CN215678680U - 铅酸蓄电池远程监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的一种铅酸蓄电池远程监控系统，包括检测控制单元、处理单元以及远程单元；所述检测控制单元包括温度检测模块、放电信息检测模块、内阻检测模块以及鼓包检测控制模块；所述温度检测模块、放电信息检测模块、内阻检测模块以及鼓包检测控制模块的检测输出端与处理单元的检测输入端连接，所述处理单元的第一控制端con1与鼓包检测控制模块的第一控制输入端连接，所述处理单元的第二控制端con2与鼓包检测控制模块的第二控制输入端连接，所述鼓包检测控制模块控制铅酸蓄电池的放电回路的通断；所述处理单元与远程单元通信连接；能够对铅酸蓄电池的状态进行实时且全面的监测。

Description

铅酸蓄电池远程监控系统

技术领域

本实用新型涉及铅酸电池领域，尤其涉及一种铅酸蓄电池远程监控系统。

背景技术

铅酸蓄电池由于电压稳定、价格便宜以及可靠性高的优点广泛应用于现代工业生产生活中，但是铅酸蓄电池在实际使用中需要频繁的维护，现有技术中，对于铅酸蓄电池的维护检修一般按照设定时间(该设定时间为一个固定周期，如果新的铅酸蓄电池，那么这个周期较长，如果铅酸蓄电池的服役时间较长，那么维检周期就较短)，但是，这种方式并不能保证铅酸蓄电池能够在相邻两次维护中一直处于稳定可靠状态；虽然现有技术中，对于铅酸蓄电池的状态具有在线检测的方式，但是，现有技术的在线监测并不全面。

因此，为了解决上述技术问题，亟需提出一种新的技术手段。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种铅酸蓄电池远程监控系统，能够对铅酸蓄电池的状态进行实时且全面的监测，并实时上传监测数据，并在铅酸蓄电池鼓包或者工作温度过高时及时切断电池输出，从而能够有效确保铅酸蓄电池的使用安全性。

本实用新型提供的一种铅酸蓄电池远程监控系统，包括用于检测铅酸蓄电池状态信息的检测控制单元、处理单元以及远程单元；

所述检测控制单元包括温度检测模块、放电信息检测模块、内阻检测模块以及鼓包检测控制模块；

所述温度检测模块、放电信息检测模块、内阻检测模块以及鼓包检测控制模块的检测输出端与处理单元的检测输入端连接，所述处理单元的第一控制端con1与鼓包检测控制模块的第一控制输入端连接，所述处理单元的第二控制端con2与鼓包检测控制模块的第二控制输入端连接，所述鼓包检测控制模块控制铅酸蓄电池的放电回路的通断；

所述处理单元与远程单元通信连接。

进一步，所述鼓包检测控制模块包括鼓包检测装置以及鼓包检测控制电路；

所述鼓包检测装置包括固定板、透气性的绝缘薄膜；

所述固定板固定设置于铅酸蓄电池的相邻单体电池之间，所述固定板的两侧均设置有多个薄膜电极片；

所述绝缘薄膜贴附于单体电池，所述绝缘薄膜设置有多个薄膜电极片，所述绝缘薄膜的薄膜电极片与固定板迎向绝缘薄膜一侧的薄膜电极片一一正对，相正对的两个薄膜电极片组成探测电容；

所述鼓包检测控制电路用于检测探测电容的容值变化状态，根据探测电容的容值变化状态控制铅酸蓄电池的放电回路通断并将容值变化状态输出至处理单元。

进一步，所述鼓包检测控制电路包括输入控制电路、检测电路和比较控制电路；

所述输入控制电路的控制输入端与处理单元的第一控制端con1连接，输入控制电路的电源输入端连接直流电源VDD，输入控制电路的电源输出端向检测电路和比较控制电路供电，所述比较控制电路的检测输入端连接于检测电路的第一输出端，比较控制电路用于控制铅酸蓄电池的放电回路的通断，所述比较控制电路的控制输入端连接于处理单元的第二控制端，所述比较控制电路的电源端连接于输入控制电路的电源输出端，所述检测电路的电源端连接于输入控制电路的电源输出端。

