CN117310519B - 一种新能源航标的储能电池防漏检测装置及*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及航标灯相关领域，具体为一种新能源航标的储能电池防漏检测装置及***，通过检测腔可以存放不同大小的储能的电池，再通过温度传感器和连接导片收集储能电池的温度、电流和电压，再由检测控制***有效地整合了电压、电流和温度三个关键参数，通过设定特定的公式和阈值，这项发明可以实现对电池漏电现象的实时预警。它的有益效果体现在提高电池的安全性、延长电池寿命、增强设备的可靠性、优化设备维护管理，以及在不同类型的电池之间具有灵活的适用性。这种电池状态监控方法可广泛应用于电池管理***，为保护设备和人员安全、提高设备操作效率提供了保障。

Description

一种新能源航标的储能电池防漏检测装置及***

技术领域

本发明涉及航标灯相关领域，具体为一种新能源航标的储能电池防漏检测装置及***。

背景技术

航标灯是为保证船舶在夜间安全航行而安装在特定水域中的一类交通灯。 它在夜间发出规定的灯光颜色和闪光频率，能达到规定的照射角度和能见距离，从而为船舶航行提供导航和预警信号。航标灯有固定灯标(灯桩)、灯浮标、灯船和灯塔4种。固定灯标、灯浮标和灯船是作导航和警告用的信标。灯塔在海上昼夜发出可识信号，供船舶测定位置和向船舶提供危险警告。目前，在航标灯上的供电方式，除了大型灯塔采用柴油发电机组作为主电源，其它一般采用太阳能电池+蓄电池的模式，其工作过程为白天利用太阳光照射在太阳能电池板上所产生的电流对储能电池进行充电，晚上储能电池将白天储存的能量释放出来，对航标灯放电支持航标灯发光。在现有的航标***中，储能电池的漏电事件可能对航标的正常运行产生严重影响。早期的电池漏电检测方法往往需要人工检查或通过复杂的电路设计进行检测，这不仅耗时耗力，而且准确度较低。因此，如何精确有效的检测储能电池的漏电，并预防这类问题的发生，已成为航标设计与维护的重要因素。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新能源航标的储能电池防漏检测装置及***，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种新能源航标的储能电池防漏检测装置，包括底部支架、检测腔、安装架和控制箱，所述底部支架底部四角安装有支撑脚，所述底部支架顶部表面均匀开设有若干个检测腔，所述检测腔侧面设置有防护侧板，所述防护侧板表面安装有温度传感器，所述检测腔另一侧面螺纹连接有旋转丝杆，所述旋转丝杆一端于底部支架外侧连接有旋转手轮，所述旋转丝杆另一端于底部支架内部连接有夹紧板，所述底部支架顶部四角安装有第一支撑柱，所述第一支撑柱顶部安装有连接板，所述连接板底部两侧连接有联动板，所述联动板底端于安装架下方连接有固定顶板，所述固定顶板底部安装有接线座，所述接线座表面均匀开设有若干个安装槽，所述安装槽内部安装有连接端头，所述连接端头一端连接有旋转座，所述旋转座表面安装有连接导块，所述连接导块表面安装有连接导片，所述安装架顶部四角安装有第二支撑柱，所述第二支撑柱顶端连接有顶板，所述顶板顶部安装有控制箱。

