專利名稱：帶有檢測單元的蓄電池組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種帶有檢測單元的蓄電池組。
背景技術(shù)：
在電信運營商通信電源設(shè)備中，蓄電池占了很大一部分投資，所以運營商對蓄電池的維護(hù)非常重視。對于蓄電池維護(hù)的研究和相關(guān)設(shè)備很多。但大多數(shù)都是通過檢測每個單體電池的端電壓來進(jìn)行判斷，根據(jù)電池的工作原理，到一節(jié)電池處于故障狀態(tài)時，放電時它的端電壓就比正常情況下低很多，例如一節(jié)12V的單體電池正常剛開始放電時大約12V，但故障的電池就會在10.5V以下。如圖1所示就是按照上述思路設(shè)計的一種現(xiàn)有技術(shù)，這個方案相對來說檢測比較精確，但是接線較多，對于每節(jié)電池都需要兩根采樣線，方案較復(fù)雜，成本較貴。對于非電池本身的故障不能檢測出。如由于電池間連接線接觸不好導(dǎo)致電池間接觸電阻增大該方案就不能檢測出。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是為了解決現(xiàn)有技術(shù)的上述接線多、非電池本身的故障不能檢出的問題。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種帶有檢測單元的蓄電池組，包括電池檢測單元和一組或多組相互并聯(lián)的蓄電池子組，其中每個蓄電池子組包括多個相串聯(lián)的單體蓄電池；其特征是所述電池檢測單元用于根據(jù)每個蓄電池子組的檢測點電壓檢測該蓄電池子組的狀態(tài)，它包括一個或多個檢測電壓輸入端，分別與各個蓄電池子組的檢測點電壓輸出端相連；所述檢測點設(shè)置于蓄電池子組中單體蓄電池的串聯(lián)節(jié)點處，檢測點與檢測點之間至少間隔兩個單體蓄電池、或者檢測點與至少一個端電壓輸出端之間間隔至少兩個單體蓄電池。
根據(jù)本發(fā)明實施例，每個蓄電池子組僅包括一個檢測點，設(shè)置在位于靠近蓄電池子組的中點而遠(yuǎn)離蓄電池組的端電壓輸出端的節(jié)點處。
在最佳實施例中，所述蓄電池子組中包括偶數(shù)個單體蓄電池，所述述檢測點是蓄電池子組的中點。
根據(jù)本發(fā)明實施例，所述電池檢測單元包括檢測點理想電壓形成電路、中點電壓檢測補償電路、檢測點實際電壓檢測電路和檢測點電壓比較電路，所述中點電壓檢測補償電路的輸入端與檢測點理想電壓形成電路的輸出端相連，所述檢測點電壓比較電路的輸入端分別與中點電壓檢測補償電路的輸出端、檢測點實際電壓檢測電路輸出端相連；所述檢測點理想電壓形成電路輸入端與蓄電池組的端電壓輸入端相連，所述檢測點實際電壓檢測電路輸入端與檢測點相連。
根據(jù)本發(fā)明實施例，所述檢測點電壓比較電路包括檢測點電壓正比較電路、檢測點電壓負(fù)比較電路、正比較電壓基準(zhǔn)形成電路、負(fù)比較電壓基準(zhǔn)形成電路；所述正比較電壓基準(zhǔn)形成電路和負(fù)比較電壓基準(zhǔn)形成電路的輸入端分別與中點電壓檢測補償電路的輸出端相連，用于形成檢測點理想電壓的正向和負(fù)向最大允許值，其輸出端分別與所述檢測點電壓正比較電路和檢測點電壓負(fù)比較電路相連。
