一种多接口在线蓄电池充电监测系统的制作方法

1.本发明涉及蓄电池技术领域，具体涉及一种多接口在线蓄电池充电监测系统。


背景技术：

2.蓄电池依靠其电压稳定，使用方便、安全可靠等优势一直作为车辆甚至军用储能的设备。传统为车辆蓄电池配备的充电设备功能相对单一，多采用恒压/恒流模式进行充电，且大多时候需要将蓄电池拆下来对蓄电池单独充电，整个充电过程效率较低；而且充电过程对于蓄电池本身的性能和使用无监测、无记录、无识别，对于蓄电池可使用程度判定完全根据个人经验定，无可分析数据等，对于电池的使用寿命把控，主观意识性较强，不够智能，也不够准确。
3.关于充电接口，传统的充电设备只有单纯的dc+和dc-充电回路，对于蓄电池充电过程中的温度、内阻等数据不做采集，出于安全考虑只能采用很小的电流进行充电，充电速度较慢。
4.关于充电数据采集，传统的充电设备在充电完成后不会对蓄电池的充电数据进行保存，因此对于蓄电池的充电记录不发追溯，不能进行分析比较，对于蓄电池的整体寿命把控不准确，可能造成资源的浪费。


技术实现要素：

5.为了解决车辆装备的蓄电池原位充电以及蓄电池性能参数无监控和数据支撑的问题，本发明提供如下技术方案：一种多接口在线蓄电池充电监测系统，包括上位机监控系统、控制主机系统和充电系统，采用固定式安装方式，其中充电系统布局于固定充电场所，控制主机系统与上位机监控系统布局于监控室内，充电系统与控制主机系统通过can 协议通讯连接，控制主机与上位机监控系统通过以太网连接通讯，充电系统具有多路充电接口，与蓄电池采用专用通讯和动力线缆连接，能够对蓄电池进行自动充电和状态监测。
6.进一步地，控制主机具有linux信息处理板和人机交互显示分组件，通过串口方式对远端充电系统中的各路接口的充电状态进行实时监控显示，能够同时显示超过30路充电支路状态信息，并通过百兆以太网接口和上位机监控系统连接。
7.进一步地，所述充电系统设有充电控制器，充电控制器通过串口连接多个显示分组件，通过can总线连接多个充电支路，每个充电支路设有ac/dc充电分组件、固态功率控制与检测分组件和充电接口；充电支路与充电控制器之间还连接有电池内阻测试选通分组件，充电系统具备三路can协议接口，能够实现can总线的连接，同时上报自身端口采集的数据信息。
8.进一步地，所述充电系统设有10路以上充电接口，每个充电接口采用航插的快插设计且相互独立，具备宽电压、大电流的输出能力，同时具备电压、电流、温度、蓄电池内阻采集功能；设有多个spi接口显示屏显示窗口，能够通过轮询的方式对多路输出回路的信息
进行实时显示。
9.进一步地，充电接口采用定制多芯电缆，设备端采用配套快接航插，充电端采用传统的线夹接口；所述电缆配置5m-30m不同规格的线长，直接连接蓄电池装备处，线缆还配置有便于收线的绕线装置。
10.进一步地，充电系统采用智能充电的方式，充电系统的任何一个支路检测到外侧回路dc+和dc-之间采集到蓄电池电压，系统会根据当前采集电压值自行判定蓄电池符合的电压等级，然后启动对应支路的ac-dc功率模块，按照脉冲充电策略开始充电，待检测达到蓄电池充满判定条件后，自动终止充电，并在控制主机以及上位机监控系统进行显示，待支路解除连接后，恢复至待机状态。
11.进一步地，在进入充电阶段后，每一个充电支路，按照1s的频率对对应支路的充电过程中蓄电池的电压、电流、温度和每8min一次对充电支路蓄电池的内阻进行采集，并实时上报至本地充电系统、远端控制主机及上位机监控系统。
