CN2713660Y - 智能密封蓄电池 - Google Patents

Abstract

一种智能密封蓄电池，包括壳体、上盖及正负极柱，电解液包含于由壳体和上盖组成的封闭腔体内，还包括温度传感器、单总线输出/输入端子、和用于内部温度及端电压检测的检测单元，所述温度传感器设于壳体内部，所述检测单元置于密封蓄电池内部并分别与温度传感器、内外电路相互隔离的单总线输出/输入端子及正负极柱连接，所述单总线输出/输入端子通过输出/输入单总线连接监测设备。本实用新型的智能密封蓄电池，可以使外部设备方便地监视蓄电池组中的每个蓄电池的内部真实温度和每个蓄电池的端电压，同时简化了现有蓄电池组多线取样电路的较复杂结构，也提高了监测的可靠性。

Description

智能密封蓄电池

技术领域

本实用新型涉及一种密封蓄电池，特别涉及一种可进行内部真实温度及端电压检测的智能密封蓄电池。

背景技术

为确保通信、电力、银行及工矿企事业单位重要备用电源设备的可靠运行，通常需要对备用电源设备的蓄电池组及各个单体蓄电池进行检测。各个单体蓄电池的端电压及蓄电池内部温度是检测中的重要物理参数。

备用蓄电池组正常运行时，一般都处在浮充电状态。为了延长处于浮充电状态下备用蓄电池的工作寿命，需要根据蓄电池内部的准确温度调整浮充电压数值，即通常称为对蓄电池浮充电压进行温度补偿。这就要求获得真实的蓄电池内部温度值以作为依据。另外，备用蓄电池组处于浮充状态下，各个单体蓄电池的端电压差异和内部温度的差异，特别是蓄电池在充放电过程中各个单体蓄电池端电压的差异和内部温度的差异，也都反映了各个蓄电池物理、化学性能的差异。更为重要的是，在充放电过程中各个单体蓄电池的端电压变化率和内部温度的变化率，也是选择充电电流和判断蓄电池性能优劣以及寿命程度的重要依据。

通常情况下，对于串联使用的备用电源蓄电池组，若其中一个电池失效损坏，将会造成整个蓄电池组在外界交流供电停止时，无法向用电设备供电。因此，对重要备用电源设备的蓄电池组各个单体蓄电池的端电压和内部温度进行实时检测，并把相应的电压和内部温度参数及时传输到近程(现场监测)和远程(监测中心)进行检测，对正确充电和及时了解备用蓄电池的工作状态，及时发现性能变劣的单体蓄电池，并及时处理更换，确保整个供电系统的运行可靠性是非常重要的。

现有作为备用电源使用的密封蓄电池，大多数是由多个单体蓄电池串联连接成蓄电池组。为了检测各单体电池的端电压值，需要在每个电池正负极柱上引出检测接线。即使考虑到蓄电池串联使用引线共用的情况下，对由N个单体蓄电池组成的蓄电池组，至少也需要引出N+1根电压检测线。而对于备用电源电压较高的系统，如110V、220V、380V直流电源系统，往往需要数十个至几百个蓄电池，仅用于单体电池电压测量引线就达几十根至几百根。这对于监测设备的现场安装和维护是很不方便的。另外，目前这种多引线的监测方法，要求外部设备必须采用电子开关或机械开关(继电器)进行选择取样；当采用电子开关时，由于整体直流电压过高，对检测取样电路的耐压要求过高，又会造成检测电路的过于复杂；而采用机械开关(继电器)采样时，会造成监测设备可靠性下降。

为了检测单体蓄电池内部温度的数值，通常的方法是将温度传感器贴于具有代表性蓄电池的某一侧面中心位置。这样，一方面不能准确地确定电池内部的真实温度，另一方面也难于做到整个蓄电池组每只电池都在外表面同样粘贴温度传感器，以对全部个体蓄电池内部温度进行检测。因为引线过多造成安装使用和维护的不便，也会因为引线过长造成较大的测量误差，不能反映全部蓄电池的真实内部温度数值。这些情况都不利于对备用电源蓄电池组进行全面真实、方便可靠的检测，也不利于整体电源系统运行可靠性的提高。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种智能密封蓄电池，可方便地对自身的内部温度和端电压进行检测。