优选的，所述连接板底部两侧通过液压缸与安装架顶部相固定连接。

优选的，所述安装架顶部两侧开设有连通槽，所述联动板贯穿连通槽与固定顶板相连接，所述安装架底部开设有收纳槽，所述固定顶板收纳在收纳槽内。

优选的，所述安装槽与连接端头相螺纹连接，所述安装槽内壁有连接触点，且连接端头与连接触点相接触，所述接线座与收纳槽位置相对应。

优选的，一种新能源航标的储能电池防漏检测***，包括检测控制***和所述的新能源航标的储能电池防漏检测装置，所述检测控制***安装在控制箱的计算机内，所述检测控制***包括电池状态检测单元、漏电检测单元、信号处理单元和控制单元，所述电池状态检测单元接收通过导线和连接触点传输的储能电池的电压和电流信号参数，所述电池状态检测单元通过导线接收温度传感器采集的储能电池温度参数，所述漏电检测单元用于比较电池状态检测单元的评估数据与预设阈值，判断是否发生漏电事件，所述漏电检测单元包含一个电压比较器和一个电流比较器，所述信号处理单元用于接收来自漏电检测单元的信息，当漏电检测单元检测到漏电，所述信号处理单元将向外部发出警告信号，并通过无线信号发送给维护站，所述控制单元用于处理来自信号处理单元的信息，与航标控制***交互，判断是否需要关闭储能电池供电。

优选的，所述电池状态检测单元对采集的储能电池的电压、电流和温度参数进行评估，具体评估内容如下：

电压评估：通过计算储能电池状态值，即剩余电量百分比，对电池电压进行量化评估，在恒定电流和温度条件下，储能电池的开路电压通过查找储能电池的开关电压-储能电池状态曲线来确定，储能电池状态值用如下简化公式表示：

；

其中，是储能电池实际电压值，/>是储能电池的最低工作电压，/>是储能电池的最高工作电压，通过计算储能电池状态值，量化剩余电量并评估电池的工作状态，具体包括以下的工作状态评估：如果储能电池状态值小于工作储能阈值最小值，则表示储能电池剩余能量不足，需要充电，如果储能电池状态值大于高压储能阈值区间，表示储能电池性能下降或出现故障；

电流评估：通过储能电池的电流倍率是充放电速率与电池额定容量的比值，评估电流状态，其中电流倍率值越高，说明充放电速率越快，电流倍率公式如下：

；

其中，是实际储能电池电流值；/>是储能电池的额定电流值，/>是储能电池的电流倍率，量化储能电池的负荷并评估其运行状态，将储能电池的电流倍率与储能电池的额定电流倍率相比较，在比较结果中，若电流倍率大于储能电池额定电流倍率值，则表示电池过热，减少电池使用寿命；若电流倍率小于储能电池额定电流倍率值，则表示电池长期处于未充满状态，导致电池性能下降；

温度评估：通过计算温度偏差值来量化温度情况，根据储能电池的正常工作温度范围，计算实际工作温度/>与温度范围的偏差，温度偏差值公式如下：

；

其中，是实际工作温度，/>和/>分别是储能电池的正常工作温度范围的最大温度和最低温度，分别是储能电池的正常工作温度范围的最大温度和最低温度，/>是/>和/>的平均值，评估温度偏差值用于获取储能电池在当前环境和负荷下的热管理状况，如果温度偏差值等于0，表示储能电池工作在正常温度范围内；如果温度偏差值大于或小于0，表示储能电池过热或过冷。

优选的，所述漏电检测单元用于比较电池状态检测单元的评估数据与预设阈值，判断是否发生漏电事件，其具体通过电压比较器和电流比较器实现，实现装置如下：

电压比较器：电压比较器用于比较实时监测的电压值与预设的电压阈值/>，如果电压值大于或小于这个阈值，说明电压异常，发生漏电，判断公式如下：

漏电判断：；

其中，是允许的电压偏差范围；

电流比较器：电流比较器用于比较实际电流与预设的电流阈值/>，如果电流超过预设的电流阈值，发生漏电，判断公式如下：

漏电判断：；

其中，是允许的电流偏差范围；

温度传感器：温度传感器监测储能电池的实时温度值，并与预设的温度阈值进行比较，如果实时温度值大于预设的温度阈值，则电池内部出现异常，判断公式为：

温差异常判断：；

其中，是允许的温度偏差值范围；

结合以上三个参数，得到一个综合的漏电判断算法公式：

；

在漏电判断算法公式中，如果有任何一个条件满足，整个***判断发生漏电。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过设置底部支架、检测腔、温度传感器和连接导片，通过检测腔放置储能电池，温度传感器和连接导片收集储能电池的温度、电流和电压，再由检测控制***有效地整合了电压、电流和温度三个关键参数，进而实现了对电池***状态的全面评估，针对每个参数采用独特的判断公式和阈值，实现实时监测，并可针对不同类型的电池进行灵活调整，其中可以实现以下优势：