12.进一步地，在充电过程中设定有安全保护机制，即通过采集和调整输出控制蓄电池在充电过程中温升小于15℃；对于出现严重温升超限以及其他的过压、过流等异常情况，充电系统通过声光报警提示或自动中止充电报故进行保护，并上报各个显示及监控端，待故障解除后通过人员确认解除故障恢复正常，保证充电过程的安全性。
13.进一步地，上位机监控系统包括监控软件和数据库，监控软件采用.net开发，数据库采用mysql数据库，适用于win7系统，通过以太网将控制主机接收的充电系统发送过来的充电相关数据上传到服务端并展示出来。
14.进一步地，上位机监控系统具备监控模块：用于实时监测各支路蓄电池组状态，动态显示各支路蓄电池组的工作状态和电压、电流、内阻等参数；具备数据库模块：可进行历史数据查询、统计和分析，根据历史电压、电流数据形成曲线，并输出曲线文件，能够形成报表，并支持以文件形式输出；具备控制模块：能够远程控制充电设备，停止某支路的输出及控制各支路输出的优先级；还能提供控制主机和充电设备的管理功能。
15.有益效果：1、本发明的多接口在线蓄电池充电监测系统，按照设计要求安装于蓄电池装备车辆停放车库，在不拆卸装备蓄电池的情况下，对装备的蓄电池进行自动充电和状态监测，能够同时满足超过30路蓄电池组的自动充电，各支路蓄电池接入后无需人员的参与调整，自动完成充电，保证蓄电池达到良好的状态。
16.2、充电过程采用脉冲充电的方式，并对实时监测各个支路蓄电的电压、电流、内阻、温度、容量等参数信息，通过数据分析智能匹配充电参数，具备过压、欠压、过流、过温等保护功能使充电过程更加高效和安全。
17.3、上位机监控系统的数据管理模块能够调用历史充电数据，并能输出曲线文件，能够通过对充电数据的分析，判定蓄电池的技术状态，从而更精确的判定蓄电池的寿命和使用安全性，减少资源浪费和预防安全事故的发生。
附图说明
18.图1 一种多接口在线蓄电池充电监测系统组成图；图2 一种多接口在线蓄电池充电监测系统总体原理框图；
图3 本发明的控制主机系统原理框图；图4 本发明的充电系统原理框图。
具体实施方式
19.下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明。
20.如图1-2所示，一种多接口在线蓄电池充电监测系统，包括充电系统、控制主机系统、和上位机监控系统，采用固定式安装方式，充电系统布局于固定充电场所，控制主机系统与上位机监控系统可布局于监控室内，充电系统与控制主机系统通过can 协议通讯连接，控制主机与上位机监控系统通过以太网连接通讯，充电系统包括多个充电设备，充电设备与蓄电池（可以是和单独蓄电池组连接或直接与车端连接）采用专用通讯和动力线缆连接，构成整个充电系统。
21.如图3所示，所述控制主机系统具有基于linux操作系统的数据信息处理板，通过串口方式对远端充电系统中的各路接口的充电状态进行实时监控显示，所述人机交互显示分组件采用主屏幕7寸的中控屏；控制主机具有三路与充电系统连接的端口，可同时显示超过30路充电支路状态信息；具有百兆以太网接口，用于和上位机监控系统连接。
