专利名称：信令系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及信令系统。本发明可应用于用于监视和/或控制工业蓄电池组的单元电池的系统中。
工业蓄电池组包括能以各种串联与串-并联组合电连接的许多可充电蓄电池组单元电池，以提供具有所需输出电压的可充电蓄电池组。为了给蓄电池组充电，电流以这些单元电池工作时电流的相反方向流过这些单元电池。具有可获得的许多不同类型的蓄电池组单元电池，但工业应用中最常用的蓄电池组是铅酸蓄电池组单元电池(每个单元电池提供2伏)，和镍镉(Nicad)蓄电池组单元电池(每个单元电池提供1.2伏)。
蓄电池组通常用作诸如海上油井、电站等的大工业设备中重要系统的备用电源。由于在主生成器有故障的情况中提供蓄电池组作为备用电源，所以必须不断地监视与维护这些蓄电池组，以使之对于预定的最少时间能将它们供电给该重要系统。
已建议了总体上监视蓄电池组并提供蓄电池组电压的指示的许多蓄电池组监视系统。然而，只建议很少一些系统也能监视组成蓄电池组的各个单元电池。这些系统使用许多监视设备，其中一些监视设备由它们监视的蓄电池组单元电池供电并将表示该单元电池电压的状态信息发回给总体监视此蓄电池组的中央蓄电池组监视系统。
然而，由于这些单元电池串联连接并由于每个单元电池监视设备由它正在监视的单元电池供电，所以每个单元电池监视设备的地或基准电压是不同的。例如，在具有串联连接的60个铅酸单元电池的工业蓄电池组中，第五单元电池的负端(即，地)将在大约8伏的电位上并且正端将在大约10伏的电位上，而第七单元电池的负端将在大约12伏的电位上并且正端将在大约14伏的电位上。这导致单元电池监视设备得相互进行电隔离并与中央蓄电池组监视系统进行电隔离的本领域中的共同错觉。
在公知的单元电池监视系统中，每个单元电池独立链接到中央监视系统上它自己的电隔离输入端。此系统所具有的问题是需要大量的连接器来将各个单元电池监视设备链接到此中央监视系统。结果，实际上，很少将其用于蓄电池组单元电池的永久实时监视。
在另一公知的单元电池监视系统中，每个单元电池监视设备以菊花链结构或利用监视设备之间的光链路或利用没有DC路径的变压器串联连接到其相邻设备。此系统具有的问题是操作每个单元电池监视设备要求电-光与光-电变换器或调制器与解调器，这由于此附加电路要求来自此单元电池更多的能量而使之相对昂贵且效率低。
因此需要提供能监视与报告蓄电池组的单元电池状态但消耗它正在监视的单元电池的最少能量的一种简单单元电池监视设备。
本发明者认识到有可能使用简单的电子部件使单元电池监视设备操作在不同的电压上并因此无需各个单元电池监视设备与中央监视系统之间的电隔离。
本申请人对使用许多单元电池信令设备的PCT/GB98/00170中的这个问题提出一种解决方案，每个设备利用相应的一个或多个蓄电池组单元电池和以菊花链结构连接这些单元电池信令设备的通信链路供电，并且其中每个单元电池信令设备包括DC电平移动电路，此电路可用于接收从相邻单元电池信令设备中发送的信号、移动接收信号的DC电平并输出该电平移动的信号，以便传输给下一个单元电池信令设备。作为合适的DC电平移动电路，本申请特别建议电压比较器。然而，使用这样的电压比较器来移动DC电平在相邻单元电池信令设备之间具有大的电压电平差或具有大量的串联连接的单元电池信令设备时是不实际的。
根据一个方面，本发明提供一种信令系统，包括第一与第二信令设备，和其中通过改变第一信令设备的输出端的阻抗并通过检测第二信令设备中阻抗的变化从第一信令设备中发送信号给第二信令设备。通过以这种方式发送信号，能将这些信令设备链接在一起而无需其间的电隔离。此信令系统能用作蓄电池组监视和/或控制系统的部分，用于监视和/或控制多个串联连接的蓄电池组单元电池。在这种情况中，由于无需这些信令设备之间的电隔离，所以通信链路能是简单的一条布线的通信总线。
最好，每个信令设备能从通信链路中接收通信并发送通信给通信链路，以使这些设备例如能与蓄电池组监视和/或控制系统通信。在这种情况中，每个单元电池信令设备能包括其阻抗能根据要发送给相邻单元电池信令设备的信号而改变的输出端和用于检测另一单元电池信令设备的输出端的变化的检测装置以及用于再生由那个另一单元电池信令设备发送的信号的装置。
最好，此输出端包括一个开关，诸如MOSFET，和其中每个信令设备包括用于根据要发送的信号断开与闭合此开关的装置。以这种方式，有可能利用极少的功率消耗将此输出端的阻抗从高阻抗值改变为低阻抗值。
最好，每个信令设备包括用于接收从相邻信令设备中发送的信号的微控制器，以便它能调整用于向前发送给另一单元电池信令设备的发送信号。以这种方式，能减少通过许多信令设备的信号传播引起的错误。
本发明还提供用于上面的信令系统中的一种单元电池信令设备，包括电源输入端，可连接到将给此单元电池信令设备供电的一个或多个单元电池；输出端，用于通过所述通信链路连接到相邻单元电池信令设备；用于根据要发送给所述相邻单元电池信令设备的信号改变所述输出端的阻抗的装置；输入端，用于从另一相邻单元电池信令设备中接收信号；和用于通过所述通信链路与所述输入端检测所述另一相邻单元电池信令设备的输出端的阻抗的变化并用于输出根据所检测的阻抗变化而改变的信号的装置。
本发明还提供一种信令配套元件，包括多个上面定义的单元电池信令设备。此配套元件也可以包括用于串联连接这些单元电池信令设备的通信链路。
本发明也提供一种信令传送方法，包括以下步骤提供第一与第二单元电池信令设备；提供通信链路，用于将所述第一单元电池信令设备的输出端连接到所述第二单元电池信令设备的输入端；利用以下步骤从所述第一单元电池信令设备中发送信号给所述第二单元电池信令设备ⅰ)根据要发送的信号改变所述输出端的阻抗；ⅱ)通过此通信链路与此输入端检测所述输出端的阻抗的变化；和ⅲ)输出根据检测的阻抗变化而改变的一个信号。
本发明现在将仅利用示例结合附图进行描述，其中
图1示意地表示包括串联连接的许多蓄电池组单元电池、用于总体监视此蓄电池组的情况的中央蓄电池组监视系统和用于监视此蓄电池组的单元电池的各个单元电池监视设备的蓄电池组；图2是表示蓄电池组-单元电池电压分布的图表；图3是表示图1所示的中央蓄电池组监视系统的更具体细节的示意图；图4是图1所示的单元电池监视设备之一的示意图；图5示意地表示本发明的第一实施例中相邻单元电池信令设备之间传送信号的方式；图6示意地表示根据第二实施例的单元电池监视设备的形式和此单元电池监视设备连接到相邻单元电池信令设备的方式；图7示意地表示在相邻单元电池信令设备之间能发送信号的一种可选择方式；图8是用于根据本发明的第二实施例的蓄电池组监视系统中的蓄电池组单元电池监视设备的示意图；图9示意地表示包括串联连接的许多蓄电池组单元电池、用于总体控制此蓄电池组的中央蓄电池组控制系统和用于控制此蓄电池组的单元电池的各个蓄电池组单元电池控制器的蓄电池组；图10是图9所示的蓄电池组单元电池控制设备之一的示意图；图11是采用本发明的蓄电池组监视与控制系统中使用的蓄电池组单元电池监视与控制设备的示意图；图12是其中以串-并联结构连接蓄电池组的单元电池的工业蓄电池组的示意图；图13是用于监视多个工业蓄电池组的一种系统的示意图；和图14示意地表示根据本发明的还一实施例的单元电池监视设备的形式和此单元电池监视设备连接到相邻单元电池监视设备的方式。
