CN209150745U - 一种蓄电池组保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种蓄电池组保护装置，包括蓄电池组、控制器和电池参数采集单元和环境参数采集单元，蓄电池组、电池参数采集单元和环境参数采集单元分别与控制器连接，蓄电池组还与电池参数采集单元连接；蓄电池组还通过连接导线连接外部用电设备，连接导线上设置有直流断路器，直流断路器上设置有脱扣器，脱扣器还与控制器连接。本实用新型能够通过控制器发给脱扣器的电压来使脱扣器动作断开直流断路器，从而快速切断蓄电池组与外部用电设备的连接，使蓄电池组停止工作，防止蓄电池组在自身或外部环境出现异常状况时继续工作而造成的损坏，从而提高蓄电池组的使用寿命，还能有效防止由此带来的次生灾害。

Description

一种蓄电池组保护装置

技术领域

本实用新型涉及蓄电池技术领域，具体涉及一种蓄电池组保护装置。

背景技术

目前，数据中心的不间断电源供电系统和电信运营商的直流供电系统使用的均为铅酸蓄电池组。然而，铅酸蓄电池组在使用或维护不当时，会导致电池组损坏，影响其使用寿命，同时还会产生氢气和二氧化硫等有害气体，严重时电池极板还会发生短路造成火灾，甚至发生爆炸事故等次生灾害。

现有技术中，数据中心等的监控系统通常通过蓄电池巡检仪来采集蓄电池组的电压、内阻、电流和温度等数据，仅能够实现蓄电池组的在线监测和设置超限报警值等功能。然而，当出现蓄电池组的充电电压或电流超过安全值、单个电池发生故障产生高温、电池溢出氢气或二氧化硫等情况时，如果监控系统发生故障或值班人员没有及时采取措施时，将导致整个蓄电池组损坏，甚至发生火灾或爆炸。因此，蓄电池组的安全保护措施是一个急需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种蓄电池组保护装置，以解决现有技术中采用蓄电池巡检仪仅能够实现蓄电池组的在线监测和设置超限报警值等功能，从而易导致整个蓄电池组损坏、甚至发生火灾或爆炸等次生灾害的问题。

本实用新型实施例提供一种蓄电池组保护装置，包括蓄电池组、控制器和电池参数采集单元和环境参数采集单元，所述蓄电池组、所述电池参数采集单元和所述环境参数采集单元分别与所述控制器连接，所述蓄电池组还与所述电池参数采集单元连接；

所述蓄电池组还通过连接导线连接外部用电设备，所述连接导线上设置有直流断路器，所述直流断路器上设置有脱扣器，所述脱扣器还与所述控制器连接。

作为本实用新型的优选方式，所述电池参数采集单元包括贴片温度传感器、多路模拟量采集模块、霍尔电流传感器和内阻采集器，所述温度贴片温度传感器、所述多路模拟量采集模块、所述霍尔电流传感器和所述内阻采集器分别与所述蓄电池组和所述控制器连接。

作为本实用新型的优选方式，所述环境参数采集单元包括温湿度传感器、硫化氢气体传感器和氢气传感器，所述温湿度传感器、所述硫化氢气体传感器和所述氢气传感器分别与所述控制器连接。

作为本实用新型的优选方式，所述控制器还连接有通风换气设备。

作为本实用新型的优选方式，所述控制器和所述通风换气设备之间还设置有继电器，其中所述通风换气设备的电源开关与所述继电器的常开端子连接。

作为本实用新型的优选方式，所述控制器还连接有门禁系统。

作为本实用新型的优选方式，所述控制器还连接有显示屏。

本实用新型实施例提供的蓄电池组保护装置，通过设置电池参数采集单元实时采集蓄电池组的温度、电压、电流和内阻等参数，通过设置环境参数采集单元实时采集蓄电池组所处环境中的温度、硫化氢气体含量和氢气含量等参数，同时还在蓄电池组连接外部用电设备的连接导线上设置了安装有脱扣器的直流断路器，因此当检测到蓄电池充电电压或电流超过安全值、单个电池故障出现高温等异常情况时，能够通过控制器发给脱扣器的电压来使脱扣器动作断开直流断路器，从而快速切断蓄电池组与外部用电设备的连接，使蓄电池组停止工作，防止蓄电池组在自身或外部环境出现异常状况时继续工作而造成的损坏，从而提高蓄电池组的使用寿命，还能有效防止由此带来的次生灾害。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种蓄电池组保护装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

本实用新型实施例公开了一种蓄电池组保护装置，参照图1所示，该装置包括蓄电池组、控制器和电池参数采集单元和环境参数采集单元，蓄电池组、电池参数采集单元和环境参数采集单元分别与控制器连接，蓄电池组还与电池参数采集单元连接；蓄电池组还通过连接导线连接外部用电设备，连接导线上设置有直流断路器，直流断路器上设置有脱扣器，脱扣器还与控制器连接。

