WO2012006874A1

WO2012006874A1 - 一种带有检测装置的镍氢电池组

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Publication number: WO2012006874A1
Application number: PCT/CN2011/070268
Authority: WO
Inventors: 吴合年; 刘向军; 黄金锋
Original assignee: 深圳市三俊电池有限公司
Priority date: 2010-07-16
Filing date: 2011-01-14
Publication date: 2012-01-19
Also published as: CN101887993A

Abstract

提供一种带有检测装置的镍氢电池组，包括多个相互电连接的镍氢电池单元（10）和检测装置，检测装置包括控制单元（20）、显示单元（40）和至少一个检测单元；所述检测单元检测所述镍氢电池组当前的工作状态参数，并将所述工作状态参数传输给所述控制单元（20）；所述控制单元（20）控制所述显示单元（40）输出所述工作状态参数。对镍氢电池组在工作过程中的各种工作状态参数进行自动检测，实现了对镍氢电池组的智能化控制，并且根据检测结果对镍氢电池组进行有效地调控和维护，能够保障用电设备的正常供电。

Description

一种带有检测装置的镍氢电池组

技术领域

本发明涉及电池领域，具体涉及一种带有检测装置的镍氢（ Ni-MH ）电池组。

背景技术

一方面，随着人们环保意识的日益增强，生活、工业等各个领域都对电池的环保性能提出了越来越高的要求，业内纷纷提高了电池在材料、生产工艺、包装、回收等发面的环保标准，用于减少或消除电池生产或者废弃环节造成的环境污染问题。但是，目前市场上的蓄电池以铅酸电池为主，铅酸电池通常以二氧化铅作为正极活性物质，铅作为负极活性物质，硫酸作为电解液，两极浸入到硫酸溶液中并发生化学反应，从而实现蓄电池的充放电。然而，废弃的铅酸电池内部含有大量的铅，随意排放不仅会污染环境，而且对人体健康有重大危害。而作为一种新型蓄电池，镍氢电池具有良好的环保性能，其正极活性物质为氢氧化镍 ( 称氧化镍电极 ) ，负极活性物质为金属氧化物或贮氢合金 ( 称贮氢电极 ) ，电解液为氢氧化钾。镍氢电池不含有毒有害的重金属，因此无论生产、使用过程中还是废弃后都不会污染环境，且电池材料方便回收利用，被称为'绿色电池'。目前，镍氢电池由于具备良好的环保性能、高能量密度等特性，正在逐步取代传统的铅酸电池。

另一方面，多个镍氢电池通过串 / 并联的方式组装成镍氢电池组，并应用在通讯基站、储备电源、应急电源、军工设备等领域为大型设备供电时，技术人员有时需要对镍氢电池组进行工作状态的调整和维护，从而保障用电设备的正常运行，避免电池状态不稳定而造成的设备故障、业务中断等问题。但是，针对现有或已公开的镍氢电池组，技术人员无法及时、准确地掌握其内部的工作状态，因此难以对镍氢电池组进行相应的维护。

技术问题

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足之处，提供一种带有检测装置的智能化镍氢电池组，方便技术人员及时、准确地掌握其内部的工作状态并对其进行相应的维护。

技术解决方案

本发明的目的可以通过以下措施来达到：

这种带有检测装置的镍氢电池组，包括一个以上相互电连接的镍氢电池单元，还包括由以下电路单元组成的检测装置：

一个或一个以上检测单元，电连接所述电池单元，用于检测所述镍氢电池组当前的工作状态参数，并将所述工作状态参数传输给控制单元；

控制单元，电连接所述检测单元输出端，用于接收所述工作状态参数并控制显示单元输出；

显示单元，电连接所述控制单元输出端，用于以图像或符号方式显示所述工作状态参数。

本发明的目的还可以通过以下措施来达到：

所述检测单元包括温度传感器，所述工作状态参数为温度值。例如，所述温度传感器包括温度探头和与所述温度探头连接的温度检测器，所述温度探头设置在所述镍氢电池单元的一侧，或者设置在所述镍氢电池组的外部。

所述检测单元包括电压检测电路，所述电压检测电路包括通过检测线与所述镍氢电池单元相连的电压检测器，所述工作状态参数为电压值。优选地，在检测线上还串接过流保护片。

所述检测单元包括充放状态检测电路，所述工作状态参数为充电状态或放电状态。

一种实施方式中，检测装置还包括告警单元；所述控制单元中预存工作状态阀值，用于接收所述检测单元检测的工作状态参数后，将所述工作状态参数与所述工作状态阀值进行比较，并根据比较结果发送报警信号给告警单元；告警单元用于输出所述报警信号。