现在将结合附图1-5描述本发明的第一实施例。图1示意地表示一般利用标号1表示的工业蓄电池组，包括连接的许多铅酸蓄电池组单元电池C1,C2,C3,…,Cn，以使单元电池Ci的负端Ci-连接到前一单元电池Ci-1的正端Ci-1+，并且单元电池Ci的正端Ci+连接到后一单元电池Ci+1的负端Ci+1-，从而第一单元电池C1的负端C1-是此蓄电池组的负端，而最后一个单元电池Cn的正端Cn+是此蓄电池组的正端。由于这些蓄电池组单元电池是铅酸单元电池，所以这些单元电池均提供大约2伏，并且整个蓄电池组的电压将大约为2n伏。图2表示串联的工业蓄电池组的电压特性，表示每个单元电池的端电位对此单元电池的位置。如图所示，此电压特性具有阶梯形状，而每个阶梯具有等于相应的蓄电池组单元电池Ci的电压VCELL的高度。对于工业应用，通常要求120伏的电压。因此，将要求60个串联连接的铅酸或100个串联连接的镍镉蓄电池组单元电池。有时，串联连接的每个单元电池与一个或多个类似单元电池并联连接，以提供冗余度，以便在单个单元电池有故障时此蓄电池组将没有故障。
图1也表示通过连接器4与6利用蓄电池组1供电的中央蓄电池组监视系统3，连接器4与6将中央蓄电池组监视系统3分别连接到蓄电池组1的负端C1-与正端Cn+。此蓄电池组监视系统3根据(通过在此蓄电池组进行充电和后续进行放电的同时监视连接器4与6的蓄电池组电压和电流检测器8检测的从蓄电池组1获取或提供给蓄电池组1的电流所确定的)蓄电池组的充电与放电特性、(温度检测器5输入的)环境温度和(蓄电池组单元电池制造商提供的)有关蓄电池组单元电池的效率特性的信息总体监视工业蓄电池组1的状态。这些监视结果能存储在中央蓄电池组监视系统3中或这些结果能通过电话线路7发送给远端用户(未示出)。
图1所示的每个蓄电池组单元电池Ci也具有蓄电池组单元电池监视设备CMi，分别安装在此单元电池的正端与负端Ci+与Ci-之间的上部，此设备CMi监视单元电池Ci的状态。每个单元电池监视设备CMi由它监视的单元电池Ci供电并利用双线通信链路9与中央蓄电池组监视系统3通信。此通信链路9以菊花链结构将单元电池监视设备CMi串联连接到中央蓄电池组监视系统3，以使从中央蓄电池组监视系统3至单元电池监视设备CMi的通信在一条布线上从左至右沿通信链路9通过，而从单元电池监视设备CMi至中央蓄电池组监视系统3的通信在另一布线上从右至左沿通信链路9通过。每个单元电池监视设备CMi具有它自己的单元电池识别或地址，此识别或地址在此实施例中事先使用安装在此设备中的DIP开关进行设置。这允许通信从中央蓄电池组监视系统3传送至特定的单元电池监视设备并允许此中央蓄电池组监视系统3能识别接收通信的源。
图1所示的蓄电池组监视系统以两种模式进行操作。在第一模式中，中央蓄电池组监视系统3总体监视工业蓄电池组1的情况并依次轮询每个单元电池监视设备CMi。在此模式期间，每个单元电池监视设备CMi监听通信链路9上来自中央蓄电池组监视系统3的通信并在它识别传送给它的通信时应答。在被轮询时，每个单元电池监视设备CMi对相应的蓄电池组单元电池Ci执行许多测试并将测试的结果通过通信链路9返回给中央蓄电池组监视系统3。
在第二操作模式中，中央蓄电池组监视系统3监听通信链路9上来自单元电池监视设备CMi的表示一个蓄电池组单元电池Ci具有故障情况的通信。在此第二操作模式中，每个单元电池监视设备CMi连续监视相应的蓄电池组单元电池Ci，并在检测到故障情况时，检查通信链路9是否空闲而且随后通过通信链路9将合适的消息发回给中央蓄电池组监视系统3。
图3是图1所示的中央蓄电池组监视系统3的示意图。如图所示，此中央蓄电池组监视系统3包括CPU11，此CPU用于控制中央蓄电池组监视系统3的操作。此CPU11通过数据总线12连接到其中存储来自输入检测器的数据并执行测试程序的主存储器13、连接到显示此蓄电池组的当前状态的显示器并连接到用于存储检测器数据与蓄电池组测试结果的大容量存储单元17。此大容量存储单元17能固定在中央蓄电池组监视系统3中，但最好是能取出和输入操作者的个人计算机中以便分析的软磁盘或PCMIA存储卡。操作者也能恢复存储的数据与结果并通过RS-232串行接口18控制此中央蓄电池组监视系统3的设置与初始化。如上所述，不在大容量存储单元17中存储测试结果，而能通过调制解调器21与电话线路7将这些结果发送给远程计算机系统(未示出)以便显示和/或分析。在此实施例中，如果一个蓄电池组单元电池Ci具有故障或如果具有某一其他故障情况，CPU11触发本地告警器23以提醒技术人员蓄电池组1或一个或多个蓄电池组单元电池Ci具有故障。在此实施例中，定义故障及其门限的条件是用户可以定义并事先进行设置的。
此中央蓄电池组监视系统以安时(Ahr)或瓦时(Whr)为单位测量总的蓄电池组容量、实际或剩余蓄电池组容量与总的蓄电池组容量的百分比和整个蓄电池组1的内阻。中央蓄电池组监视系统3也能从通过通信链路9与通信电路19从各个单元电池监视设备CMi接收的数据中测量各个单元电池的内阻。虽然中央蓄电池组监视系统3连续监视蓄电池组1，但检测器数据和其他蓄电池组数据(即，剩余蓄电池组容量等)只周期性地存储在大容量存储单元17中以节省存储空间。此周期事先由用户指定并且在此实施例中设置为10秒。而且，在存储这些样值时，标记时间与日期，以使此蓄电池组充电与放电行为能进行监视并用于检测可能的蓄电池组故障的原因。在此实施例中，要存储的数据也进行滤波，以试图识别和突出重要事件，并且滤波的数据也存储在大容量存储单元17中。什么认为是重要的事件可由用户定义，但例如能是2℃的温度增加或大于1％的总蓄电池组容量的剩余蓄电池组容量的变化。
如上所述，在显示器15上显示蓄电池组的状态数据，即，蓄电池组电压、放电/充电电流、蓄电池组温度和剩余与总的蓄电池组容量。为简明起见，由于不需要连续更新显示器15，所以只使用将存储在大容量存储单元17中的状态数据的样值来更新此显示器。因此，在此实施例中，每10秒更新显示器15。
在此实施例中，中央蓄电池组监视系统3也能控制用于给蓄电池组1充电的蓄电池组充电器(未示出)。特别地，中央蓄电池组监视系统3监视充电电流、剩余蓄电池组容量、环境温度等并控制充电器(未示出)的操作，以便根据蓄电池组1的蓄电池组制造商推荐的特定充电程序给此蓄电池组充电。