根據(jù)本發(fā)明實施例，所述檢測點電壓比較電路包括檢測點電壓正比較電路、檢測點電壓負(fù)比較電路、正比較電壓基準(zhǔn)形成電路、負(fù)比較電壓基準(zhǔn)形成電路；所述正比較電壓基準(zhǔn)形成電路與中點電壓檢測補償電路的輸出端相連，用于形成檢測點理想電壓的正向最大允許值，所述負(fù)比較電壓基準(zhǔn)形成電路的輸入端與正比較電壓基準(zhǔn)形成電路的輸出端相連，用于形成檢測點理想電壓的負(fù)向最大允許值，所述正比較電壓基準(zhǔn)形成電路和負(fù)比較電壓基準(zhǔn)形成電路的輸出端分別與所述檢測點電壓正比較電路和檢測點電壓負(fù)比較電路相連。
根據(jù)本發(fā)明實施例，所述檢測點實際電壓檢測電路包括一組或多組相串聯(lián)的保護(hù)二極管，每組二極管串聯(lián)后其陽極接負(fù)比較電壓基準(zhǔn)形成電路，陰極接正比較電壓基準(zhǔn)形成電路，其串聯(lián)接點接其中一組蓄電池子組的檢測點；所述檢測點理想電壓形成電路包括串聯(lián)后接于蓄電池組端電壓輸出端的兩個或多個分壓電阻，所述檢測點理想電壓形成于分壓電阻的一個串聯(lián)接點上。
根據(jù)本發(fā)明實施例，所述中點電壓檢測補償電路包括補償二極管和運算放大器。
根據(jù)本發(fā)明實施例，所述正比較電壓基準(zhǔn)形成電路包括一組相串聯(lián)的基準(zhǔn)電阻和多段開關(guān)，所述多段開關(guān)的多個輸入端分別與基準(zhǔn)電阻的各個串聯(lián)節(jié)點相連，所述多段開關(guān)的輸出端用于產(chǎn)生檢測點理想電壓的正向最大允許偏離值；所述負(fù)比較電壓基準(zhǔn)形成電路包括反相器，反相器的輸入端與多段開關(guān)的輸出端相連，反相器輸出端用于產(chǎn)生檢測點理想電壓的正向最大允許偏離值。
由于采用了以上的方案，檢測點與檢測點之間至少間隔兩個單體蓄電池，也就是說，每間隔兩個或兩個以上的單體蓄電池才有一個接線，大大減少了接線數(shù)量。而且，按照本發(fā)明，每個蓄電池子組中最少可以只設(shè)置一個檢測點，這樣就以最少的接線實現(xiàn)對蓄電池的實時檢測。同時，由于檢測的是兩個或多個單體蓄電池串聯(lián)后的電壓值，這樣就可以把單體蓄電池之間連接部位的故障一并檢測出來。
每個蓄電池子組僅包括一個檢測點，設(shè)置在位于靠近蓄電池子組的中點而遠(yuǎn)離蓄電池組的端電壓輸出端的節(jié)點處。這樣不但檢測點數(shù)量最少，檢測精度也高。
當(dāng)所述蓄電池子組中包括偶數(shù)個單體蓄電池時，將所述述檢測點設(shè)置于蓄電池子組的中點，這樣可以獲得最佳的檢測效果。
所述電池檢測單元包括檢測點理想電壓形成電路、檢測點實際電壓檢測電路和檢測點電壓比較電路，這樣，利用蓄電池組自身的電壓形成理想電壓以便與檢測電壓相比較，不需增設(shè)另外的標(biāo)準(zhǔn)蓄電池，也不需增加單片機等器件，實現(xiàn)簡單、成本低。
所述檢測點電壓比較電路包括檢測點電壓正比較電路、檢測點電壓負(fù)比較電路、正比較電壓基準(zhǔn)形成電路、負(fù)比較電壓基準(zhǔn)形成電路；用分立元件進(jìn)一步實現(xiàn)電壓正負(fù)偏離值的比較，進(jìn)一步節(jié)省成本。
所述檢測點實際電壓檢測電路包括一組或多組相串聯(lián)的保護(hù)二極管，可防止電極接反時對電路造成損壞。
中點電壓檢測補償電路則可以補償上述保護(hù)二極管所帶來的電壓變化。
所述正比較電壓基準(zhǔn)形成電路和負(fù)比較電壓基準(zhǔn)形成電路的具體電路形式使得本發(fā)明可以以最簡單的形式產(chǎn)生檢測點理想電壓的正向和負(fù)向最大允許偏離值。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的一種蓄電池檢測示意圖。
圖2A、2B、2C、2D是本發(fā)明幾種實施例的原理示意圖。