进一步，所述检测电路包括电阻R4、探测电容Ct、电容C1、电阻R6、电阻R7、电阻R13以及电容C2；

电阻R4的一端作为检测电路的电源端，电阻R4的另一端通过探测电容Ct连接于电容C1的一端，电容C1的另一端接地，探测电容Ct与电容C1的公共连接点与电阻R7的一端连接，电阻R7的另一端作为检测电路的第一输出端，电阻R6的一端连接于探测电容Ct与电容C1的公共连接点，电阻R6的另一端通过电容C2接地，电阻R6与电容C2之间的公共连接点作为检测电路的第二输出端连接于处理单元的检测输入端，电阻R13的一端连接于探测电容Ct与电容C1的公共连接点，电阻R13的另一端作为检测电路的第三输出端。

进一步，所述比较控制电路包括电阻R5、电阻R8、电容C3、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、比较器U1、三极管Q4、NMOS管Q2、二极管D1、二极管D2、比较器U2、电阻R14以及或门电路U3以及直流接触器；

电阻R10的一端作为比较控制电路的电源端连接于输入控制电路的电源输出端，电阻R10的另一端与NMOS管Q2的漏极连接，NMOS管Q2的源极通过直流接触器的励磁线圈L1接地，直流接触器的常闭开关设置于铅酸蓄电池输出端；

比较器U1的同相端作为比较控制电路的检测输入端，比较器U1的反相端通过电阻R5连接于输入控制电路的电源输出端，比较器U1的反相端通过电阻R8和电容C3并联后接地，比较器U1的输出端通过电阻R11连接于或门电路的第一输入端，比较器U2的发祥端连接于电阻R5和电阻R8之间的公共连接点，比较器U2的同相端连接于检测电路的第三输出端，比较器U2的输出端通过电阻R14连接于或门电路的第二输入端，或门电路的输出端连接于二极管D1的正极，二极管D1的负极连接于三极管Q4的基极，二极管D2的负极连接于三极管Q4的基极，二极管D2的正极与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端作为比较控制电路的控制输入端连接于处理单元的第二控制输出端con2；三极管Q4的发射极连接于NMOS管Q2的栅极，三极管Q4的集电极通过电阻R9连接于输入控制电路的电源输出端。

进一步，所述输入控制电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、PMOS管Q1以及三极管Q2；

PMOS管Q1的源极作为输入控制电路的电源输入端，PMOS管Q1的漏极作为输入控制电路的电源输出端，PMOS管Q1的栅极通过电阻R1连接于PMOS管Q1的源极，PMOS管Q1的栅极通过电阻R2连接于三极管Q3的集电极，三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的基极与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端作为输入控制电路的控制输入端。

进一步，所述处理单元包括预处理电路、中央处理电路、存储器以及传输模块；

所述预处理电路的输入端连接于温度检测模块、放电信息检测模块、内阻检测模块以及鼓包检测控制模块的检测输出端，预处理电路的输出端连接于中央处理电路，所述中央处理电路的第一控制端con1连接于鼓包检测控制电路的第一控制输入端，中央处理电路的第二控制端con2连接于鼓包检测控制电路的第二控制输入端，所述中央处理电路通过传输模块与远程单元通信连接。

进一步，所述远程单元包括监控主机、声光报警器以及输入输出设备；

所述监控主机与声光报警器连接，所述监控主机与输入输出设备连接，所述监控主机与处理单元通信连接。

本实用新型的有益效果：通过本实用新型，能够对铅酸蓄电池的状态进行实时且全面的监测，并实时上传监测数据，并在铅酸蓄电池鼓包或者工作温度过高时及时切断电池输出，从而能够有效确保铅酸蓄电池的使用安全性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的鼓包检测控制模块原理图。

图3为本实用新型的固定板结构示意图。

图4为本实用新型的绝缘薄膜结构示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本实用新型做出进一步详细说明：