由于总的蓄电池组容量也(由于老化)随时间而降低，所以中央蓄电池组监视系统3编程为执行总的蓄电池组容量与蓄电池组内阻的定期(例如，每天或每月)自动测量，这允许中央蓄电池组监视系统3能建立蓄电池组寿命特性的图形并能预测蓄电池组寿命结束和故障情况的早期检测。
图4是更具体表示图1所示的一个单元电池监视设备CMi的示意图。如图所示，此单元电池监视设备CMi包括微控制器31，用于控制单元电池监视设备CMi的操作并用于分析从电压互连检测器33、单元电池电压检测器35、温度检测器37与电解质容量/PH检测器39中接收的检测器数据。
电压互连检测器33通过测量单元电池Ci的每个端子和连接单元电池Ci与其相邻单元电池的相应端连接之间的电位差来测量所监视的单元电池与其相邻单元电池之间的电压降。理想地，在每个端子与相应的端连接之间应没有电压降。然而，由于化学沉积随时间累积在单元电池端子上或由于单元电池故障，单元电池端子与相应连接器之间的电位差有时存在，表示蓄电池组单元电池Ci或与相邻单元电池的互连具有故障。提供单元电池电压检测器5用于检测它正在监视的单元电池Ci的正端Ci+与负端Ci-之间的电位差。温度检测器37检测单元电池Ci位置上的单元电池温度。通过监视每个单元电池Ci的现场温度，有可能迅速识剐未有效操作的有故障单元电池。电解质容量/PH检测器检测它正在监视的蓄电池组单元电池Ci的电解质容量和/或电解质PH。
微控制器31分析从这些检测器输入的数据并监视故障情况而且通过通信链路9报告给中央蓄电池组监视系统3。由于微控制器31处理数字数据并由于从这些检测器接收的信号和从蓄电池组监视系统3接收的消息是模拟信号，所以微控制器31具有内置的模拟-数字变换器(未示出)，以使之能将检测器数据与接收的消息变换为相应的数字信号。为了给单元电池监视设备CMi供电，单元电池Ci的正端Ci+与负端Ci-连接到DC-DC变换器的输入端，此变换器相对Ci的地(等于单元电池Ci的负端Ci-的电压电位)生成电压VCC1，此电压用于给微控制器31和此设备中的其他部件供电，并且此电压在此实施例中是Ci-+3伏。
由于利用通信链路9串联连接这些单元电池监视设备，所以每个单元电池监视设备CMi可用于(ⅰ)在通信链路9的布线9a上接收从中央蓄电池组监视系统3始发的上行链路通信，以便由它自己接收或向前传输给下一个单元电池监视设备CMi；(ⅱ)在通信链路9的布线9b上从单元电池监视设备CMi中接收下行链路通信，以便回传给中央蓄电池组监视系统3；和(ⅲ)在通信链路9的布线9b上将它自己生成的下行链路通信发回给中央蓄电池组监视系统3。
如图4所示，在此实施例中，微控制器31通过布线9a、分压器41与比较器43接收从中央蓄电池组监视系统3中始发的上行链路通信。微控制器31识别从中央蓄电池组监视系统接收的消息是否是发送给它的或是否是向前传输给下一单元电池监视设备CMi+1。如果此消息是发送给当前单元电池监视设备CMi，则微控制器31解码此消息并采取适当的行动。如果接收的消息是用于向前传输的，则微控制器31再生此消息并通过输出方框45将此消息输出到布线9a。在此实施例中，发送的消息是表示数字数据的方波信号。编码这些信号以便纠错，并且微控制器31检查接收消息中的差错。由于微控制器31再生这些消息以便传输给下一单元电池监视设备CMi+1，所以能再同步信号电平转换之间的定时，从而减少沿通信链路9的脉冲传输引起的任何差错。
以类似的方式，从单元电池监视设备CMi+1中接收的下行链路消息通过分压器47与比较器49传送给微控制器31。在此实施例中，所有的下行链路通信回传给中央蓄电池组监视系统3。因此，微控制器31检查接收数据中的差错并在有可能时纠正这些差错。微控制器31随后再生此消息并通过输出方框51将此消息输出到布线9b，以便继续回传给中央蓄电池组监视系统3。
现在将结合图5更具体描述单元电池监视设备之间发送消息的方式。由单元电池监视设备CMi-1的微控制器31重新发送的从中央蓄电池组监视系统3始发的上行链路消息在线路32上提供给MOSFETQ1i-1的门电极。MOSFET Q1i-1的源极连接到单元电池监视设备CMi-1的地Ci-1-，并且漏极通过电阻Rai、Rbi与Rci-1连接到单元电池监视设备CMi中DC/DC变换器57的VCCi输出端。在操作中，当单元电池监视设备CMi-1中的微控制器31在线路32上输出电压低(表示二进制0)时，MOSFET Q1i-1不允许电流从漏极流到源极并因此有效地开路VCCi与Ci- 1-之间的连接。因此，在电压低加到MOSFET Q1i-1的门电极时，大约VCCi的电压在线路34上加到比较器43上。在此比较器中此电压与基准电压Vref1i进行比较。当单元电池监视设备CMi-1的微控制器31在线路32上输出电压高(表示二进制1)时，MOSFET Q1i-1被接通并且电流能从漏极流到源极。因此，电流将从VCCi流过电阻Rai、Rbi与Rci-1流过MOSFET Q1i-1到单元电池监视设备CMi-1的地Ci-1-。结果，VCCi-X伏将在线路34上加到比较器43上，在此比较器中将此电压与基准电压Vref1i进行比较。X的值取决于VCCi与Ci-1-之间的差和电阻Rai、Rbi与Rci-1的值。假定基准电压Vref1i的值在MOSFET Q1i-1接通时与断开时在线路34上加到比较器43上的电压电平之间，比较器43的输出将是与加到单元电池监视设备CMi-1的MOSFET Q1i-1的门电极上的方波信号36的变化同步地在单元电池监视设备CMi的地电位Ci-与VCCi之间变化的方波信号36。因此，在加到单元电池监视设备CMi-1中的MOSFETQ1i-1上的信号变化内编码的消息从单元电池监视设备CMi-1传送给单元电池监视设备CMi。
以类似的方式，用于回送给中央蓄电池组监视系统3的单元电池监视设备CMi中的微控制器31输出的下行链路消息在线路40上加到MOSFET Q1i-1的门电极上。MOSFET Q2i的漏极升到电位VCCi并通过电阻Rai、Rbi与Rci-1将源极连接到单元电池监视设备CMi-1的地电位Ci-1-。在操作中，在单元电池监视设备CMi中的微控制器31在线路40上输出电压低时，MOSFET Q2i不允许电流从漏极流到源极并因此有效地开路VCCi与Ci-1-之间的连接。因此，在将电压低加到MOSFET Q2i的门电极时，近似零伏在线路42上提供给比较器49，在此比较器49中将此电压与基准电压Vref2i-1进行比较。当单元电池监视设备CMi的微控制器31在线路40上输出电压高时，接通MOSFET Q2i并且电流从VCCi通过电阻Rdi、Rei-1与Rfi-1流到单元电池监视设备CMi-1的地Ci-1-。结果，VCCi-Y伏将在线路42上提供给比较器49，在此比较器49中将此电压与基准电压Vref2i-1进行比较。Y的值取决于VCCi与Ci-1-之间的差和电阻Rdi、Rei-1与Rfi-1的值。又假定基准电压Vref2i-1的值在MOSFET Q2i接通与断开时在线路42上加到比较器49上的电压电平之间，比较器49的输出将是与提供给单元电池监视设备CMi的MOSFET Q2i的门电极的信号46的变化同步地在单元电池监视设备CMi-1的地电位Ci-1-与VCCi-1之间变化的方波信号44。因此，在提供给MOSFET Q2i的信号的变化内编码的消息从单元电池监视设备CMi提供给单元电池监视设备CMi-1。