圖3A是本發(fā)明檢測單元實施例示意圖。
圖3B是本發(fā)明檢測單元另一種實施例示意圖。
圖3C是本發(fā)明檢測單元另一種實施例示意圖。
圖4A是本發(fā)明檢測單元實施例的具體電路圖的第一部分；圖4B是本發(fā)明檢測單元實施例的具體電路圖的第二部分；圖4C是本發(fā)明檢測單元實施例的具體電路圖的第三部分。
具體實施方式下面通過具體的實施例并結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
本發(fā)明主要的特點是通過檢測每組蓄電池子組中數(shù)量比單體蓄電池少得多的檢測點電壓來判斷該電池子組故障。當(dāng)檢測到蓄電池子組故障時，通過告警干接點進(jìn)行告警。每組蓄電池子組最少只需接三根線，該方案簡單實用，成本低。具體接線圖如圖2A-2D所示。
實施例一圖2A是實施例一的原理示意圖，它包括電池檢測單元30和一組或多組相互并聯(lián)的蓄電池子組20，其中每個蓄電池子組20包括多個相串聯(lián)的單體蓄電池；電池檢測單元30用于根據(jù)每個蓄電池子組20的檢測點電壓檢測該蓄電池子組的狀態(tài)，它包括一個或多個檢測電壓輸入端，分別與各個蓄電池子組的檢測點電壓輸出端26相連；檢測點設(shè)置于蓄電池子組的中點處(蓄電池子組中含有偶數(shù)個單體蓄電池，因此可以有真正的中點)。此時每組蓄電池子組最少只需接三根線。
圖3A所示是本實施例的電池檢測單元30的方框示意圖，它包括檢測點理想電壓形成電路32、中點電壓檢測補償電路33、檢測點實際電壓檢測電路34、檢測點電壓比較電路36和告警輸出電路38，檢測點電壓比較電路36的輸出端與告警輸出電路38相連，其輸入端分別與中點電壓檢測補償電路33、檢測點實際電壓檢測電路34相連；中點電壓檢測補償電路33的輸入端與檢測點理想電壓形成電路32相連，檢測點理想電壓形成電路32輸入端與蓄電池組的端電壓輸入端相連，檢測點實際電壓檢測電路34與檢測點相連。
圖3B是圖3A中檢測點電壓比較電路36進(jìn)一步細(xì)化后的方框圖，檢測點電壓比較電路36包括檢測點電壓正比較電路36A、檢測點電壓負(fù)比較電路36B、正比較電壓基準(zhǔn)形成電路36C、負(fù)比較電壓基準(zhǔn)形成電路36D；正比較電壓基準(zhǔn)形成電路36C、負(fù)比較電壓基準(zhǔn)形成電路36D分別與中點電壓檢測補償電路33相連，而中點電壓檢測補償電路33的輸入端則與檢測點理想電壓形成電路32相連，用于形成檢測點理想電壓的正向和負(fù)向最大允許值，其輸出端分別與檢測點電壓正比較電路36A和檢測點電壓負(fù)比較電路36B相連。
注意圖3A和圖3B也可以看成是兩個不同的實施例，其中圖3A是直接比較，圖3B是先產(chǎn)生正負(fù)比較基準(zhǔn)，然后再進(jìn)行比較。
圖3C是另一種方案圖3A中檢測點電壓比較電路36進(jìn)一步細(xì)化后的方框圖，與圖3B不同的是，正比較電壓基準(zhǔn)形成電路36C與中點電壓檢測補償電路33相連，而負(fù)比較電壓基準(zhǔn)形成電路36D與正比較電壓基準(zhǔn)形成電路36C相連，也就是說，負(fù)比較電壓基準(zhǔn)是通過正比較電壓基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生的，下述圖4B中就是采用此種接法。