本实施例中，为及时掌握蓄电池组的自身情况以及蓄电池组所处环境中的情况，以防止蓄电池在自身或外部环境出现异常状况时继续工作而造成损坏，通过设置电池参数采集单元实时采集蓄电池组的温度、电压、电流和内阻等参数，通过设置环境参数采集单元实时采集蓄电池组所处环境中的温度、硫化氢气体含量和氢气含量等参数，电池参数采集单元和环境参数采集单元采集到的这些数据会传输到控制器中。

控制器将各种采集器传输过来的数据进行分析、处理后，再根据预先设置的条件向外发送动作信号或实时检测的数据等。一般地，控制器中包括的硬件主要有：RS485转RS232串口卡或串口服务器、24V直流电源、数/模转换模块以及单片机等。该控制器中采用的硬件均采用现有技术中的常见结构，本实用新型实施例对此不做限定。

同时，蓄电池组连接外部用电设备的连接导线上设置了安装有脱扣器的直流断路器。当控制器通过电池参数采集单元和环境参数采集单元，检测到蓄电池充电电压或电流超过安全值、单个电池故障出现高温等异常情况时，能够发给脱扣器24V的电压来使脱扣器动作，进而使直流断路器断开，从而快速切断蓄电池组与外部用电设备的连接，使蓄电池组停止工作，防止蓄电池在自身或外部环境出现异常状况时继续工作而造成的损坏，从而提高蓄电池组的使用寿命，还能有效防止由此带来的次生灾害。另外，当检测到电池溢出氢气或二氧化硫等异常情况时，控制器同样能够发出信号，进行相应的其他动作，以避免因硫化氢气体或氢气聚集而导致次生灾害的发生。

在上述实施例的基础上，电池参数采集单元包括贴片温度传感器、多路模拟量采集模块、霍尔电流传感器和内阻采集器，温度贴片温度传感器、多路模拟量采集模块、霍尔电流传感器和内阻采集器分别与蓄电池组和控制器连接。

本实施例中，电池参数采集单元具体包括贴片温度传感器、多路模拟量采集模块、霍尔电流传感器和内阻采集器。其中，贴片温度传感器用于采集蓄电池组中各个蓄电池的温度，多路模拟量采集模块用于采集蓄电池组的整体电压以及蓄电池组中单个蓄电池的电压，霍尔电流传感器用于采集蓄电池组的充电电流和放电电流，内阻采集器用于采集蓄电池组中单个蓄电池的内阻。贴片温度传感器、多路模拟量采集模块、霍尔电流传感器和内阻采集器均采用现有技术中的常见结构，本实用新型实施例对此不做限定。

通常情况下，贴片温度传感器设置在蓄电池组的壳体上面。多路模拟量采集模块和内阻采集器设置在摆放蓄电池组的架子或柜子侧面，其中多路模拟量采集模块与每节蓄电池的正、负极连接，同时还与整个蓄电池组的正、负极连接，采集单个电池的电压和蓄电池组的整体电压，内阻采集器与蓄电池组中每节蓄电池的正、负极连接，采集单个电池的内阻值。霍尔电流传感器设置在蓄电池组与外部用电设备之间的连接导线中的负极导线上。

上述的贴片温度传感器、多路模拟量采集模块、霍尔电流传感器和内阻采集器均具有RS485接口，便于与设置有RS485转RS232串口卡或串口服务器的控制器建立网络连接，从而能够将采集到的蓄电池组的温度、电压、电流和内阻等参数实时传输给控制器。

当控制器检测到贴片温度传感器采集的温度值超过控制器设定的动作值时，一般为60℃，控制器发出信号，脱扣器动作使直流断路器断开，从而快速切断蓄电池组与外部用电设备的连接，使蓄电池组停止工作。

当控制器检测到由多路模拟量采集模块采集的外部用电设备对蓄电池组的浮充电压值超过控制器设定的动作值时，一般为超过12V的单体蓄电池的最高充电电压14.7V，控制器发出信号，脱扣器动作使直流断路器断开，从而快速切断蓄电池组与外部用电设备的连接，使蓄电池组停止工作。

当控制器检测到霍尔电流传感器采集到的外部用电设备对蓄电池组的充电电流值持续超过控制器设定的动作值时，一般为超过蓄电池组电池容量的30％，控制器发出信号，脱扣器动作使直流断路器断开，从而快速切断蓄电池组与外部用电设备的连接，使蓄电池组停止工作。

当控制器检测到霍尔电流传感器采集到的蓄电池组的放电电流值持续超过连接导线的最大载流量值时，控制器发出信号，脱扣器动作使直流断路器断开，从而快速切断蓄电池组与外部用电设备的连接，使蓄电池组停止工作。

当控制器检测到内阻采集器采集到单个蓄电池的内阻值超过规定的正常使用值时，控制器发出信号，脱扣器动作使直流断路器断开，从而快速切断蓄电池组与外部用电设备的连接，使蓄电池组停止工作。

在上述实施例的基础上，环境参数采集单元包括温湿度传感器、硫化氢气体传感器和氢气传感器，温湿度传感器、硫化氢气体传感器和氢气传感器分别与控制器连接。

本实施例中，环境参数采集单元具体包括温湿度传感器、硫化氢气体传感器和氢气传感器。其中，温湿度传感器用于采集蓄电池组所处环境中的温度和湿度，硫化氢气体传感器用于采集蓄电池组所处环境中的硫化氢气体含量，氢气传感器用于采集蓄电池组所处环境中的氢气含量。温湿度传感器、硫化氢气体传感器和氢气传感器均采用现有技术中的常见结构，本实用新型实施例对此不做限定。