选择每个单元电池监视设备CMi中的电阻Rai-Rfi的值，以便(ⅰ)缓冲单元电池监视设备CMi的输入与输出；(ⅱ)减少单元电池监视设备CMi的功耗；和(ⅲ)根据相邻单元电池监视设备之间的电压差提供必需的分压。
如本领域技术人员将认识到的，用于在单元电池监视设备CMi-1与CMi之间传送上行链路与下行链路数据的上述技术将只在VCCi与Ci-1-之间的差未超过MOSFET开关Q1i-1与Q2i的操作范围时工作。在此实施例中，每个蓄电池组单元电池Ci具有单元电池监视设备CMi，相邻单元电池监视设备的操作电位的差大约为2伏，并且VCCi比单元电池监视设备的地电位大3伏。因此，在此实施例中，VCCi与Ci-1-之间的差大约为5伏。能利用这样的负载操作的MOSFET容易获得。实际上，具有一些商业可获得的能以高达60伏的负载操作的MOSFET。因此，在相邻单元电池监视设备之间发送数据的此技术能用于大多数实际情况中，甚至能用于例如给每个第十蓄电池组单元电池Ci提供一个单元电池监视设备的实施例中。
每个单元电池监视设备CMi以类似方式操作。然而，应注意在此实施例中，第一单元电池监视设备CM1具有与中央蓄电池组监视系统3相同的地或基准电压。因此，在此实施例中，虽然通常提供这些装置以标准化每个单元电池监视设备CMi，但不必使用第一单元电池监视设备CMi的上行链路的分压器41与比较器43，也不必使用下行链路中的输出方框51。同样地，最后一个单元电池监视设备CMn将不发送数据也不从后一单元电池监视设备中接收数据。因此，单元电池监视设备CMn不需要上行链路中的输出方框45也不需要下行链路中的分压器47与比较器49。然而，通常提供这些装置，以使所有的单元电池监视设备CMi是相同的。
上述的蓄电池组监视系统具有以下优点(1)在单元电池监视设备CMi之间或在第一单元电池监视设备CM1与中央蓄电池组监视系统3之间不需要电压隔离。因此，每个单元电池监视设备CMi将只消耗几毫安并且只要求非常便宜和容易获得的DC-DC变换器来将蓄电池组单元电池电压变换为微控制器1所需的电源电压。
(2)由于不要求单元电池监视设备CMi之间的电隔离，所以在单元电池监视设备之间不再需要相对昂贵的电压隔离链路。在所述实施例中，每个单元电池监视设备CMi利用两条布线链接到其相邻设备。蓄电池组监视系统的费用因此是低的并且简化系统安装。
(3)蓄电池组1中所有单元电池Ci的连续监视变得经济与实际，并且在一个或多个蓄电池组单元电池Ci操作不佳或出现故障时能实时通知用户。
(4)每个单元电池Ci的内阻能实时进行确定并且不必将此单元电池从蓄电池组中断开，这是因为中央蓄电池组监视系统3能测量蓄电池组充电与放电电流(这与单元电池电流相同)并能将之与(利用单元电池监视设备确定的)各个单元电池电压相关，以计算每个单元电池的内阻。
(5)每个单元电池监视设备CMi能测量单元电池至单元电池互连上的电压降并表示通常由于随时间累积在单元电池端子上的化学沉积或由于单元电池故障而引起的故障互连情况。
(6)由于每个单元电池监视设备CMi能测量单元电池电压和单元电池温度，所以有可能增加检测有故障单元电池的概率。因此，只在要求时才需要使用工业蓄电池组。
(7)由于每个单元电池监视设备CMi能与其他单元电池监视设备同时读出相应的单元电池电压、单元电池温度等，所以与一次从一个单元电池的现有技术系统相比每个单元电池监视设备产生的数据极少可能被随时出现的负载变化和/或环境温度变化破坏。
现在将描述以类似于第一实施例的方式操作的许多可选择实施例。因此，这些可选择实施例的描述将限于不同于第一实施例的那些特性。
图6表示其中通过串联连接单元电池监视设备的单条通信线路9在相邻单元电池监视设备CMi之间在上行链路以及下行链路上发送消息的一个实施例。如图6所示，每个单元电池监视设备CMi具有与第一实施例相同的分压器41与49、比较器43与47和输出方框45与51。此实施例与第一实施例之间的差别是相邻单元电池监视设备之间的上行链路与下行链路共享一条公共通信线路9，这通过在连接62上将单元电池监视设备CMi中方框51的输出端连接到单元电池监视设备CMi中的分压器41与单元电池监视设备CMi-1中的输出方框45之间的连接并通过在连接64上将单元电池监视设备CMi-1中的分压器49连接到单元电池监视设备CMi中的分压器41与单元电池监视设备CMi-1中的输出方框45之间的连接来实现。
由于相邻单元电池监视设备之间的上行链路与下行链路连接都利用同一线路9，所以单元电池监视设备之间的通信在任何一个给定时间只能在一个方向中进行。为此，在下行链路通信期间，断开MOSFET Q1i-1，以使通过转换MOSFET Q2i的状态发送的消息通过分压器49与比较器47传送到单元电池监视设备CMi-1的微控制器(未示出)中。同样地，对于从例如单元电池监视设备CMi至单元电池监视设备CMi+1的上行链路通信，断开MOSFET Q2i+1，以使输出方框51具有高阻抗并且不影响分压器41的操作。还有，如本领域技术人员将认识到的，为了分压器与输出方框以与第一实施例相同的方式操作，电阻Ra、Rb、Rc与Rf的电阻值和电阻Re与Rd的电阻相比必须相对大。在此实施例中，利用2伏的蓄电池组单元电池电压，Ra=Rb=Rc=Rf=10K欧姆，Rd=Re=2K欧姆，Vref1i=Vref2i=VCCi/2和VCCi=Ci-+5V。如本领域技术人员将认识到的，此实施例的单元电池监视设备能容易地改变为利用任一蓄电池组单元电池电压操作，所要求的唯一改变是电阻值、基准电压值和最大可允许的MOSFET的漏极-源极电压。
如本领域技术人员将认识到的，在上面的实施例中，通过改变将发送消息的单元电池监视设备中的输出方框的输出阻抗并通过检测将接收此消息的单元电池监视设备中的此变化在相邻单元电池监视设备之间发送数据。例如，在将从单元电池监视设备CMi-1发送上行链路消息数据给单元电池监视设备CMi时，根据要发送的数据改变单元电池监视设备CMi-1中输出方框45的阻抗，在将发送电压低时，使输出方框45的阻抗非常高，而在要发送电压高时，使输出方框45的阻抗为相对低，由将接收发送的上行链路消息的单元电池监视设备CMi中的分压器41与比较器43检测输出方框45的这个阻抗变化。如本领域技术人员将认识到的，具有根据要发送的数据改变单元电池监视设备的输出阻抗的各种方式和检测相邻单元电池监视设备中的变化的各种方式。图7表示这些可选择实施例之一。