本实用新型提供的一种铅酸蓄电池远程监控系统，包括用于检测铅酸蓄电池状态信息的检测控制单元、处理单元以及远程单元；

所述检测控制单元包括温度检测模块、放电信息检测模块、内阻检测模块以及鼓包检测控制模块；

所述温度检测模块、放电信息检测模块、内阻检测模块以及鼓包检测控制模块的检测输出端与处理单元的检测输入端连接，所述处理单元的第一控制端con1与鼓包检测控制模块的第一控制输入端连接，所述处理单元的第二控制端con2与鼓包检测控制模块的第二控制输入端连接，所述鼓包检测控制模块控制铅酸蓄电池的放电回路的通断；

所述处理单元与远程单元通信连接。其中，温度检测模块采用现有的温度传感器，用于探测铅酸蓄电池的工作温度，放电信息检测模块包括电压传感器、电压采集电路和电流传感器，电压传感器用于检测铅酸蓄电池的放电电压，电压采集电路用于探测铅酸蓄电池在静置时的荷电电压，电压采集电路采用现有的采集电路，电流传感器用于检测铅酸蓄电池的放电电流；

内阻检测模块采用现有的内阻检测电路，在此不对其结构和原理进行赘述；通过上述结构，能够对铅酸蓄电池的状态进行实时且全面的监测，并实时上传监测数据，并在铅酸蓄电池鼓包或者工作温度过高时及时切断电池输出，从而能够有效确保铅酸蓄电池的使用安全性。

本实施例中，所述鼓包检测控制模块包括鼓包检测装置以及鼓包检测控制电路；

所述鼓包检测装置包括固定板3、透气性的绝缘薄膜1；

所述固定板3固定设置于铅酸蓄电池的相邻单体电池之间，所述固定板3的两侧均设置有多个薄膜电极片4；

所述绝缘薄膜2贴附于单体电池，所述绝缘薄膜2设置有多个薄膜电极片1，所述绝缘薄膜的薄膜电极片与固定板迎向绝缘薄膜一侧的薄膜电极片一一正对，相正对的两个薄膜电极片组成探测电容；

所述鼓包检测控制电路用于检测探测电容的容值变化状态，根据探测电容的容值变化状态控制铅酸蓄电池的放电回路通断并将容值变化状态输出至处理单元。铅酸蓄电池一般由多个单体电池组成，相邻两个单体电池之间具有间隙，固定板设置于间隙，而对于整个铅酸蓄电池的两端的两个单体电池，则固定板设置于单体电池与电池包的壳体之间的间隙；通过上述结构，相正对的两个薄膜电极片组成一个电容，根据电容公式：C＝εS/d，其中，S为电容的极板正对面积，d为电容极板之间的距离，ε为介电常数，当电池发生鼓包时，其正对面积S将发生变化或者距离d发生变化，因此，电容的容值会产生变化(变大或者缩小)，因此，在上述结构下，能够准确检测铅酸蓄电池是否发生鼓包现象，一旦发生鼓包，则铅酸蓄电池则不允许再投入使用。

本实施例中，所述鼓包检测控制电路包括输入控制电路、检测电路和比较控制电路；

所述输入控制电路的控制输入端与处理单元的第一控制端con1连接，输入控制电路的电源输入端连接直流电源VDD，输入控制电路的电源输出端向检测电路和比较控制电路供电，所述比较控制电路的检测输入端连接于检测电路的第一输出端，比较控制电路用于控制铅酸蓄电池的放电回路的通断，所述比较控制电路的控制输入端连接于处理单元的第二控制端，所述比较控制电路的电源端连接于输入控制电路的电源输出端，所述检测电路的电源端连接于输入控制电路的电源输出端。