本实用新型的技术方案是，提供一种智能密封蓄电池，包括壳体、上盖及正负极柱，电解液包含于由壳体和上盖组成的封闭腔体内，其特征在于，还包括温度传感器、隔离的三个单总线输出/输入端子、和用于内部温度及端电压检测的检测单元，所述温度传感器设于壳体内部适当位置，所述检测单元置于密封电池内部并在内部分别与温度传感器、单总线输出/输入端子及正负极柱连接，所述单总线输出/输入端子通过输出/输入总线连接外部监测设备。

上述智能密封蓄电池中，所述检测单元包括温度检测单元和端电压检测单元。

上述智能密封蓄电池中，所述温度检测单元包括以下基本单元：温度传感器、温度信号放大变换器、温度信号电压超限比较器、第一温度信号超限延时器、第二温度信号超限延时器、温度超限报警标识编码发生器、温度/电池电压信号模拟量输出选择开关、温度/电池电压模拟信号模-数或模拟-频率变换器、数字/频率量隔离输出器、温度/电池电压信号提取选择解码控制器。

上述智能密封蓄电池中，所述端电压检测单元包括以下基本单元：电压信号取样器、电压信号放大变换器、电池电压超限比较器、第一电池电压信号超限延时器、第二电池电压超限延时器、电池电压超限报警标识编码发生器、温度/电池电压信号模拟量输出选择开关、温度/电池电压模拟信号模-数或模拟-频率变换器、数字/频率量隔离输出器、温度/电池电压信号提取选择解码控制器。

上述智能密封蓄电池中，所述检测单元由蓄电池自身供电经由内部变换得到，而不需另外的电源系统供电。

上述智能密封蓄电池中，所述检测单元由基本单元电路或者单片机及外围电路组成的。

上述智能密封蓄电池中，当多个单体蓄电池组成蓄电池组时，通过串接各单体蓄电池的正负极柱形成对用电设备的供电线路，通过并联各单体蓄电池的三个单总线输出/输入端子供外部检测电路与蓄电池内部检测电路相互交换信息。

上述智能密封蓄电池中，所述检测单元通过光电隔离或磁电隔离的隔离的单总线串行传输方式以数字信号同外部监测设备交换信息。

上述智能密封蓄电池中，所述蓄电池是液体铅酸蓄电池、胶体铅酸蓄电池、镍铬蓄电池、镍氢蓄电池、锂离子蓄电池、聚合物锂离子蓄电池中的任一种。

上述智能密封蓄电池中，所述温度传感器是热敏电阻温度传感器、热电偶温度传感器、半导体二极管温度传感器、半导体三极管温度传感器、电流型或电压型集成电路温度传感器中的任何一种。

本实用新型的智能密封蓄电池，可以使外部设备方便地监视蓄电池组中的每个蓄电池的内部真实温度和每个蓄电池的端电压，简化了现有蓄电池组多线取样电路的较复杂结构和较难克服的缺点，大大地节省了取样连接线的数量，提高了监测系统设备的抗干扰能力和系统工作的可靠性，更有利于节省安装使用和维护费用，也就更利于保障供电电源系统的可靠运行。

附图说明

图1是本实用新型智能密封蓄电池的单体蓄电池的结构示意图。

图2是图1中检测单元的基本单元电路模块及其连接示意图。

图3是由多个图1中的密封蓄电池组成蓄电池组的示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的智能密封蓄电池，其外型尺寸、规格、容量等可与目前各生产厂商按国际标准、国家标准或企业标准生产的密封蓄电池完全相同，可以是液体铅酸蓄电池、胶体铅酸蓄电池、镍铬蓄电池、镍氢蓄电池、锂离子蓄电池、聚合物锂离子蓄电池等。