在图7所示的实施例中，以与第一实施例中改变输出阻抗相同的方式改变单元电池监视设备CMi-1的输出阻抗，但以不同的方式在单元电池监视设备CMi中检测此变化。特别地，在此实施例中，电流检测器48用于检测在单元电池监视设备CMi的VCCi端子与单元电池监视设备CMi-1的地电位Ci-1-之间流动的电流。在操作中，在将电压低加到MOSFET Q1i-1的门电极上时，此MOSFET断开并且没有电流流到线路50。然而，在将电压高加到MOSFET Q1i-1的门电极上时，此MOSFET断开并且电流流过线路50。由电流检测器48检测此电流变化。更特别地，每当具有加到MOSFET Q1i-1的门电极的电压高至电压低的转变时，在电流检测器48中引起电压尖峰信号。如图7所示，为响应提供给MOSFET Q1i-1的上行链路消息数据52，在电流检测器48中引起一串电压尖峰信号53，并将这些信号传送到尖峰信号检测器54，在此检测器54中再生并输出上行链路消息数据52，以便传输给微控制器(未示出)。提供电阻R1与R2，以减少每个单元电池监视设备CMi消耗的功率并且缓冲相应的单元电池监视设备的输入与输出。
在上面的实施例中，MOSFET用作其阻抗能根据要发送的消息数据进行改变的一种设备。如本领域技术人员将认识到的，这些MOSFET能利用任何电子开关(固态继电器、电-机械继电器、J-FET、晶体管等)来替代并且在其中上行链路与下行链路消息由微控制器接收并转发的实施例中能一起被省略，这是因为微控制器的输出管脚的输出阻抗根据它是在输出电压高还是在输出电压低而变化。因此，例如，单元电池监视设备CMi-1中微控制器的输出管脚能直接连接到单元电池监视设备CMi中的分压器41。然而，这样的实施例不是优选的，这是因为加到相邻单元电池监视设备的输出管脚上的电压能损坏此微控制器。
在上面的实施例中，每个单元电池监视设备CMi具有微控制器31，用于从中央蓄电池组监视系统3中接收消息、用于分析来自各个检测器的数据并用于通过通信链路9将数据发回给中央蓄电池组监视系统3。图8示意地表示不使用微控制器31的第二实施例的可选择单元电池监视设备CMi。
特别地，如图8所示，每个单元电池监视设备CMi包括从单元电池电压检测器35与温度检测器37中接收检测器信号并在线路73上输出根据接收的检测器信号变化的信号的信号发生器71。此信号发生器71可以包括输出其频率根据例如从单元电池电压检测器35中输入的电压而变化的交流信号的压控振荡器。
从信号发生器71输出的信号提供给其阻抗根据从信号发生器71输出的信号而变化的可变阻抗设备77。可变阻抗设备77的阻抗变化利用单元电池监视设备CMi进行检测，从而再生信号发生器71发送的信号。为了能从单元电池监视设备CMi+1中接收消息以便传回给中央蓄电池组监视系统3，如图8所示，每个单元电池监视设备CMi也包括阻抗监视器78，此监视器检测它从中再生从单元电池监视设备CMi+1中发送的消息的单元电池监视设备CMi+1中可变阻抗设备77的阻抗变化。此再生的消息随后通过线路79提供给可变阻抗设备77，以便继续传输给单元电池监视设备CMi-1。与第一实施例中一样，每个单元电池监视设备CMi由它正在监视的单元电池Ci供电，这利用分别连接到输入端74与76的连接Ci+与Ci-表示在图8中。
在上面的实施例中，所述系统是蓄电池组监视系统，图9示意地表示第三实施例，这是用于控制工业蓄电池组的单元电池的控制系统。如图所示，除了中央蓄电池组监视系统3现在是中央蓄电池组控制系统80和单元电池监视设备CMi现在是蓄电池组单元电池控制设备CCi之外，此控制系统具有类似于图1所示的蓄电池组监视系统的结构。与图1的监视系统中一样，中央蓄电池组控制系统80通过通信链路9与每个单元电池控制设备CCi通信。
图10示意地表示图9中所示的蓄电池组单元电池控制设备CCi之一。每个单元电池控制设备CCi用于控制相应的蓄电池组单元电池Ci中酸与水的配比，以响应从中央蓄电池组控制系统80中接收的合适的控制信号。与第一实施例中一样，每个单元电池控制设备CCi由它将控制的单元电池供电，如利用分另加到输入电源端子81与83的输入Ci+与Ci-所示。在此实施例中，每个单元电池控制设备CCi安排为从中央蓄电池组控制系统(未示出)中接收消息，但不发回消息。因此，在此实施例中只要求单线通信链路9。在操作中，单元电池控制设备CCi-1的输出阻抗的变化由从中再生上行链路消息数据的阻抗检测器78来检测。在此实施例中，不在线连接微控制器91。换句话说，再生的上行链路消息数据不由微控制器91进行解码和随后进行再生以便往前传输。相反地，阻抗监视器78再生的上行链路消息数据直接用于改变可变阻抗设备77的阻抗，以便将上行链路消息数据发送到下一单元电池控制设备CCi+1上。微控制器91监视利用连接93接收的消息并在接收的信号是传送给它的信号时输出合适的控制信号到输出端95与97。输出到端子95与97的控制信号用于分别控制电子管99与101的位置，以控制从水容器103与酸容器105加到蓄电池组单元电池Ci的水与酸的量。微控制器91结合从电解质容量/PH检测器39接收的检测器信号确定要增加的水与酸的量。如本领域技术人员将认识到的，不使微控制器91在线的优点是利用最小的延迟沿通信链路9发送消息。然而，缺点是在这些消息从一个单元电池控制设备传送到下一设备并且不对在相邻单元电池控制设备之间发送的消息数据执行纠错时此系统变得易于受电压变换的失同步引起的差错的影响。
在上面的实施例中，提供总体监视或控制系统的中央蓄电池组监视系统或中央蓄电池组控制系统。图11示意地表示能用于组合的蓄电池组控制与监视系统中的单元电池监视与控制设备CM&Ci，其中没有中央蓄电池组监视与控制系统，并且其中每个单元电池监视与控制设备CM&Ci直接和其他的单元电池监视与控制设备通信。如其他实施例中一样，每个单元电池监视与控制设备CM&Ci由它正在监视与控制的单元电池供电，如利用分别加到输入端115与117上的输入Ci+与Ci-所示。如图11所示，每个单元电池监视与控制设备CM&Ci包括微控制器11，此微控制器从温度检测器37中接收检测器数据并输出控制数据到输出端113，以便例如控制安装在相应单元电池Ci上的液晶显示器(未示出)。
在此实施例中，上行链路数据由阻抗监视器78a再生并随后传送给可变阻抗设备77a，以便向前传输给单元电池监视与控制设备CM&Ci+1。同样地，下行链路消息数据由阻抗监视器78b再生并传送给单元电池监视与控制设备CM&Ci-1。如图所示，在此实施例中，微控制器111利用连接123与125脱机连接到上行链路与下行链路，以便每个单元电池监视与控制设备CM&Ci能从其他的单元电池监视与控制设备中接收数据并发送数据给其他的单元电池监视与控制设备。