所述镍氢电池组包括线路板，所述控制单元、温度检测器和电压检测器设置在所述线路板上。

所述控制单元为中央处理器、单片机或可编程控制器。

所述镍氢电池组包括 PVC 热缩套管，所述 PVC 热缩套管包括多个电池安装位，每个镍氢电池单元嵌套在一个电池安装位中。

有益效果

本发明相比现有技术具有如下优点：

本发明镍氢电池组采用包括显示单元的自带检测装置，在内部对镍氢电池组工作过程中的各种工作状态参数进行自动检测，实现了对镍氢电池组的智能化控制。进一步，该镍氢电池组内部不含有毒有害的重金属，在电池生产、使用和废弃各个环节中不会污染环境，材料容易回收利用，因此具有良好的环保性能。

附图说明

图 1 为本发明一种实施例的镍氢电池组的控制原理图；

图 2 为本发明一种实施例的镍氢电池组的线路连接示意图；

图 3 为本发明一种实施例的镍氢电池组的俯视图；

图 4 为本发明一种实施例的镍氢电池组的仰视图；

图 5 为本发明一种实施例的镍氢电池组的主视图；

图 6 为本发明一种实施例的组成电池组的镍氢电池结构示意图；

图 7 为一种实施例的面垫结构示意图。

本发明的最佳实施方式

首先，说明本发明最佳实施例的基础：

本发明带有检测装置的镍氢电池组包括多个相互连接的镍氢电池单元 , 镍氢电池单元的数量可根据设备的具体用电需求或镍氢电池组的规格而定，这些镍氢电池单元通过镍制的连接片相互并联或者串联，例如电池组可包括一个或多个连接片，每个连接片连接多个镍氢电池单元。

第二，说明本发明最佳实施例的核心和关键：

如图 1 所示，本发明镍氢电池组中的检测装置包括控制单元 20 、显示单元 40 和至少一个检测单元，还可根据需要配置告警单元 41 。其中：

检测单元用于检测镍氢电池组当前的工作状态参数，并将检测到的工作状态参数传输给控制单元 20 。具体地，镍氢电池组在正常工作过程中，工作人员应当严格关注镍氢电池组的内部温度、环境温度、一个或多个镍氢电池单元的电压、电池组的充电 / 放电状态等的变化状况，从而监控镍氢电池组是否处于正常的工作状态。因此根据监控需要，检测单元 20 可包括温度传感器 31 、电压检测电路 32 、充放状态检测电路 33 等，分别用于检测镍氢电池组当前的温度值、电压值、充电状态 / 放电状态等工作状态参数。

控制单元 20 用于接收来自各检测单元的工作状态参数，并控制显示单元 30 输出这些工作状态参数供工作人员查看。

优选地，检测单元还可进一步包括告警单元 41 ，控制单元 20 中预存工作状态阀值，接收各检测单元检测的工作状态参数后，将该工作状态参数与预存的工作状态阀值进行比较，并根据比较结果发送报警信号给告警单元 41 。例如控制单元 20 可预设温度阀值，将温度传感器 31 检测到的温度值与预设的温度阀值相比较，发现检测到的温度值高于温度阀值时，立刻发送报警信号给告警单元 41 ；或者控制单元 20 可预设电压阀值，将电压检测电路 32 检测到的电压值与预设的电压阀值相比较，发现检测到的电压值低于电压阀值时，立刻发送报警信号给告警单元 41 。告警单元 41 为显示器或发声器，用于通过显示或发声的方式输出报警信号，提醒工作人员及时关断电源，或检查或维修设备故障。

如图 2 所示的线路连接图中，控制单元 20 设置在线路板 100, 检测单元包括温度传感器 31 时，该温度传感器 31 可为 NTC( 负温度系数）热敏电阻、红外温度传感器等，检测得到的工作状态参数为温度值。例如，温度传感器 31 包括温度探头 311 和与温度探头 311 相连的温度检测器 312 ，温度探头 311 可根据需要设置在某一镍氢电池单元的一侧，例如可在整个镍氢电池组中的不同位置配置 2-3 个温度探头 311 ，用于探测镍氢电池组内部的温度值；温度探头 311 还可设置在镍氢电池组的外部，用于检测镍氢电池组周围的环境温度。温度探头 311 通过线路板 100 上的 T0 、 T1 或其他温度检测引脚接入温度检测器 312 ，温度检测器 312 接收温度探头 311 的温度检测信号后，对其进行相应测量得到具体的温度值，并将温度值输入控制单元 20 。