提高电池安全性：实时监测三个关键参数，及时发现可能导致电池损坏的漏电现象，进而降低火灾、***等安全隐患的风险；

延长电池寿命：通过实时监测电池参数并预警漏电，有助于保持电池在安全运行范围内。避免长时间过充或过放，从而延长电池使用寿命；

提高设备可靠性：对电池***的故障进行实时监测和诊断有助于确保整个设备的正常运行，避免因电池故障导致的设备损坏；

优化维护管理：该发明可帮助设备维护人员更好地了解电池的运行状况，提前采取预防措施，降低电池故障与设备停机的可能性，节省维修成本；

灵活适用：针对不同类型的电池，可以对阈值和允许的偏差范围进行灵活调整。从而使该发明更具通用性和适应性；

总之，该发明提供了一种有效且实用的漏电检测方法，可广泛应用于航标***的电池管理中，进而保障设备和人员安全，提高设备运行效率和可靠性。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的安装架底部结构示意图；

图3为本发明图2中A出放大结构示意图；

图4为本发明的检测控制***结构示意图。

图中：1、底部支架；2、检测腔；3、安装架；4、控制箱；5、支撑脚；6、防护侧板；7、温度传感器；8、夹紧板；9、旋转丝杆；10、旋转手轮；11、第一支撑柱；12、液压缸；13、连接板；14、连通槽；15、联动板；16、第二支撑柱；17、顶板；18、收纳槽；19、固定顶板；20、接线座；21、安装槽；22、连接端头；23、旋转座；24、连接导块；25、连接导片。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种新能源航标的储能电池防漏检测装置，包括底部支架1、检测腔2、安装架3和控制箱4，底部支架1底部四角安装有支撑脚5，底部支架1顶部表面均匀开设有若干个检测腔2，检测腔2侧面设置有防护侧板6，防护侧板6表面安装有温度传感器7，检测腔2另一侧面螺纹连接有旋转丝杆9，旋转丝杆9一端于底部支架1外侧连接有旋转手轮10，旋转丝杆9另一端于底部支架1内部连接有夹紧板8，底部支架1顶部四角安装有第一支撑柱11，第一支撑柱11顶部安装有连接板13，连接板13底部两侧连接有联动板15，联动板15底端于安装架3下方连接有固定顶板19，固定顶板19底部安装有接线座20，接线座20表面均匀开设有若干个安装槽21，安装槽21内部安装有连接端头22，连接端头22一端连接有旋转座23，旋转座23表面安装有连接导块24，连接导块24表面安装有连接导片25，安装架3顶部四角安装有第二支撑柱16，第二支撑柱16顶端连接有顶板17，顶板17顶部安装有控制箱4。

进一步的，连接板13底部两侧通过液压缸12与安装架3顶部相固定连接。

进一步的，安装架3顶部两侧开设有连通槽14，联动板15贯穿连通槽14与固定顶板19相连接，安装架3底部开设有收纳槽18，固定顶板19收纳在收纳槽18内。

进一步的，安装槽21与连接端头22相螺纹连接，安装槽21内壁有连接触点，且连接端头22与连接触点相接触，接线座20与收纳槽18位置相对应。

进一步的，一种新能源航标的储能电池防漏检测***，包括检测控制***和新能源航标的储能电池防漏检测装置，检测控制***安装在控制箱4的计算机内，检测控制***包括电池状态检测单元、漏电检测单元、信号处理单元和控制单元，电池状态检测单元接收通过导线和连接触点传输的储能电池的电压和电流信号参数，电池状态检测单元通过导线接收温度传感器7采集的储能电池温度参数，漏电检测单元用于比较电池状态检测单元的评估数据与预设阈值，判断是否发生漏电事件，漏电检测单元包含一个电压比较器和一个电流比较器，信号处理单元用于接收来自漏电检测单元的信息，当漏电检测单元检测到漏电，信号处理单元将向外部发出警告信号，并通过无线信号发送给维护站，控制单元用于处理来自信号处理单元的信息，与航标控制***交互，判断是否需要关闭储能电池供电。