22.如图4所示，所述充电系统设有充电控制器，充电控制器通过串口连接多个显示分组件，通过can总线连接多个充电支路，每个充电支路分别通过ac/dc充电分组件、固态功率控制与检测分组件连接充电接口；优选地，充电系统具有10路以上充电接口，每个充电接口采用航插的快插设计且相互独立，使充电系统具备宽电压、大电流（最大可达100a）的输出能力，同时具备电压、电流、温度、蓄电池内阻采集功能。
23.进一步地，充电支路与充电控制器之间还连接有电池内阻测试选通分组件；所述充电系统具有多个spi接口显示屏显示窗口，可通过轮询的方式对多路输出回路的信息进行实时显示；充电系统具备三路can协议接口，能够实现can总线的连接，同时上报自身端口采集的数据信息。
24.具体地，外接的充电接口采用定制多芯电缆，设备端采用配套快接航插，充电端采用传统的线夹接口，具有很好的适配性和装配性；基于现场使用的考量，充电接口配置5m-30m不同规格的线长，可直接连接蓄电池装备处，线缆配置有便于收线的绕线装置。
25.本发明的上位机监控系统包括监控软件和数据库，监控软件采用.net开发，数据库采用mysql数据库，适用于win7系统，通过以太网将控制主机接收到的充电系统发送过来的充电相关数据，上传到服服务端并展示出来；所述上位机监控系统采用远端云控制模式，包括监控模块、数据库模块、以及控制模块；所述监控模块用于实时监测各支路蓄电池组状态，动态显示各支路蓄电池组的工作状态和电压、电流、内阻等参数；所述数据库模块具有数据管理功能，可进行历史数据查询、统计和分析，根据历史电压、电流数据形成曲线，并输出曲线文件，能够形成报表，并支持以文件形式输出，通过对充电数据的分析，判定蓄电池的技术状态，从而更精确的判定蓄电池的寿命和使用安全性，减少资源浪费和预防安全事故的发生；所述控制模块能够远程控制充电设备，停止某支路的输出及控制各支路输出的优先级等；所述上位机监控系统还提供控制主机和充电系统的管理功能，包括固件升级，参数配置等。
26.本发明充电系统的充电采用智能充电的方式，充电系统的任何一个支路检测外侧
回路dc+和dc-之间采集到蓄电池电压，系统会根据当前采集电压值自行判定蓄电池所符合的电压等级，然后启动对应支路的ac-dc功率模块，按照脉冲充电策略开始充电，待检测达到蓄电池充满判定条件后，自动终止充电，并在本地，控制主机以及监控系统进行显示，待支路解除连接后，恢复至待机状态。
27.在进入充电阶段后，每一个充电支路，按照1s的频率对对应支路的充电过程中蓄电池的电压、电流、温度和每8min一次对充电支路蓄电池的内阻进行采集，并实时上报至本地充电系统、远端控制主机及监控单元，通过数据分析智能匹配充电参数，具备过压、欠压、过流、过温等保护功能使充电过程更加高效和安全。
28.在充电过程中设定安全保护机制，通过采集和调整输出控制蓄电池在充电过程中温升小于15℃；对于出现严重温升超限以及其他的过压、过流等异常情况，充电系统通过声光报警提示或自动中止充电报故进行保护，并上报各个显示及监控端，待故障解除后通过人员确认解除故障恢复正常，保证充电过程的安全性。
29.本发明所述的多接口在线蓄电池充电监测系统，使用时按照设计要求安装于固定场所，在不拆卸蓄电池的情况下对蓄电池进行自动充电和状态监测，能够同时满足超过30路蓄电池组的自动充电，能够解决车辆装备的蓄电池原位充电以及蓄电池性能参数无监控和数据支撑的问题，并且提供了良好的充电策略来提高充电效率和充电安全。
30.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