检测单元包括电压检测电路 32 时，电压检测电路 32 包括连接在镍氢电池单元的正负极的检测线 321 ，以及设置在线路板 100 上、与检测线 321 相连的电压检测计 322 。电压检测时，可根据需要检测电池组中每个镍氢电池单元的电压值，也可检测连接在某一连接片上的几个镍氢电池单元的电压值。结合图 3 和图 4 ，检测线 321 一端连接一个连接片 60 ，另一端通过线路板 100 上的 VC1 、 VC2 或其他电压检测引脚接入电压检测器 322 ，电压检测器 322 对连接在该连接片 60 上的镍氢电池单元的电压进行检测，并将测得的电压值输入控制单元 20 。例如本实施例的镍氢电池组共包含 5 个连接片 60 ，因此采用 6 条检测线 321 分别连接 5 个连接片 60 以及镍氢电池组的负极，图 2 中不同序号的检测线 321 分别连接图 3 和图 4 中带有相应序号的连接片 60 （连接在各连接片 60 上标有相应序号的位置），即序号为 3 的检测线 321 连接镍氢电池组的负极，序号为 4-8 的检测线 321 相应地连接序号为 4-8 的连接片 60 。进一步地，为了避免过流充电导致的安全隐患，电压检测线路 321 中还包括过流保护片 50 ，如图 2- 图 4 所示，每条检测线 321 都对应地连接过流保护片 50 ，能够在电流过大时自动断开电路，从而保护镍氢电池组的安全。

检测单元包括充放状态检测电路 33 时，该电路中包含与现有技术相同的充放状态检测芯片，能够直接检测电池组的充电电流，如果充电电流大于零则向控制单元 20 输出电池组处于充电状态的工作状态参数，如果充电电流小于零则向控制单元 20 输出电池组处于放电状态的工作状态参数。

控制单元 20 为 CPU( 中央处理器 ) 、单片机、 PLC （可编程控制器）等器件，能够接收来自不同检测单元的工作状态参数后，将其转换成相应的电信号发送给显示单元 40 ，显示单元 40 为一显示屏，可根据得到的电信号将检测的各种工作状态参数进行显示以便工作人员查看。例如工作人员可参照显示单元 40 显示的电池组内部或外部的温度值判断电池组的散热状态，参照镍氢电池单元的电压值判断其剩余容量，并了解目前电池组处于充电状态还是放电状态，还可根据这些工作状态参数进行相应的设备调整和维护，从而保证用电设备的正常工作。

线路板 100 还包括指示灯 101 ，用于显示电池组的工作状态；序号为 1 和 2 的连接线分别用于连接电池组的负极和正极，其中正极连接线还连接保险插座，同样起到避免电池过充的作用。根据具体需要，显示单元 40 和告警单元 41 可设置在线路板 100 上，或者设置在线路板 100 外部。

第三，进一步说明本发明最佳实施例的具体封装：

如图 5- 图 7 所示，本发明的镍氢电池组中的镍氢电池单元 10 包括至少两层，上下两个镍氢电池单元 10 之间通过环氧板面垫 80 隔开，每个镍氢电池单元 10 与连接片 60 相连的端面也贴设环氧板面垫 80 。该环氧板面垫 80 的形状如图 7 所示，用于各个镍氢电池单元 10 之间的绝缘。本发明的镍氢电池组还包括 PVC( 聚氯乙烯 ) 热缩管套 11 ，该 PVC 热缩套管 11 上具有多个电池固定位，每个镍氢电池单元 10 嵌套在一个电池固定位中，能够起到良好的防水保护作用，电池组的上部、中部和下部分别还设有上支架 71 、中支架 72 和下支架 73 ，这些支架之间采用螺钉紧固连接，用于对安装在 PVC 热缩套管 11 内的多个镍氢电池单元 10 进行定位，使其组合成一个牢固的整体。优选地，每个镍氢电池单元 10 表面还套有独立的热缩套管，能够进一步加强镍氢电池单元 10 的防水保护。与传统的铅酸电池相比，镍氢电池单元不仅具有能量密度高、耐冲击好、工作寿命长、耐过充过放能力和电荷保持能力强等特点，形成的镍氢电池组能够广泛应用于各类电子产品和大型电器设备的供电，而且由于电池内部不含有毒有害的重金属，在电池生产、使用和废弃各个环节中不会污染环境，材料容易回收利用，因此具有良好的环保性能。本发明利用检测装置，对镍氢电池组在工作过程中的各种工作状态参数进行自动检测，实现了对镍氢电池组的智能化控制，便于工作人员及时、准确地掌握镍氢电池组的工作状态，并根据检测结果对镍氢电池组进行有效地调控和维护，尤其是镍氢电池组应用在通讯基站、储备电源、应急电源、军工设备等领域为大型设备供电时，本发明的镍氢电池组能够保障对用电设备的正常供电，避免对设备的业务运行造成影响。