所述电池状态检测单元对采集的储能电池的电压、电流和温度参数进行评估，具体评估内容如下：

电压评估：通过计算储能电池状态值，即剩余电量百分比，对电池电压进行量化评估，在恒定电流和温度条件下，储能电池的开路电压通过查找储能电池的开关电压-储能电池状态曲线来确定，储能电池状态值用如下简化公式表示：

；

其中，是储能电池实际电压值，/>是储能电池的最低工作电压，/>是储能电池的最高工作电压，通过计算储能电池状态值，量化剩余电量并评估电池的工作状态，具体包括以下的工作状态评估：如果储能电池状态值小于工作储能阈值最小值，则表示储能电池剩余能量不足，需要充电，如果储能电池状态值大于高压储能阈值区间，表示储能电池性能下降或出现故障；

其中，工作储能阈值最小值和高压储能阈值区间均有技术人员根据先验知识进行实现设置，且工作储能阈值最小值小于高压储能阈值区间；具体为当储能电池状态值小于20%，即工作储能阈值最小值为储能电池状态SOC值为20%，则表示储能电池剩余能量不足，需要充电，如果储能电池状态值在90%与100%之间，即高压储能阈值区间对应的储能电池状态SOC值为90%与100%之间，表示储能电池性能下降或出现故障；

电流评估：通过储能电池的电流倍率是充放电速率与电池额定容量的比值，评估电流状态，其中电流倍率值越高，说明充放电速率越快，电流倍率公式如下：

；

其中，是实际储能电池电流值；/>是储能电池的额定电流值，/>是储能电池的电流倍率，量化储能电池的负荷并评估其运行状态，将储能电池的电流倍率与储能电池的额定电流倍率相比较，在比较结果中，若电流倍率大于储能电池额定电流倍率值，则表示电池过热，减少电池使用寿命；若电流倍率小于储能电池额定电流倍率值，则表示电池长期处于未充满状态，导致电池性能下降；

温度评估：通过计算温度偏差值来量化温度情况，根据储能电池的正常工作温度范围，计算实际工作温度/>与温度范围的偏差，温度偏差值公式如下：

；

其中，是实际工作温度，/>和/>分别是储能电池的正常工作温度范围的最大温度和最低温度，/>是/>和/>的平均值，评估温度偏差值用于获取储能电池在当前环境和负荷下的热管理状况，如果温度偏差值等于0，表示储能电池工作在正常温度范围内；如果温度偏差值大于或小于0，表示储能电池过热或过冷。