具体地：所述检测电路包括电阻R4、探测电容Ct、电容C1、电阻R6、电阻R7、电阻R13以及电容C2；

电阻R4的一端作为检测电路的电源端，电阻R4的另一端通过探测电容Ct连接于电容C1的一端，电容C1的另一端接地，探测电容Ct与电容C1的公共连接点与电阻R7的一端连接，电阻R7的另一端作为检测电路的第一输出端，电阻R6的一端连接于探测电容Ct与电容C1的公共连接点，电阻R6的另一端通过电容C2接地，电阻R6与电容C2之间的公共连接点作为检测电路的第二输出端连接于处理单元的检测输入端，电阻R13的一端连接于探测电容Ct与电容C1的公共连接点，电阻R13的另一端作为检测电路的第三输出端。其中，检测电路布置为多个，与薄膜电极片的对数相匹配；

所述比较控制电路包括电阻R5、电阻R8、电容C3、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、比较器U1、三极管Q4、NMOS管Q2、二极管D1、二极管D2、比较器U2、电阻R14以及或门电路U3以及直流接触器；

电阻R10的一端作为比较控制电路的电源端连接于输入控制电路的电源输出端，电阻R10的另一端与NMOS管Q2的漏极连接，NMOS管Q2的源极通过直流接触器的励磁线圈L1接地，直流接触器的常闭开关设置于铅酸蓄电池输出端；

比较器U1的同相端作为比较控制电路的检测输入端，比较器U1的反相端通过电阻R5连接于输入控制电路的电源输出端，比较器U1的反相端通过电阻R8和电容C3并联后接地，比较器U1的输出端通过电阻R11连接于或门电路的第一输入端，比较器U2的发祥端连接于电阻R5和电阻R8之间的公共连接点，比较器U2的同相端连接于检测电路的第三输出端，比较器U2的输出端通过电阻R14连接于或门电路的第二输入端，或门电路的输出端连接于二极管D1的正极，二极管D1的负极连接于三极管Q4的基极，二极管D2的负极连接于三极管Q4的基极，二极管D2的正极与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端作为比较控制电路的控制输入端连接于处理单元的第二控制输出端con2；三极管Q4的发射极连接于NMOS管Q2的栅极，三极管Q4的集电极通过电阻R9连接于输入控制电路的电源输出端。

探测电容Ct和电容C1形成串联结构，该串联结构下探测电容Ct和电容C1的端电压与其容值反比，也就是说：当探测电容Ct的容值增大，则其端电压下降，从而电容C1的端电压上升，当Ct的容值减小，其端电压增大，电容C1的端电压减小，因此，在检测电路的结构下，能够识别出电容Ct的容值变化，从而判断鼓包的情况，并且，比较控制电路用于对该情况进行比较在常态时，常态下，比较器U1的同相端电压低于反相端电压，比较器输出低电平，U2的同相端电压高于反相端电压，U2输出低电平，此时，或门输出低电平，三极管Q4和NMOS管Q2不动作，当探测电容的容值增大或者变小，怎么反映到比较器U1和U2时，则为:如果Ct容值增大，那么电容C1的电压升高，那么比较器U2的同相端的电压高于反相端电压，比较器U1输出高电平，此时，比较器U2输出电平，或门电路U3输出高电平，如果电容Ct的容值变小，则电容Ct的电压增大，电容C1的端电压减小，表现为比较器U1输出低电平，比较器U2输出高电平，或门电路U3输出高电平，三极管Q4导通，NMOS管Q2导通，直流接触器工作断开其常闭开关，铅酸蓄电池不供电，处于停止工作状态或者保持不工作状态，从而对避免此时铅酸蓄电池仍然处于工作状态而带来的安全隐患；而对于工作中的铅酸蓄电池来说，如果中央处理电路判断当前铅酸蓄电池的温度过高，即大于设定值，则通过电阻R12输出高电平，使得直流接触器断开其常闭开关。

本实施例中，所述输入控制电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、PMOS管Q1以及三极管Q2；

PMOS管Q1的源极作为输入控制电路的电源输入端，PMOS管Q1的漏极作为输入控制电路的电源输出端，PMOS管Q1的栅极通过电阻R1连接于PMOS管Q1的源极，PMOS管Q1的栅极通过电阻R2连接于三极管Q3的集电极，三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的基极与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端作为输入控制电路的控制输入端，通过上述结构，由中央处理电路来控制整个鼓包检测控制模块是否处于工作状态，中央处理电路则由远程单元发送相应的控制命令。