进一步地，本发明还采用专用塑胶制成的保护层对整个镍氢电池组进行封装，例如专用塑胶优选美国通用公司生产的 C2950 原材料，由 PC （聚碳酸酯） /ABS （丙烯腈 - 丁二烯 - 苯乙烯共聚物）合成，这些专用塑胶具有防水、耐寒、抗紫外线、耐高温等优势，采用该材料塑胶材料对整个镍氢电池组进行封装后，能够起到耐高 / 低温、耐重物冲击和跌落保护等作用，便于镍氢电池组根据具体要求（例如军工要求、应急通讯要求等）应用于各种特殊环境，例如低温环境、高温环境、潮湿环境等基于气候或人为因素形成的恶劣环境，因此用途更加广泛。

本发明的实施方式

工业实用性

本发明带检测装置的镍氢电池组尤其适用于通讯基站、储备电源、应急电源、军工设备等领域，方便工作人员根据实时显示的检测结果对镍氢电池组进行有效地调控和维护，符合它们高可靠性用电的特殊要求。

序列表自由内容

Claims

1 、一种带有检测装置的镍氢电池组，包括一个以上相互电连接的镍氢电池单元 (10) ，其特征在于，还包括：

一个或一个以上检测单元，电连接所述镍氢电池单元 (10) ，用于检测所述镍氢电池单元 (10) 的工作状态参数；

控制单元 (20) 及其输出端电连接的显示单元 (40) ，输入端电连接所述检测单元，用于接收并显示输出所述工作状态参数。

2 、根据权利要求 1 所述镍氢电池组，其特征在于，所述检测单元包括充放状态检测电路 (33) ，所述工作状态参数是充电状态或放电状态。

3 、根据权利要求 1 所述镍氢电池组，其特征在于，所述检测单元包括温度传感器 (31) ，所述工作状态参数是温度值。

4 、根据权利要求 3 所述镍氢电池组，其特征在于，还包括电连接在控制单元 (20) 和所述温度传感器 (31) 之间的温度检测器 (312) 。

5 、根据权利要求 1 所述镍氢电池组，其特征在于，所述检测单元包括电压检测电路 (32) ，该电压检测电路 (32) 包括通过检测线 (321) 与所述镍氢电池单元 (10) 电连接的电压检测器 (322) ，所述工作状态参数是电压值。

6 、根据权利要求 5 所述镍氢电池组，其特征在于，所述电压检测电路 (32) 还包括串在所述检测线 (321) 上的过流保护片 (50) 。

7 、根据权利要求 1-6 任一项所述镍氢电池组，其特征在于，还包括与控制单元 (20) 电连接的告警单元 (41) ，所述控制单元 (20) 还根据接收的工作状态参数超出控制单元 (20) 预存工作状态阀值发送并由所述告警单元 (41) 输出报警信号。

8 、根据权利要求 1 、 4 或 5 所述镍氢电池组，其特征在于，还包括设有控制单元 (20) 、温度检测器 (312) 和电压检测器 (322) 的线路板 (100) 。

9、根据权利要求 1 所述镍氢电池组，其特征在于，所述控制单元 (20) 是中央处理器、单片机或可编程控制器。

10 、根据权利要求 1 所述镍氢电池组，其特征在于，还包括设有一个以上电池安装位的 PVC 热缩套管 (11) ，每个所述镍氢电池单元 (10) 嵌套在一个电池安装位中。