现在将描述能对上述实施例进行的各种修改。
在第一实施例中，单元电池监视设备用于监视蓄电池组的每个单元电池。在较便宜的实施例中，每个单元电池监视设备CMi能用于监视两个或多个串联连接的蓄电池组单元电池C1。
在上述实施例中，串联连接这些单元电池。有可能以串-并或梯形结构连接蓄电池组单元电池Ci。图12表示这样的蓄电池组单元电池的互连，其中单元电池Cia与单元电池Cib并联连接，并且并联组合CiB与Cib串联连接，其中i=1-n。在图12所示的结构中，单个单元电池监视设备CMi用于监视每个蓄电池组单元电池并且通信链路9将CMia连接到CMib并将CMib连接到CMi+ia，等等。可选择地，单个单元电池监视设备能用于监视蓄电池组单元电池Cia与Cib的每个并联组合。另外，能并联连接多于两个的蓄电池组单元电池。
在上面的实施例中，在通信链路9的零伏基准电压端提供中央蓄电池组监视和/或控制系统。可选择地，中央蓄电池组监视和/和控制系统能连接在通信链路9的高基准电压端上。还可选择地，中央蓄电池组监视和/或控制系统能连接在两端上，从而形成环行通信路径，在此路径中通过单元电池监视/控制设备在一个方向中发送消息给蓄电池组监视/控制系统和从此系统中接收消息。因此，根据沿通信链路9向上还是向下发送消息，每个单元电池监视/控制设备只需要上行或下行链路。
在上述实施例中，通信链路9包括一条或两条布线。如本领域技术人员将认识到的，通信链路9可以包括任意数量的布线，沿这些布线能并行发送数据。
在上面的实施例中，提供单独的中央蓄电池组监视系统或中央蓄电池组控制系统。在可选择的实施例中，组合的蓄电池组监视与控制系统能用于监视与控制此蓄电池组。
在上述实施例中，由中央蓄电池组监视和/或控制系统监视和/或控制包括多个蓄电池组单元电池的单个蓄电池组。图13表示一个可选择实施例，其中提供多个蓄电池组Bi，并且其中每个蓄电池组Bi由通过数据总线153与远端操作者的终端151通信的它自己的中央蓄电池组监视系统BMi来监视。此数据总线153可以是专用数据链路或能是公用电话交换机。在操作中，每个中央蓄电池组监视系统BMi监视相应的蓄电池组Bi并将其状态报告给远端操作者的终端151，其中由人类操作者监视每个蓄电池组的情况。也能提供类似的系统来控制或监视与控制多个蓄电池组。
在上面的实施例中，单元电池信令设备以菊花链结构串联连接，而每个单元电池信令设备在串行通信链路中的位置对应于在蓄电池组单元电池的串联连接中给此单元电池信令设备供电的单元电池的位置，这不是必要的。这些单元电池信令设备能相对蓄电池组单元电池的串联连接以任意串联结构进行连接，这是因为MOSFET开关Q1与Q2以相同方式操作而不管加在其漏极与源极上的电压负载如何。然而，在这种情况中，每个单元电池监视/控制设备中电阻Ra-Rf的值将是不同的，并且将选择这些电阻值，以提供涉及通信链路中相邻单元电池监视设备之间电压差的必需的分压。
在上面的实施例中，提供独立的通信线路9用于串联连接单元电池信令设备。图14表示一个实施例，其中使用用于串联连接蓄电池组单元电池的连接来在相邻单元电池监视设备CMi之间提供通信链路。如图所示，每个单元电池监视设备CMi包括微控制器31，用于控制单元电池监视设备CMi的操作并用于分析从蓄电池组单元电池检测器33中接收的检测器数据(这例如能检测监视的单元电池与其相邻单元电池之间的电压降、监视的单元电池上的本地温度、监视的蓄电池组单元电池的电解质容量/PH等)；频率电压变换器，用于将从中央蓄电池组监视单元3接收的数据变换为合适的数据脉冲，以便发送给微控制器31；电压-频率变换器37，用于将从微控制器31中发送的数据变换为适于发回此中央蓄电池组监视单元3的信号。如图14所示，每个单元电池监视设备CMi的频率-电压变换器35与电压-频率变换器37连接在给此单元电池监视设备CMi供电的蓄电池组单元电池Ci的电源输入端Ci-与Ci+上。
在操作中，微控制器31分析从检测器33输入的数据并监视故障情况而且通过电压-频率变换器37、连接器9和任何中间单元电池监视设备报告给中央蓄电池组监视系统3。在此实施例中，由微控制器31输出给电压-频率变换器37的数据用于调制输出给连接器9的载波信号的频率。在此实施例中，选择使用的载波信号的中心频率，以使电解质对发送的信号呈现非常高的阻抗，以致这些信号从一个单元电池监视设备传送给下一单元电池监视设备而不穿过电解质。在此实施例中，使用具有无线电频率范围中的频率的载波信号。
以类似的方式，由中央蓄电池组监视系统3发送的信号由频率-电压变换器35接收与解调并随后将解调的数据传送给微控制器31。如果来自中央蓄电池组监视系统3的消息不是发送给那个单元电池监视设备，则微控制器重复将此数据输出给电压-频率变换器37，此变换器37再生调制的载波信号以便向前传输给下一单元电池监视设备。
为了给单元电池监视设备CMi供电，单元电池Ci的正端Ci+与负端Ci-连接到DC-DC变换器57的输入端，此变换器57相对单元电池Ci的地(这等于单元电池Ci的负端Ci-的电压电位)生成电压VCCi，此电压用于给微控制器31、频率-电压变换器35和电压-频率变换器37供电。
每个单元电池监视设备执行的检测和中央蓄电池组监视单元执行的处理的更具体描述能在申请人的早期国际申请WO98/32181中找到，此国际申请的内容引入在此作为参考。
如本领域技术人员将认识到的，此实施例中所述的单元电池监视系统的优点是中央监视单元3与每个单元电池监视设备CMi之间的通信使用串联连接蓄电池组单元电池的现有铜线来实现。在申请人的早期国际申请WO98/32181中，要求一条或多条独立的布线来提供将单元电池监视设备CMi连接到中央蓄电池组监视单元3的独立通信链路。利用上述的实施例，虽然在每个监视设备中要求信号调制器与解调器，但不需要这些附加的布线。
现在将描述以类似于上面实施例的方式操作的许多可选择实施例。因此，这些可选择实施例的描述将限于不同于第一实施例的特性。
在上面的实施例中，根据要由单元电池监视设备发送的数据调制载波信号的频率。在一个可选择实施例中，能利用数据调制载波电流的相位或幅度。
在上面的实施例中，由中央蓄电池组监视单元3发送的信号从一个单元电池监视设备CMi传送到下一单元电池监视设备，直至由合适的单元电池监视设备接收此消息。同样地，从一个单元电池监视设备CMi返回至中央蓄电池组监视系统3的通信通过相邻单元电池的微控制器回到中央蓄电池组监视系统3，这是因为选择使用的载波信号的频率，以使此信号不通过每个单元电池的电解质。在一个可选择实施例中，有可能使用能穿过每个蓄电池组单元电池的电解质的载波信号频率。在这样的实施例中，无需每个单元电池监视设备CMi重发此消息给下一个单元电池监视设备，这是因为所有的单元电池监视设备将同时从中央蓄电池组监视系统中接收通信。因此，每个单元电池监视设备将只得在抛弃其他通信的同时监听发送给它自己的通信并将它自己的数据发回给中央蓄电池组监视系统3。