本实施例中，所述处理单元包括预处理电路、中央处理电路、存储器以及传输模块；

所述预处理电路的输入端连接于温度检测模块、放电信息检测模块、内阻检测模块以及鼓包检测控制模块的检测输出端，预处理电路的输出端连接于中央处理电路，所述中央处理电路的第一控制端con1连接于鼓包检测控制电路的第一控制输入端，中央处理电路的第二控制端con2连接于鼓包检测控制电路的第二控制输入端，所述中央处理电路通过传输模块与远程单元通信连接。其中，预处理电路包括依次连接的放大电路、滤波电路以及模数转换电路，从而对各个信号进行预处理后输入到中央处理电路中，中央处理电路将这些数据进行处理，判断，并生成相应的告警信息，比如鼓包告警信息，温度过高告警信息，放电电压、放电电流异常告警信息等并发送至远程单元，当然，中央处理电路还将所接收到的监测数据发送至远程单元，中央处理电路采用现有的单片机，传输模块采用现有的模块，比如以太网模块，还可以是无线传输模块，比如ZigBee模块、移动通信模块(4G或者5G模块)等；上述中的各模块均采用现有的直流电源VDD供电，对于单片机，一般采用5V供电，如果VDD大于5V，则采用现有的降压电路进行处理后提供，一般来说，VDD采用上述各器件中最高额定电压，比如，如果温度传感器工作电压为9V，且为各器件中的最高电压，那么VDD就为9V。

本实施例中，所述远程单元包括监控主机、声光报警器以及输入输出设备；

所述监控主机与声光报警器连接，所述监控主机与输入输出设备连接，所述监控主机与处理单元通信连接，其中，输入输出设备采用现有的触控显示屏，也可以采用键盘、鼠标以及显示器组合形成。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种铅酸蓄电池远程监控系统，其特征在于：包括用于检测铅酸蓄电池状态信息的检测控制单元、处理单元以及远程单元；

所述检测控制单元包括温度检测模块、放电信息检测模块、内阻检测模块以及鼓包检测控制模块；

所述温度检测模块、放电信息检测模块、内阻检测模块以及鼓包检测控制模块的检测输出端与处理单元的检测输入端连接，所述处理单元的第一控制端con1与鼓包检测控制模块的第一控制输入端连接，所述处理单元的第二控制端con2与鼓包检测控制模块的第二控制输入端连接，所述鼓包检测控制模块控制铅酸蓄电池的放电回路的通断；

所述处理单元与远程单元通信连接。

2.根据权利要求1所述铅酸蓄电池远程监控系统，其特征在于：所述鼓包检测控制模块包括鼓包检测装置以及鼓包检测控制电路；

所述鼓包检测装置包括固定板、透气性的绝缘薄膜；

所述固定板固定设置于铅酸蓄电池的相邻单体电池之间，所述固定板的两侧均设置有多个薄膜电极片；

所述绝缘薄膜贴附于单体电池，所述绝缘薄膜设置有多个薄膜电极片，所述绝缘薄膜的薄膜电极片与固定板迎向绝缘薄膜一侧的薄膜电极片一一正对，相正对的两个薄膜电极片组成探测电容；

所述鼓包检测控制电路用于检测探测电容的容值变化状态，根据探测电容的容值变化状态控制铅酸蓄电池的放电回路通断并将容值变化状态输出至处理单元。

3.根据权利要求2所述铅酸蓄电池远程监控系统，其特征在于：所述鼓包检测控制电路包括输入控制电路、检测电路和比较控制电路；

所述输入控制电路的控制输入端与处理单元的第一控制端con1连接，输入控制电路的电源输入端连接直流电源VDD，输入控制电路的电源输出端向检测电路和比较控制电路供电，所述比较控制电路的检测输入端连接于检测电路的第一输出端，比较控制电路用于控制铅酸蓄电池的放电回路的通断，所述比较控制电路的控制输入端连接于处理单元的第二控制端，所述比较控制电路的电源端连接于输入控制电路的电源输出端，所述检测电路的电源端连接于输入控制电路的电源输出端。