通常情况下，温湿度传感器设置在摆放蓄电池组的架子上或柜子内，硫化氢气体传感器设置在摆放蓄电池组的空间靠近地面的位置处以及柜子内部的下方，氢气传感器设置在摆放蓄电池的空间的顶部以及柜子内部的上方。

上述的温湿度传感器、硫化氢气体传感器和氢气传感器均具有RS485接口，便于与设置有RS485转RS232串口卡或串口服务器的控制器建立网络连接，从而能够将采集到的蓄电池组所处环境中的温度、硫化氢气体含量和氢气含量等参数实时传输给控制器。

当控制器检测到温湿度传感器采集的环境的温度值或湿度值超过控制器设定的动作值时，控制器发出信号，脱扣器动作使直流断路器断开，从而快速切断蓄电池组与外部用电设备的连接，使蓄电池组停止工作。

进一步地，当控制器检测到硫化氢气体传感器或氢气传感器采集到环境空气中含有硫化氢气体或氢气时，控制器同样能够发出信号，进行相应的其他动作，以避免因硫化氢气体或氢气聚集而导致次生灾害的发生。

需要说明的是，本实施例中所述的在控制器预先设置的需要切断蓄电池组与外部用电设备的连接的条件，本领域技术人员可以根据本领域中的相关规定并结合实际情况自行设定，本实施例对此不做限定。

在上述实施例的基础上，控制器还连接有通风换气设备。

本实施例中，控制器还与通风换气设备连接，从而当控制器检测到硫化氢气体传感器或氢气传感器采集到环境空气中含有硫化氢气体或氢气时，控制器发出信号给通风换气设备，使通风换气设备进行工作使空气流通，以避免因硫化氢气体或氢气聚集而导致次生灾害的发生。

优选地，在控制器和通风换气设备之间设置了继电器，并使通风换气设备的电源开关与继电器的常开端子连接。当控制器通过硫化氢气体传感器或氢气传感器采集到环境空气中含有硫化氢气体或氢气时，能够发给继电器12V的电压来使继电器常开端子吸合，进而接通通风换气设备的电源，使通风换气设备进行工作使空气流通。

在上述实施例的基础上，控制器还连接有门禁系统。

本实施例中，控制器还与门禁系统连接，从而当控制器检测到出现异常情况时，控制器发出信号给门禁系统，使门禁系统开启，便于内部的工作人员及时撤离，避免出现人员伤亡情况。

在上述实施例的基础上，控制器还连接有显示屏。

本实施例中，控制器还与显示屏连接，该显示屏一般设置在易于观察到的位置处。从而，当控制器接收到电池参数采集单元和环境参数采集单元采集的数据时，可以通过显示屏及时显示，使工作人员能够及时发现异常情况。

除此之外，本领域技术人员还可以在上述各个实施例的基础上，依据实际情况设置报警器、监控设备等，并可以与后台服务器联网实现远程数据存储、远程监控、报警等功能，在此不再赘述。

本实用新型实施例提供的蓄电池组保护装置，能够在出现异常情况时快速切断蓄电池组与外部用电设备的连接，使蓄电池组停止工作，防止蓄电池组在自身或外部环境出现异常状况时继续工作而造成的损坏，从而提高蓄电池组的使用寿命，还能有效防止由此带来的次生灾害。同时，还可以在出现异常情况时开启通风换气设备，使空气流通，避免因有害气体聚集而导致次生灾害的发生。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，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”、“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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种蓄电池组保护装置，其特征在于，包括蓄电池组、控制器和电池参数采集单元和环境参数采集单元，所述蓄电池组、所述电池参数采集单元和所述环境参数采集单元分别与所述控制器连接，所述蓄电池组还与所述电池参数采集单元连接；

所述蓄电池组还通过连接导线连接外部用电设备，所述连接导线上设置有直流断路器，所述直流断路器上设置有脱扣器，所述脱扣器还与所述控制器连接。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电池参数采集单元包括贴片温度传感器、多路模拟量采集模块、霍尔电流传感器和内阻采集器，所述贴片温度传感器、所述多路模拟量采集模块、所述霍尔电流传感器和所述内阻采集器分别与所述蓄电池组和所述控制器连接。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述环境参数采集单元包括温湿度传感器、硫化氢气体传感器和氢气传感器，所述温湿度传感器、所述硫化氢气体传感器和所述氢气传感器分别与所述控制器连接。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的装置，其特征在于，所述控制器还连接有通风换气设备。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述控制器和所述通风换气设备之间还设置有继电器，其中所述通风换气设备的电源开关与所述继电器的常开端子连接。

6.根据权利要求1～3中任一项所述的装置，其特征在于，所述控制器还连接有门禁系统。

7.根据权利要求1～3中任一项所述的装置，其特征在于，所述控制器还连接有显示屏。