如圖4A所示，檢測點實際電壓檢測電路34包括一組或多組(其組數(shù)與蓄電池子組的組數(shù)相同)相串聯(lián)的保護(hù)二極管D6-D13，其串聯(lián)接點接其中一組蓄電池子組的檢測點，圖4A中是通過接線端子J2、J3接入的。之所以采用二極管，主要是為了防止電極接反所帶來的損害。但接上二極管后，造成檢測的實際電壓與真正的實際電壓不一致，相差0.7V，每組二極管串聯(lián)后其陽極端比中點實際電壓大0.7V(圖4A中Vmini，接負(fù)比較電壓基準(zhǔn)形成電路36D)，陰極端比中點實際電壓小0.7V(圖4A中Vmax，接正比較電壓基準(zhǔn)形成電路36C)，因而需要在形成理想中點電壓時也做相應(yīng)的補償，這就是圖3B中中點電壓補償電路33所起的作用，下面將進(jìn)一步解釋。
如圖4A所示，電池組端電壓通過電阻R2，R3，D1形成24VDC的電壓，Q1，Q2與R2，R3，D1形成一個電壓跟隨器，作為本電路的輔助電源。電池組端電壓是通過接線端子J1接入的。
如圖4B所示，檢測點理想電壓形成電路32包括串聯(lián)后接于蓄電池組端電壓輸出端22、24的兩個或多個分壓電阻R8、R9，檢測點理想電壓形成于分壓電阻R8、R9的一個串聯(lián)接點上。中點電壓檢測補償電路33包括與分壓電阻R8、R9相串聯(lián)的補償二極管D14、D15以及運放U1。圖3B中的中點電壓檢測補償電路33是通過D14、D15、U1形成的電壓跟隨器來補償在實際檢測中點電壓時出現(xiàn)的正負(fù)0.7V的二極管的管壓降。
如圖4B所示，正比較電壓基準(zhǔn)形成電路36C包括一組相串聯(lián)的電阻基準(zhǔn)R11-R16和多段開關(guān)SW1，多段開關(guān)SW1的多個輸入端分別與基準(zhǔn)電阻R11-R16的各個串聯(lián)節(jié)點相連，其輸出端用于產(chǎn)生檢測點理想電壓的正向最大允許偏離值；負(fù)比較電壓基準(zhǔn)形成電路36D包括反相器U2，它的輸入端與多段開關(guān)SW1的輸出端相連，其輸出端用于產(chǎn)生檢測點理想電壓的正向最大允許偏離值。
如圖4C所示，是告警燈和告警信號輸出部分示意圖。
本實施例的操作原理如下當(dāng)蓄電池子組出現(xiàn)斷路和短路故障時或者蓄電池子組中某節(jié)電池出現(xiàn)故障時，該蓄電池子組的中點電壓就會出現(xiàn)偏離。該電路通過檢測四組蓄電池子組的中點電壓與中點理想電壓相比較，當(dāng)偏離值達(dá)到一定程度時就認(rèn)為該蓄電池子組出現(xiàn)故障，從而驅(qū)動告警繼電器進(jìn)行告警。偏離值可以進(jìn)行調(diào)節(jié)(例如本實施例中正比較電壓基準(zhǔn)形成電路36C和負(fù)比較電壓基準(zhǔn)形成電路36D就是用于對偏離值進(jìn)行預(yù)設(shè))。
檢測點除可以設(shè)置于蓄電池子組的中點處外，還可以有以下變通的設(shè)置實施例二如圖2B、2C所示，每個蓄電池子組20仍然是僅包括一個檢測點，設(shè)置在位于靠近蓄電池子組的中點而遠(yuǎn)離蓄電池組的端電壓輸出端的節(jié)點處，而非嚴(yán)格位于中點(當(dāng)單體蓄電池個數(shù)為奇數(shù)個時，將不存在嚴(yán)格的中點，本實施例就尤其有用)。
按照實施例一、二，可以實現(xiàn)以最少的接線對蓄電池進(jìn)行實時檢測，其原因解釋如下(1)由于蓄電池組是一個或多個蓄電池子組和通信電源并聯(lián)工作的，其中一組蓄電池子組出現(xiàn)故障時其蓄電池組端電壓仍可以保持不變，因此單純檢測蓄電池組端電壓是無法實現(xiàn)檢測目的的。
(2)同樣，當(dāng)其中一個蓄電池子組出現(xiàn)故障時，它不但不能影整個蓄電池組的端電壓，它也不能影響其鄰近的或其他的蓄電池子組的工作，因此，只檢測部分蓄電池子組的電壓是不夠的。