本发明不利用上述的示例性实施例进行限制，并且各种其他修改与实施例对于本领域技术人员将是显而易见的。
权利要求
1．用于与多个串联连接的蓄电池组单元电池一起使用的一种信令系统，包括第一与第二单元电池信令设备，每个信令设备利用所述多个蓄电池组单元电池之中相应的一个或多个单元电池供电；和通信链路，用于将所述第一单元电池信令设备的输出端连接到所述第二单元电池信令设备的输入端；其特征在于，所述第一单元电池信令设备包括用于根据要发送的信号改变所述输出端的阻抗的装置，并且所述第二单元电池信令设备包括用于通过所述通信链路与所述输入端检测所述输出端的阻抗变化并用于输出根据检测的阻抗变化而改变的一个信号。
2．根据权利要求1的信令系统，其中所述输出端包括一个开关，和其中所述第一信令设备包括用于根据要发送的信号断开与闭合所述开关的装置。
3．根据权利要求2的信令系统，其中所述开关包括一个晶体管。
4．根据任何一个前面权利要求的信令系统，其中所述第二信令设备包括用于连接到所述输入端的电压源，和其中所述检测装置包括用于检测由于所述输出端的所述阻抗的变化而从所述电压源中获取的电流的变化的电流检测器。
5．根据权利要求1-3之中任何一个权利要求的信令系统，其中所述第二信令设备包括用于连接到所述输入端的电压源，和其中所述检测装置包括分压器，用于检测由于所述输出端的阻抗的变化而引起的所述分压器上电压的变化。
6．根据任何一个前面权利要求的信令系统，其中所述第二信令设备包括输出端和用于根据要发送给另一信令设备的信号改变所述输出端的阻抗的装置。
7．根据权利要求6的信令系统，还包括利用所述通信链路串联连接的多个所述第二信令设备。
8．根据权利要求7的信令系统，其中所述信令设备安排为在沿着所述串联连接通信链路的一个方向中发送信号。
9．根据权利要求8的信令系统，其中所述通信链路包括将一个信令设备的输出端连接到相邻信令设备的输入端的单条布线。
10．根据权利要求7的信令系统，其中这样安排所述信令设备，以便能在相邻信令设备之间在任何一个方向中发送信号。
11．根据权利要求10的信令系统，其中所述通信链路包括两条或多条布线，至少一条布线用于在一个方向中发送信号，并且至少一条布线用于在相邻信令设备之间在另一方向中发送信号。
12．根据权利要求10的信令系统，其中所述通信链路包括单条布线，和其中这样安排所述信令设备，以便只在任何一个指定时间上在一个方向中在相邻信令设备之间发送信号。
13．根据任何一个前面权利要求的信令系统，其中每个单元电池信令设备包括可用于从检测器中接收信号的至少一个检测器输入端，此信号表示将给此单元电池信令设备供电的单元电池的情况。
14．根据任何一个前面权利要求的信令系统，其中每个单元电池信令设备可用于通过所述通信链路与可用于总体监视这些蓄电池组单元电池的中央蓄电池组监视系统通信。
15．根据权利要求14的信令系统，其中每个单元电池信令设备包括至少一个检测器输入端，可用于从检测器中接收信号，此信号表示将给此单元电池信令设备供电的单元电池的情况；和信号发生器，可用于根据所述检测器信号生成此信号并输出所述生成的信号以便传输给所述蓄电池组监视系统。
16．根据权利要求15的信令系统，其中所述中央蓄电池组监视系统可用于依次轮询所述多个单元电池信令设备之中每一个单元电池信令设备，和其中在被轮询时，每个单元电池信令设备可用于通过所述通信链路将一个信号回送给所述中央蓄电池组监视系统，此信号表示将给所述单元电池信令设备供电的单元电池的所述情况。
17．根据从属于权利要求13时的权利要求14-16之中任何一个权利要求的信令系统，其中所述情况是单元电池电压，和其中所述中央蓄电池组监视系统可用于测量蓄电池组充电与放电电流并通过将所述充电与放电电流和由相应的单元电池信令设备确定的单元电池电压相关来计算每个蓄电池组单元电池的内阻。
18．根据任何一个前面权利要求的信令系统，其中每个单元电池信令设备可用于从所述通信链路中接收一个控制信号并包括一个信号发生器，此信号发生器可用于根据所述接收的控制信号生成一个启动信号和输出所述生成的启动信号来控制一个启动器。
19．根据权利要求18的信令系统，其中每个单元电池信令设备可用于通过所述通信链路与可用于发送所述控制信号给所述通信链路的中央蓄电池组控制系统通信。
20．根据权利要求18或19的信令系统，其中每个单元电池信令设备包括可用于从电解质容量和/或电解质PH检测器中接收一个信号的检测器输入端，此信号表示将给此单元电池信令设备供电的单元电池的电解质容量和/或电解质PH，和其中在接收到所述控制信号时，所述单元电池信号设备可用于根据所述检测器信号输出一个启动信号来控制此单元电池的水与酸的增加，以控制其电解质容量和/或其电解质PH。
21．根据任何一个前面权利要求的信令系统，其中所述信令设备包括可用于从所述通信链路中接收通信并发送通信给所述通信链路的微控制器。
22．根据权利要求21的信令系统，其中每个微控制器安排为(ⅰ)从所述通信链路中接收通信；(ⅱ)确定接收的通信是发送给它自己还是向前传输；和(ⅲ)如果此接收通信是向前传输，则再同步此接收通信并输出再同步的通信以便向前传输。
23．根据任何一个前面权利要求的信令系统，其中要发送的信号包括方波信号。
24．根据任何一个前面权利要求的信令系统，其中每个单元电池信令设备包括DC-DC变换器，此变换器可用于变换将给此单元电池信令设备供电的单元电池的单元电池电压，以提供给此单元电池信令设备的部件供电的操作电压与地电压。
25．根据任何一个前面权利要求的信令系统，其中所述改变装置安排为改变所述信令设备的输出端的电阻。
26．用于根据任何一个前面权利要求的信令系统中的一种信令设备，包括输出端，用于通过通信链路连接到相邻单元电池信令设备；用于根据要发送给所述相邻信令设备的信号改变所述输出端的阻抗的装置；输入端，用于从另一相邻信令设备中接收信号；和用于通过所述通信链路与所述输入端检测所述另一相邻信令设备的输出端的阻抗的变化并用于输出根据检测的阻抗变化而改变的一个信号。
27．用于根据权利要求1-25之中任何一个权利要求的信令系统中的一种单元电池信令设备，包括电源输入端，可连接到将给所述单元电池信令设备供电的单元电池；输出端，用于通过所述通信链路连接到一个相邻单元电池信令设备；用于根据要发送给所述相邻单元电池信令设备的信号改变所述输出端的阻抗的装置；输入端，用于从另一相邻单元电池信令设备中接收信号；和用于通过所述通信链路与所述输入端检测所述另一相邻单元电池信令设备的输出端的阻抗的变化并用于输出根据检测的阻抗变化而改变的一个信号。