而在蓄电池的上盖22上增设三个单总线输出/输入端子24，作为信息总线连接使用。在蓄电池壳体21内部安置能防止内部电解液腐蚀的温度传感器1。在密封蓄电池的上盖22和蓄电池壳体21之间的空间中，增加一块用于蓄电池内部温度和电池端电压检测、比较、变换和数字化功能的智能检测单元25。蓄电池内部的检测单元25分别同设置于蓄电池壳体21内部的温度传感器1、电池正负极柱23及单总线输出/输入端子24相连接。温度传感器1可以是热敏电阻温度传感器、热电偶温度传感器、半导体二极管温度传感器、半导体三极管温度传感器、电流型或电压型集成电路温度传感器等中的任何一种。

图2是图1中检测单元的各基本单元电路及其连接示意图。温度传感器1的输出信号经温度信号放大变换器3放大后，送入温度/电池电压信号模拟量输出选择开关13。此时温度/电池电压信号模拟量输出选择开关13关闭，信号不会通过温度/电池电压信号模拟量输出选择开关13输出，也就不会通过温度/电压信号模数或模拟-频率变换器14变换输出。同时经温度信号放大变换器3放大的温度信号传送到温度超限比较器5，当电池内部温度过高或过低而超限时，经温度超限比较器5检测超限后，输出温度报警信号，触发第一温度信号超限延时器7，同时启动温度超限报警标识编码发生器11，发出具有该电池编码的电池序号信息和温度超限报警标识信息。该电池序号信息和温度超限报警标识信息通过数字(或频率)量隔离输出器15，直接送至输出/输入(I/O)总线，供蓄电池外部监测设备检测。

外部监测设备可识别出某序号蓄电池的温度超限报警信号，其电池内部向外发送编码时间由第一温度信号超限延时器7的延时时间T1确定。T1过后，第一温度信号超限延时器7将触发第二温度信号超限延时器9，在其延时时间T2内，第二温度信号超限延时器9将打开温度/电池电压信号模拟量输出选择开关13的温度信号通道，使由温度信号放大变换器3的温度信号模拟量通过，并送入温度/电池电压信号模-数或模拟频率变换器14，变换成数字量或频率量，通过数字(或频率)量隔离输出器15向I/O总线发送出温度量信息，其发送时间由第二温度信号超限延时器9的延时时间T2决定。T2过后，即完成了一次温度超限报警和温度量信息的输出。

对于蓄电池端电压信号的超限报警及向总线的输出过程，与温度信号输出流程基本相同。蓄电池电极柱23上连接的电压信号取样器2取样的电压信号经电压信号放大变换器4放大后，发送到温度/电压信号模拟量输出选择开关13。而温度/电压信号模拟量输出选择开关13并不打开。同时取样电压经电压信号放大变换器4放大后的信号同时送到电池电压超限比较器6。

当蓄电池电压超限时，电池电压超限比较器6才有输出并触发第一电池电压信号超限延时器8。在T1时间内，电池电压超限报警标识编码发生器12发送该蓄电池固有序号及标识电压超限的信息，供外部监测设备识别。当T1结束后触发第二电池电压超限延时器10，在T2时间内打开温度/电压信号模拟量输出选择开关13相应蓄电池端电压模拟量传送开关通道，经温度/电池电压模拟信号模-数或模拟-频率变换器14变换成数字信息，并通过数字(或频率)量隔离输出器15，输送到外界总线，供外部监测设备检测到相应的电池电压值的数字量信息，完成电压超限信息输出。

当密封蓄电池外部监测设备需要检测电池内部温度或端电压时，通过I/O总线发出选定的电池序号编码和相应参数(内部温度或端电压)标识编码信号，连接在I/O总线上的相应蓄电池将由内部电路中的温度/电压信号提取选择解码器控制器17选定，并通过蓄电池内部电路，启动相应的(温度或电压)延时电路(第一温度信号超限延时器7或第一电压信号超限延时器8)。同跟温度或电压超限报警情况一样，选中的蓄电池将向I/O总线发送相应的温度或电压数据，也即完成了外部监测设备向某个单体蓄电池的相应信息的提取。