进一步的，漏电检测单元用于比较电池状态检测单元的评估数据与预设阈值，判断是否发生漏电事件，其具体通过电压比较器和电流比较器实现，实现装置如下：

电压比较器：电压比较器用于比较实时监测的电压值与预设的电压阈值/>，如果电压值大于或小于这个阈值，说明电压异常，发生漏电，判断公式如下：

漏电判断：；

其中，是允许的电压偏差范围；

电流比较器：电流比较器用于比较实际电流与预设的电流阈值/>，如果电流超过预设的电流阈值，发生漏电，判断公式如下：

漏电判断：；

其中，是允许的电流偏差范围；

温度传感器（7）：温度传感器7监测储能电池的实时温度值，并与预设的温度阈值/>进行比较，如果实时温度值大于预设的温度阈值，则电池内部出现异常，判断公式为：

温差异常判断：；

其中，是允许的温度偏差值范围；

结合以上三个参数，得到一个综合的漏电判断算法公式：

；

在漏电判断算法公式中，如果有任何一个条件满足，整个***判断发生漏电。

工作原理：使用时，将需要使用的储能电池放置在检测腔2内，随后调节旋转手轮10，旋转手轮10带动旋转丝杆9进行转动，使夹紧板8紧密贴合在储能电池上，以此对储能电池进行固定，其中温度传感器7与储能电池相贴合，然后根据储能电池接线端子位置，将连接端头22固定在与接线端子对应的安装槽21内部，并调节旋转座23，使连接导片25方向对准接线端子，随后启动液压缸12，由液压缸12带动连接板13、联动板15、接线座20向下移动，直到连接导片25与接线端子对接，即由温度传感器7和连接导片25收集储能电池的温度、电流和电压，再由检测控制***有效地整合了电压、电流和温度三个关键参数，进而实现了对电池***状态的全面评估，针对每个参数采用独特的判断公式和阈值，实现实时监测，并可针对不同类型的电池进行灵活调整，其中可以实现以下优势：

提高电池安全性：实时监测三个关键参数，及时发现可能导致电池损坏的漏电现象，进而降低火灾、***等安全隐患的风险；

延长电池寿命：通过实时监测电池参数并预警漏电，有助于保持电池在安全运行范围内。避免长时间过充或过放，从而延长电池使用寿命；

提高设备可靠性：对电池***的故障进行实时监测和诊断有助于确保整个设备的正常运行，避免因电池故障导致的设备损坏；

优化维护管理：该发明可帮助设备维护人员更好地了解电池的运行状况，提前采取预防措施，降低电池故障与设备停机的可能性，节省维修成本；

灵活适用：针对不同类型的电池，可以对阈值和允许的偏差范围进行灵活调整。从而使该发明更具通用性和适应性；

总之，该发明提供了一种有效且实用的漏电检测方法，可广泛应用于航标***的电池管理中，进而保障设备和人员安全，提高设备运行效率和可靠性。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种新能源航标的储能电池防漏检测装置，包括底部支架（1）、检测腔（2）、安装架（3）和控制箱（4），其特征在于：所述底部支架（1）底部四角安装有支撑脚（5），所述底部支架（1）顶部表面均匀开设有若干个检测腔（2），所述检测腔（2）侧面设置有防护侧板（6），所述防护侧板（6）表面安装有温度传感器（7），所述检测腔（2）另一侧面螺纹连接有旋转丝杆（9），所述旋转丝杆（9）一端于底部支架（1）外侧连接有旋转手轮（10），所述旋转丝杆（9）另一端于底部支架（1）内部连接有夹紧板（8），所述底部支架（1）顶部四角安装有第一支撑柱（11），所述第一支撑柱（11）顶部安装有连接板（13），所述连接板（13）底部两侧通过液压缸（12）与安装架（3）顶部相固定连接，所述连接板（13）底部两侧连接有联动板（15），所述联动板（15）底端于安装架（3）下方连接有固定顶板（19），所述固定顶板（19）底部安装有接线座（20），所述接线座（20）表面均匀开设有若干个安装槽（21），所述安装槽（21）内部安装有连接端头（22），所述安装槽（21）与连接端头（22）相螺纹连接，所述安装槽（21）内壁有连接触点，且连接端头（22）与连接触点相接触，所述接线座（20）与收纳槽（18）位置相对应，所述连接端头（22）一端连接有旋转座（23），所述旋转座（23）表面安装有连接导块（24），所述连接导块（24）表面安装有连接导片（25），所述安装架（3）顶部四角安装有第二支撑柱（16），所述第二支撑柱（16）顶端连接有顶板（17），所述顶板（17）顶部安装有控制箱（4），所述安装架（3）顶部两侧开设有连通槽（14），所述联动板（15）贯穿连通槽（14）与固定顶板（19）相连接，所述安装架（3）底部开设有收纳槽（18），所述固定顶板（19）收纳在收纳槽（18）内。