(3)由上可知，要想對蓄電池組進(jìn)行實時檢測，需要對每個蓄電池子組進(jìn)行檢測。
(4)本實施例在每個蓄電池子組中只設(shè)置了一個檢測點，因此可以實現(xiàn)以最少的接線對蓄電池進(jìn)行實時檢測。也就是說，要實現(xiàn)對蓄電池進(jìn)行實時檢測，接線不能再少了。
實施例三如圖2D所示，在每個蓄電池子組中，檢測點不只一個，設(shè)置于蓄電池子組中單體蓄電池的串聯(lián)節(jié)點處，檢測點與檢測點之間至少間隔兩個單體蓄電池、或者檢測點與端電壓輸出端22、24中的至少一個之間至少間隔兩個單體蓄電池。這樣做的優(yōu)點是出現(xiàn)故障時可以更進(jìn)一步定位出故障在蓄電池子組中的位置，而不象實施例一那樣，只定位出是哪組蓄電池子組出現(xiàn)了故障。
但正如前面，蓄電池檢測的目的是發(fā)現(xiàn)故障，只要發(fā)現(xiàn)了故障，剩下的問題一一確定故障位置和后續(xù)處置就很容易處理了。因此，對比而言，發(fā)現(xiàn)故障要比定位故障位置重要得多，而實施例一、二用最少的接線實現(xiàn)了這一點，可見，三個實施例各自有其獨特的優(yōu)越性。
權(quán)利要求
1.一種帶有檢測單元的蓄電池組，包括電池檢測單元(30)和一組或多組相互并聯(lián)的蓄電池子組(20)，其中每個蓄電池子組(20)包括多個相串聯(lián)的單體蓄電池；其特征是所述電池檢測單元(30)用于根據(jù)每個蓄電池子組(20)的檢測點電壓檢測該蓄電池子組的狀態(tài)，它包括一個或多個檢測電壓輸入端，分別與各個蓄電池子組的檢測點電壓輸出端(26)相連；所述檢測點設(shè)置于蓄電池子組中單體蓄電池的串聯(lián)節(jié)點處，檢測點與檢測點之間至少間隔兩個單體蓄電池、或者檢測點與至少一個端電壓輸出端(22、24)之間間隔至少兩個單體蓄電池。
2.如權(quán)利要求1所述的帶有檢測單元的蓄電池組，其特征是每個蓄電池子組(20)僅包括一個檢測點，設(shè)置在位于靠近蓄電池子組的中點而遠(yuǎn)離蓄電池組的端電壓輸出端的節(jié)點處。
3.如權(quán)利要求2所述的帶有檢測單元的蓄電池組，其特征是所述蓄電池子組(20)中包括偶數(shù)個單體蓄電池，所述述檢測點是蓄電池子組的中點。
4.如權(quán)利要求1所述的帶有檢測單元的蓄電池組，其特征是所述電池檢測單元(30)包括檢測點理想電壓形成電路(32)、中點電壓檢測補償電路(33)、檢測點實際電壓檢測電路(34)和檢測點電壓比較電路(36)，所述中點電壓檢測補償電路(33)的輸入端與檢測點理想電壓形成電路(32)的輸出端相連，所述檢測點電壓比較電路(36)的輸入端分別與中點電壓檢測補償電路(33)輸出端、檢測點實際電壓檢測電路(34)輸出端相連；所述檢測點理想電壓形成電路(32)輸入端與蓄電池組的端電壓輸入端相連，所述檢測點實際電壓檢測電路(34)輸入端與檢測點相連。
5.如權(quán)利要求4所述的帶有檢測單元的蓄電池組，其特征是所述檢測點電壓比較電路(36)包括檢測點電壓正比較電路(36A)、檢測點電壓負(fù)比較電路(36B)、正比較電壓基準(zhǔn)形成電路(36C)、負(fù)比較電壓基準(zhǔn)形成電路(36D)；所述正比較電壓基準(zhǔn)形成電路(36C)和負(fù)比較電壓基準(zhǔn)形成電路(36D)的輸入端分別與中點電壓檢測補償電路(33)的輸出端相連，用于形成檢測點理想電壓的正向和負(fù)向最大允許值，其輸出端分別與所述檢測點電壓正比較電路(36A)和檢測點電壓負(fù)比較電路(36B)相連。