28．一种单元电池信令设备，具有根据权利要求1-25之中任何一个权利要求的单元电池信号传送特性。
29．用于根据权利要求1-25之中任何一个权利要求的信令系统中的一种信号传送配套元件，包括多个根据权利要求26、27或28的单元电池信令设备。
30．根据权利要求29的信号传送配套元件，还包括用于串联连接所述多个单元电池信令设备的通信链路。
31．与多个串联连接的蓄电池组单元电池组合的根据权利要求1-25之中任何一个权利要求的信令系统，其中一个或多个所述蓄电池组单元电池连接到相应的一个所述单元电池信令设备，用于给所述单元电池信令设备供电。
32．与蓄电池组单元电池组合的根据权利要求27或28的单元电池信令设备，其中所述蓄电池组单元电池的端子可连接到所述单元电池信令设备。
33．用于在多个串联连接的蓄电池组单元电池之间传送信令的一种信令传送方法，此方法包括以下步骤提供第一与第二单元电池信令设备，每个设备由相应的一个或多个所述蓄电池组单元电池供电；提供通信链路，用于将所述第一单元电池信令设备的输出端连接到所述第二单元电池信令设备的输入端；利用以下步骤从所述第一单元电池信令设备中发送一个信号给所述第二单元电池信令设备ⅰ)根据要发送的信号改变所述输出端的阻抗；ⅱ)通过所述通信链路与所述输入端检测所述输出端的阻抗的变化；和ⅲ)输出根据检测的阻抗变化而改变的一个信号。
34．用于与均操作在不同的基准电压上的多个系统一起使用的一种信令系统，包括第一与第二信令设备，每个设备由所述多个系统之中相应的一个或多个系统供电；和通信链路，用于将所述第一信令设备的输出端连接到所述第二信令设备的输入端；其特征在于，所述第一信令设备包括用于根据要发送的信号改变所述输出端的阻抗的装置，和所述第二信令设备包括用于通过所述通信链路与所述输入端检测所述输出端的阻抗的变化并用于输出根据检测的阻抗变化而改变的一个信号的装置。
35．一种蓄电池组，包括多个蓄电池组单元电池；连接器，用于串联连接所述多个蓄电池组单元电池；和多个单元电池信令设备，每个设备由所述多个蓄电池组单元电池之中相应的一个或多个单元电池供电；其中每个单元电池信令设备包括可连接到将给此单元电池信令设备供电的单元电池的电源输入端和用于通过所述电源输入端发送信号给所述连接器的连接在所述电源输入端上的通信发射机。
36．根据权利要求35的蓄电池组，其中每个单元电池信令设备还包括在所述并行输入端上与所述通信发射机并联连接的通信接收机，此通信接收机可用于通过所述电源输入端从所述连接器中接收通信。
37．一种蓄电池组，包括多个蓄电池组单元电池；连接器，用于串联连接所述多个蓄电池组单元电池；和多个单元电池信令设备，每个设备由所述多个蓄电池组单元电池之中相应的一个或多个单元电池供电；其中每个单元电池信令设备包括连接到给此单元电池信令设备供电的单元电池的电源输入端和用于通过所述电源输入端从所述连接器中接收通信的连接在所述电源输入端上的通信接收机。
38．根据权利要求35或36的蓄电池组，其中所述通信发射机可用于利用要发送的数据调制载波信号。
39．根据权利要求35、36或38的蓄电池组，其中所述通信发射机可用于根据要发送的数据频率调制所述载波信号。
40．根据权利要求36或37或从属于权利要求36或37的任何一个权利要求的蓄电池组，其中每个通信接收机可用于解调从所述连接器中接收的信号以恢复所述数据。
41．根据权利要求38-40之中任何一个权利要求的蓄电池组，其中根据电池组单元电池的电解质选择所述载波信号的频率，以使所发送的载波信号不能穿过此电解质。
42．根据权利要求35或从属于权利要求35的任何一个权利要求的蓄电池组，其中每个单元电池信令设备包括可用于从检测器中接收信号的至少一个检测器输入端，此信号表示将给此单元电池信令设备供电的单元电池的情况。
43．根据权利要求35-42之中任何一个权利要求的蓄电池组，还包括用于总体监视此蓄电池组的中央蓄电池组监视系统，和其中每个所述单元电池信令设备可用于通过所述连接器与所述中央蓄电池组监视系统通信。
44．根据权利要求43的蓄电池组，其中所述中央蓄电池组监视系统可用于依次轮询所述多个单元电池信令设备之中每一个传送设备，每个单元电池信令设备可用于通过所述连接器回送一个信号给所述中央蓄电池组监视系统，此信号表示将给所述单元电池信令设备供电的单元电池的情况。
45．根据权利要求35-44之中任何一个权利要求的蓄电池组，其中每个单元电池信令设备包括可用于从所述连接器中接收通信并可用于发送通信给所述连接器的微控制器。
46．用于根据权利要求35-45之中任何一个权利要求的蓄电池组中的一种单元电池信令设备，包括电源输入端，可连接到将给所述单元电池信令设备供电的单元电池；和通信发射机，连接在所述电源输入端上，用于通过所述电源输入端发送信号给通信链路。
47．根据权利要求46的单元电池信令设备，还包括在所述电源输入端上与所述通信发射机并联连接的通信接收机，此通信接收机可用于通过所述电源输入端从通信链路中接收通信。
48．用于根据权利要求35-45之中任何一个权利要求的信令系统中的一种单元电池信令设备，包括电源输入端，可连接到将给所述单元电池信令设备供电的单元电池；和连接在所述电源输入端上的通信接收机，用于通过所述电源输入端从通信链路中接收通信。
49．与蓄电池组单元电池组合的根据权利要求46-48之中任何一个权利要求的单元电池信令设备，其中所述蓄电池组单元电池的端子可连接到所述单元电池信令设备的电源输入端。
50．用于在多个串联连接的蓄电池组单元电池之间传送信令的一种信令传送方法，此方法包括以下步骤提供多个单元电池信令设备，每个设备利用所述多个蓄电池组单元电池之中相应的一个或多个单元电池供电；通过连接到将给此单元电池信令设备供电的单元电池的电源输入端给此单元电池信令设备供电；和通过所述电源输入端传送信令给所述单元电池信令设备或从所述单元电池信令设备中发送信令。
全文摘要
提供能用于监视和/或控制具有许多串联的蓄电池组单元电池的蓄电池组的一种蓄电池组信令系统。当用于监视蓄电池组单元电池时,此蓄电池组信令系统能包括用于总体监视工业用蓄电池组的中央蓄电池组监视系统、用于监视一个或多个蓄电池组单元电池的许多单元电池监视设备和用于以菊花链结构将这些单元电池监视设备串联连接到此中央蓄电池组监视系统的通信链路。在操作中,此中央蓄电池组监视系统能依次轮询每个单元电池监视设备并能分析从轮询的单元电池监视设备中接收的数据,以检测故障和/或运作不佳的蓄电池组单元电池。
文档编号G01R27/02GK1319189SQ99811170
公开日2001年10月24日 申请日期1999年7月21日 优先权日1998年7月21日
发明者S·普奇尔努 申请人:梅特里克斯有限公司