图2中的各基本单元电路可采用可靠性较高的基本单元电路实现。而整个图2的各方框单元可用一个单片机电路及相应的外围电路来实现，这里不再赘述。在本实施例中，图2中各方框中基本单元电路的工作电源，取自密封蓄电池，经直流-直流电压变换器变换成为各基本单元电路所需的工作电压，供各基本单元电路工作使用。

图3是由多个图1中的密封蓄电池组成蓄电池组的示意图。将各单体蓄电池的正负极柱23依次串接，形成供电线路。同时将三个单总线输出/输入端子24通过I/O总线依次并联连接，形成检测电路。这样将大大地减少电池组外部信号连接线的数量，较大地提高检测系统的真实性、准确性和可靠性。

Claims (10)

1、一种智能密封蓄电池，包括壳体、上盖及正负极柱，电解液包含于由壳体和上盖组成的封闭腔体内，其特征在于，还包括温度传感器、三个隔离单总线输出/输入端子、和用于内部温度及端电压检测的检测单元，所述温度传感器设于壳体内部，所述检测单元置于密封电池上盖内侧空腔中分别与温度传感器、单总线输出/输入端子及正负极柱连接，所述单总线输出/输入端子通过输出/输入总线连接外部监测设备。

2、根据权利要求1所述智能密封蓄电池，其特征在于，所述检测单元包括温度检测单元和端电压检测单元。

3、根据权利要求2所述智能密封蓄电池，其特征在于，所述温度检测单元包括以下基本单元：温度传感器、温度信号变换器、温度信号电压超限比较器、第一温度信号超限延时器、第二温度信号超限延时器、温度超限报警标识编码发生器、温度/电池电压信号模拟量输出选择开关、温度/电池电压模拟信号模-数或模拟-频率变换器、数字/频率量隔离输出器、温度/电池电压信号提取选择解码控制器。

4、根据权利要求2所述智能密封蓄电池，其特征在于，所述端电压检测单元包括以下基本单元：电压信号取样器、电压信号放大变换器、电池电压超限比较器、第一电池电压信号超限延时器、第二电池电压超限延时器、电池电压超限报警标识编码发生器、温度/电池电压信号模拟量输出选择开关、温度/电池电压模拟信号模-数或模拟-频率变换器、数字/频率量隔离输出器、温度/电池电压信号提取选择解码控制器。

5、根据权利要求1所述智能密封蓄电池，其特征在于，所述检测单元供电由蓄电池输出经过内部变换得到而无需外部电源系统供电。

6、根据权利要求1所述智能密封蓄电池，其特征在于，所述检测单元由基本单元电路或者单片机及外围电路组成。

7、根据权利要求1所述智能密封蓄电池，其特征在于，当多个单体蓄电池组成蓄电池组时，通过串接各单体蓄电池的正负极柱形成对用电设备的供电线路，通过并联各单体蓄电池的单总线输出/输入端子形成电池内外信息交换的监测电路。

8、根据权利要求7所述智能密封蓄电池，其特征在于，所述检测单元通过光电或磁电隔离方式隔离的单总线串行传输方式以数字信号同外部监测设备交换信息。

9、根据权利要求1所述智能密封蓄电池，其特征在于，所述蓄电池是液体铅酸蓄电池、胶体铅酸蓄电池、镍铬蓄电池、镍氢蓄电池、锂离子蓄电池、聚合物锂离子蓄电池中的任一种。

10、根据权利要求1-9中任何一项所述智能密封蓄电池，其特征在于，所述温度传感器是热敏电阻温度传感器、热电偶温度传感器、半导体二极管温度传感器、半导体三极管温度传感器、电流型或电压型集成电路温度传感器中的任何一种。

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