4.根据权利要求3所述铅酸蓄电池远程监控系统，其特征在于：所述检测电路包括电阻R4、探测电容Ct、电容C1、电阻R6、电阻R7、电阻R13以及电容C2；

电阻R4的一端作为检测电路的电源端，电阻R4的另一端通过探测电容Ct连接于电容C1的一端，电容C1的另一端接地，探测电容Ct与电容C1的公共连接点与电阻R7的一端连接，电阻R7的另一端作为检测电路的第一输出端，电阻R6的一端连接于探测电容Ct与电容C1的公共连接点，电阻R6的另一端通过电容C2接地，电阻R6与电容C2之间的公共连接点作为检测电路的第二输出端连接于处理单元的检测输入端，电阻R13的一端连接于探测电容Ct与电容C1的公共连接点，电阻R13的另一端作为检测电路的第三输出端。

5.根据权利要求3所述铅酸蓄电池远程监控系统，其特征在于：所述比较控制电路包括电阻R5、电阻R8、电容C3、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、比较器U1、三极管Q4、NMOS管Q2、二极管D1、二极管D2、比较器U2、电阻R14以及或门电路U3以及直流接触器；

电阻R10的一端作为比较控制电路的电源端连接于输入控制电路的电源输出端，电阻R10的另一端与NMOS管Q2的漏极连接，NMOS管Q2的源极通过直流接触器的励磁线圈L1接地，直流接触器的常闭开关设置于铅酸蓄电池输出端；

比较器U1的同相端作为比较控制电路的检测输入端，比较器U1的反相端通过电阻R5连接于输入控制电路的电源输出端，比较器U1的反相端通过电阻R8和电容C3并联后接地，比较器U1的输出端通过电阻R11连接于或门电路的第一输入端，比较器U2的发祥端连接于电阻R5和电阻R8之间的公共连接点，比较器U2的同相端连接于检测电路的第三输出端，比较器U2的输出端通过电阻R14连接于或门电路的第二输入端，或门电路的输出端连接于二极管D1的正极，二极管D1的负极连接于三极管Q4的基极，二极管D2的负极连接于三极管Q4的基极，二极管D2的正极与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端作为比较控制电路的控制输入端连接于处理单元的第二控制输出端con2；三极管Q4的发射极连接于NMOS管Q2的栅极，三极管Q4的集电极通过电阻R9连接于输入控制电路的电源输出端。

6.根据权利要求3所述铅酸蓄电池远程监控系统，其特征在于：所述输入控制电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、PMOS管Q1以及三极管Q2；

PMOS管Q1的源极作为输入控制电路的电源输入端，PMOS管Q1的漏极作为输入控制电路的电源输出端，PMOS管Q1的栅极通过电阻R1连接于PMOS管Q1的源极，PMOS管Q1的栅极通过电阻R2连接于三极管Q3的集电极，三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的基极与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端作为输入控制电路的控制输入端。

7.根据权利要求1所述铅酸蓄电池远程监控系统，其特征在于：所述处理单元包括预处理电路、中央处理电路、存储器以及传输模块；

所述预处理电路的输入端连接于温度检测模块、放电信息检测模块、内阻检测模块以及鼓包检测控制模块的检测输出端，预处理电路的输出端连接于中央处理电路，所述中央处理电路的第一控制端con1连接于鼓包检测控制电路的第一控制输入端，中央处理电路的第二控制端con2连接于鼓包检测控制电路的第二控制输入端，所述中央处理电路通过传输模块与远程单元通信连接。

8.根据权利要求1所述铅酸蓄电池远程监控系统，其特征在于：所述远程单元包括监控主机、声光报警器以及输入输出设备；

所述监控主机与声光报警器连接，所述监控主机与输入输出设备连接，所述监控主机与处理单元通信连接。

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