2.一种新能源航标的储能电池防漏检测***，其特征在于，包括检测控制***和权利要求1所述的新能源航标的储能电池防漏检测装置，所述检测控制***安装在控制箱（4）的计算机内，所述检测控制***包括电池状态检测单元、漏电检测单元、信号处理单元和控制单元，所述电池状态检测单元接收通过导线和连接触点传输的储能电池的电压和电流信号参数，所述电池状态检测单元通过导线接收温度传感器（7）采集的储能电池温度参数，所述漏电检测单元用于比较电池状态检测单元的评估数据与预设阈值，判断是否发生漏电事件，所述漏电检测单元包含一个电压比较器和一个电流比较器，所述信号处理单元用于接收来自漏电检测单元的信息，当漏电检测单元检测到漏电，所述信号处理单元将向外部发出警告信号，并通过无线信号发送给维护站，所述控制单元用于处理来自信号处理单元的信息，与航标控制***交互，判断是否需要关闭储能电池供电。

3.根据权利要求2所述的一种新能源航标的储能电池防漏检测***，其特征在于：所述电池状态检测单元对采集的储能电池的电压、电流和温度参数进行评估，具体评估内容如下：

电压评估：通过计算储能电池状态值，即剩余电量百分比，对电池电压进行量化评估，在恒定电流和温度条件下，储能电池的开路电压通过查找储能电池的开关电压-储能电池状态曲线来确定，储能电池状态值用如下简化公式表示：

；

其中，是储能电池实际电压值，/>是储能电池的最低工作电压，/>是储能电池的最高工作电压，通过计算储能电池状态值，量化剩余电量并评估电池的工作状态，具体包括以下的工作状态评估：如果储能电池状态值小于工作储能阈值最小值，则表示储能电池剩余能量不足，需要充电，如果储能电池状态值大于高压储能阈值区间，表示储能电池性能下降或出现故障；

电流评估：通过储能电池的电流倍率是充放电速率与电池额定容量的比值，评估电流状态，其中电流倍率值越高，说明充放电速率越快，电流倍率公式如下：

；

其中，是实际储能电池电流值；/>是储能电池的额定电流值，/>是储能电池的电流倍率，量化储能电池的负荷并评估其运行状态，将储能电池的电流倍率与储能电池的额定电流倍率相比较，在比较结果中，若电流倍率大于储能电池额定电流倍率值，则表示电池过热，减少电池使用寿命；若电流倍率小于储能电池额定电流倍率值，则表示电池长期处于未充满状态，导致电池性能下降；

温度评估：通过计算温度偏差值来量化温度情况，根据储能电池的正常工作温度范围，计算实际工作温度/>与温度范围的偏差，温度偏差值公式如下：

；

其中，是实际工作温度，/>和/>分别是储能电池的正常工作温度范围的最大温度和最低温度，/>是/>和/>的平均值，评估温度偏差值用于获取储能电池在当前环境和负荷下的热管理状况，如果温度偏差值等于0，表示储能电池工作在正常温度范围内；如果温度偏差值大于或小于0，表示储能电池过热或过冷。

4.根据权利要求2所述的一种新能源航标的储能电池防漏检测***，其特征在于：所述漏电检测单元用于比较电池状态检测单元的评估数据与预设阈值，判断是否发生漏电事件，其具体通过电压比较器和电流比较器实现，实现装置如下：

电压比较器：电压比较器用于比较实时监测的电压值与预设的电压阈值/>，如果电压值大于或小于这个阈值，说明电压异常，发生漏电，判断公式如下：

漏电判断：；

其中，是允许的电压偏差范围；

电流比较器：电流比较器用于比较实际电流与预设的电流阈值/>，如果电流超过预设的电流阈值，发生漏电，判断公式如下：

漏电判断：；

其中，是允许的电流偏差范围；

温度传感器（7）：温度传感器（7）监测储能电池的实时温度值，并与预设的温度阈值进行比较，如果实时温度值大于预设的温度阈值，则电池内部出现异常，判断公式为：

温差异常判断：；

其中，是允许的温度偏差值范围；

结合以上三个参数，得到一个综合的漏电判断算法公式：

；

在漏电判断算法公式中，如果有任何一个条件满足，整个***判断发生漏电。