即可計(jì)算出動(dòng)態(tài)內(nèi)阻。動(dòng)態(tài)內(nèi)阻可以很好地反應(yīng)蓄電池的性能情況。
[0039]實(shí)施例一
[0040]本實(shí)施例的模數(shù)轉(zhuǎn)換器6為16位高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器?？梢垣@取更加精確的電壓信息和電流信息，從而得到準(zhǔn)確的蓄電池內(nèi)阻。
[0041 ] 實(shí)施例二
[0042]本實(shí)施例所述的控制計(jì)算模塊為微處理器7。微處理器7可以實(shí)現(xiàn)控制計(jì)算模塊兩個(gè)方面的功能，同時(shí)具有體積小，重量輕的優(yōu)點(diǎn)。
[0043]實(shí)施例三
[0044]本實(shí)施例所述的內(nèi)阻輸出模塊為射頻通信模塊8和印刷天線9，所述的射頻通信模塊8的輸入端連接控制計(jì)算模塊的輸出端，射頻通信模塊8連接印刷天線9的信號(hào)饋入部，印刷天線9的輻射體用于向外部輻射含有蓄電池內(nèi)阻信息的電磁波信號(hào)。印刷天線的體積小，制作工藝相對(duì)簡單，符合風(fēng)力發(fā)電機(jī)組蓄電池內(nèi)阻監(jiān)測中的小型化的需求。
[0045]實(shí)施例四
[0046]在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，本實(shí)施例中，一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組蓄電池內(nèi)阻監(jiān)測模塊還可以包括備用電源5，備用電源用于在蓄電池電量不足等特殊情況下向微處理器7供電。還包括備用電源5，所述的備用電源5與蓄電池I和控制計(jì)算模塊串聯(lián)。備用電源用于在蓄電池電量不足等特殊情況下向微處理器供電。
[0047]實(shí)施例五
[0048]在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，本實(shí)施例中，一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組蓄電池內(nèi)阻監(jiān)測模塊還包括線性調(diào)理電路4和電橋3，所述的線性調(diào)理電路4和電橋3串聯(lián)，所述的線性調(diào)理電路4連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器6的輸入端，電橋3連接蓄電池I。
[0049]以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本實(shí)用新型原理前提下，還可以做出多種變形和改進(jìn)，這也應(yīng)該視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組蓄電池內(nèi)阻監(jiān)測模塊，包括:蓄電池、充電開關(guān)、放電開關(guān)、負(fù)載，其特征在于:所述的負(fù)載為電容，所述的充電開關(guān)和電容與蓄電池串聯(lián)，所述的放電開關(guān)和電容與數(shù)據(jù)采集模塊串聯(lián)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組蓄電池內(nèi)阻監(jiān)測模塊，其特征在于:所述的數(shù)據(jù)采集模塊為將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組蓄電池內(nèi)阻監(jiān)測模塊，其特征在于:所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器為16位高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組蓄電池內(nèi)阻監(jiān)測模塊，其特征在于:還包括控制計(jì)算模塊，所述的控制計(jì)算模塊連接數(shù)據(jù)采集模塊的輸出端。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組蓄電池內(nèi)阻監(jiān)測模塊，其特征在于:所述的控制計(jì)算模塊為微處理器。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組蓄電池內(nèi)阻監(jiān)測模塊，其特征在于:還包括備用電源，所述的備用電源與蓄電池和控制計(jì)算模塊串聯(lián)。7.根據(jù)權(quán)利要求4-6任一所述的一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組蓄電池內(nèi)阻監(jiān)測模塊，其特征在于:還包括內(nèi)阻輸出模塊，所述的內(nèi)阻輸出模塊與所述的控制計(jì)算模塊串聯(lián)。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組蓄電池內(nèi)阻監(jiān)測模塊，其特征在于:所述的內(nèi)阻輸出模塊包括射頻通信模塊和印刷天線，所述的射頻通信模塊的輸入端連接控制計(jì)算模塊的輸出端，所述的射頻通信模塊的輸出端連接印刷天線的信號(hào)饋入部，印刷天線的輻射體用于向外部輻射含有蓄電池內(nèi)阻信息的電磁波信號(hào)。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組蓄電池內(nèi)阻監(jiān)測模塊，其特征在于:還包括內(nèi)阻接收模塊，所述的內(nèi)阻接收模塊與內(nèi)阻輸出模塊通信連接。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組蓄電池內(nèi)阻監(jiān)測模塊，其特征在于:還包括線性調(diào)理電路和電橋，所述的線性調(diào)理電路和電橋串聯(lián)，所述的線性調(diào)理電路連接數(shù)據(jù)采集模塊，電橋連接蓄電池。
【文檔編號(hào)】G01R27/08GK205539202SQ201620057142
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年1月20日
【發(fā)明人】陳子新, 王明, 叢智慧
【申請(qǐng)人】大唐（赤峰）新能源有限公司, 中國大唐集團(tuán)新能源股份有限公司