6.如權(quán)利要求4所述的帶有檢測單元的蓄電池組，其特征是所述檢測點電壓比較電路(36)包括檢測點電壓正比較電路(36A)、檢測點電壓負(fù)比較電路(36B)、正比較電壓基準(zhǔn)形成電路(36C)、負(fù)比較電壓基準(zhǔn)形成電路(36D)；所述正比較電壓基準(zhǔn)形成電路(36C)與中點電壓檢測補償電路(33)的輸出端相連，用于形成檢測點理想電壓的正向最大允許值，所述負(fù)比較電壓基準(zhǔn)形成電路(36D)的輸入端與正比較電壓基準(zhǔn)形成電路(36C)的輸出端相連，用于形成檢測點理想電壓的負(fù)向最大允許值，所述正比較電壓基準(zhǔn)形成電路(36C)和負(fù)比較電壓基準(zhǔn)形成電路(36D)的輸出端分別與所述檢測點電壓正比較電路(36A)和檢測點電壓負(fù)比較電路(36B)相連。
7.如權(quán)利要求6所述的帶有檢測單元的蓄電池組，其特征是所述檢測點實際電壓檢測電路(34)包括一組或多組相串聯(lián)的保護(hù)二極管(D6-D13)，每組二極管串聯(lián)后其陽極接負(fù)比較電壓基準(zhǔn)形成電路(36D)，陰極接正比較電壓基準(zhǔn)形成電路(36C)，其串聯(lián)接點接其中一組蓄電池子組的檢測點；所述檢測點理想電壓形成電路(32)包括串聯(lián)后接于蓄電池組端電壓輸出端(22、24)的兩個或多個分壓電阻(R8、R9)，所述檢測點理想電壓形成于分壓電阻(R8、R9)的一個串聯(lián)接點上。
8.如權(quán)利要求5或6所述的帶有檢測單元的蓄電池組，其特征是所述中點電壓檢測補償電路(33)包括補償二極管(D14、D15)和運算放大器(U1)。
9.如權(quán)利要求8所述的帶有檢測單元的蓄電池組，其特征是所述正比較電壓基準(zhǔn)形成電路(36C)包括一組相串聯(lián)的基準(zhǔn)電阻(R11-R16)和多段開關(guān)(SW1)，所述多段開關(guān)(SW1)的多個輸入端分別與基準(zhǔn)電阻(R11-R16)的各個串聯(lián)節(jié)點相連，所述多段開關(guān)(SW1)的輸出端用于產(chǎn)生檢測點理想電壓的正向最大允許偏離值；所述負(fù)比較電壓基準(zhǔn)形成電路(36D)包括反相器(U2)，反相器(U2)的輸入端與多段開關(guān)(SW1)的輸出端相連，反相器(U2)輸出端用于產(chǎn)生檢測點理想電壓的正向最大允許偏離值。
全文摘要
本發(fā)明公開一種帶有檢測單元的蓄電池組，包括電池檢測單元和一組或多組相互并聯(lián)的蓄電池子組，其中每個蓄電池子組包括多個相串聯(lián)的單體蓄電池；其特征是所述電池檢測單元用于根據(jù)每個蓄電池子組的檢測點電壓檢測該蓄電池子組的狀態(tài)，它包括一個或多個檢測電壓輸入端，分別與各個蓄電池子組的檢測點電壓輸出端相連；所述檢測點設(shè)置于蓄電池子組中單體蓄電池的串聯(lián)節(jié)點處，檢測點與檢測點之間至少間隔兩個單體蓄電池、或者檢測點至少與一個端電壓輸出端之間至少間隔兩個單體蓄電池。由于每個蓄電池子組中最少可以只設(shè)置一個檢測點，這樣就以最少的接線實現(xiàn)對蓄電池的實時檢測，而且還可以把單體蓄電池之間連接部位的故障一并檢測出來。
文檔編號G01R31/36GK1747223SQ20041004066
公開日2006年3月15日 申請日期2004年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月8日
發(fā)明者蔣瑋 申請人:艾默生網(wǎng)絡(luò)能源有限公司