技术特征：
1.一种多接口在线蓄电池充电监测系统，其特征在于，包括上位机监控系统、控制主机系统和充电系统，采用固定式安装方式，其中充电系统布局于固定充电场所，控制主机系统与上位机监控系统布局于监控室内，充电系统与控制主机系统通过can 协议通讯连接，控制主机与上位机监控系统通过以太网连接通讯，充电系统具有多路充电接口，与蓄电池采用专用通讯和动力线缆连接，能够对蓄电池进行自动充电和状态监测。2.根据权利要求1所述的一种多接口在线蓄电池充电监测系统，其特征在于，控制主机具有linux信息处理板和人机交互显示分组件，通过串口方式对远端充电系统中的各路接口的充电状态进行实时监控显示，能够同时显示超过30路充电支路状态信息，并通过百兆以太网接口和上位机监控系统连接。3.根据权利要求1所述的一种多接口在线蓄电池充电监测系统，其特征在于，所述充电系统设有充电控制器，充电控制器通过串口连接多个显示分组件，通过can总线连接多个充电支路，每个充电支路设有ac/dc充电分组件、固态功率控制与检测分组件和充电接口；充电支路与充电控制器之间还连接有电池内阻测试选通分组件，充电系统具备三路can协议接口，能够实现can总线的连接，同时上报自身端口采集的数据信息。4.根据权利要求3所述的一种多接口在线蓄电池充电监测系统，其特征在于，所述充电系统设有10路以上充电接口，每个充电接口采用航插的快插设计且相互独立，具备宽电压、大电流的输出能力，同时具备电压、电流、温度、蓄电池内阻采集功能；设有多个spi接口显示屏显示窗口，能够通过轮询的方式对多路输出回路的信息进行实时显示。5.根据权利要求3所述的一种多接口在线蓄电池充电监测系统，其特征在于，充电接口采用定制多芯电缆，设备端采用配套快接航插，充电端采用传统的线夹接口；所述电缆配置5m-30m不同规格的线长，直接连接蓄电池装备处，线缆还配置有便于收线的绕线装置。6.根据权利要求3-5任一项所述的一种多接口在线蓄电池充电监测系统，其特征在于，充电系统采用智能充电的方式，充电系统的任何一个支路检测到外侧回路dc+和dc-之间采集到蓄电池电压，系统会根据当前采集电压值自行判定蓄电池符合的电压等级，然后启动对应支路的ac-dc功率模块，按照脉冲充电策略开始充电，待检测达到蓄电池充满判定条件后，自动终止充电，并在控制主机以及上位机监控系统进行显示，待支路解除连接后，恢复至待机状态。7.根据权利要求6所述的一种多接口在线蓄电池充电监测系统，其特征在于，在进入充电阶段后，每一个充电支路，按照1s的频率对对应支路的充电过程中蓄电池的电压、电流、温度和每8min一次对充电支路蓄电池的内阻进行采集，并实时上报至本地充电系统、远端控制主机及上位机监控系统。8.根据权利要求6所述的一种多接口在线蓄电池充电监测系统，其特征在于，在充电过程中设定有安全保护机制，即通过采集和调整输出控制蓄电池在充电过程中温升小于15℃；对于出现严重温升超限以及其他的过压、过流等异常情况，充电系统通过声光报警提示或自动中止充电报故进行保护，并上报各个显示及监控端，待故障解除后通过人员确认解除故障恢复正常，保证充电过程的安全性。9.根据权利要求1所述的一种多接口在线蓄电池充电监测系统，其特征在于，上位机监控系统包括监控软件和数据库，监控软件采用.net开发，数据库采用mysql数据库，适用于win7系统，通过以太网将控制主机接收到的充电系统发送过来的充电相关数据，上传到服
服务端并展示出来。10.根据权利要求1所述的一种多接口在线蓄电池充电监测系统，其特征在于，上位机监控系统具备监控模块：用于实时监测各支路蓄电池组状态，动态显示各支路蓄电池组的工作状态和电压、电流、内阻等参数；具备数据库模块：可进行历史数据查询、统计和分析，根据历史电压、电流数据形成曲线，并输出曲线文件，能够形成报表，并支持以文件形式输出；具备控制模块：能够远程控制充电设备，停止某支路的输出及控制各支路输出的优先级；还能提供控制主机和充电设备的管理功能。

技术总结
本发明涉及一种多接口在线蓄电池充电监测系统，充电系统与控制主机系统通过CAN协议通讯连接，控制主机与上位机监控系统通过以太网连接通讯，充电系统与蓄电池采用专用通讯和动力线缆连接，能够对蓄电池进行自动充电和状态监测，同时满足超过30路蓄电池组的自动充电，充电过程采用脉冲充电的方式，并对实时监测各个支路蓄电的参数信息，通过数据分析智能匹配充电参数，具备过压、欠压、过流、过温等保护功能，使充电过程更加高效和安全，还具有数据管理功能，能够通过对充电数据的分析，判定蓄电池的技术状态，提高使用安全性。提高使用安全性。提高使用安全性。


技术研发人员：刘松 孔维超 刘康华 王欢欢 康磊 王文相 张恒磊 普邑
受保护的技术使用者：凯迈（洛阳）测控有限公司
技术研发日：2023.06.28
技术公布日：2023/9/6