基于物联网设计的带智能管理单元的铅酸蓄电池的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种铅酸蓄电池，特别是一种基于物联网设计的带智能管理单元的铅酸蓄电池，其包括电池本体、电池上盖、电池中盖和电池侧盖，其还包括与电池本体内汇流排构成电连接的副极柱；副极柱上安装有智能管理单元；智能管理单元与设于电池上盖或电池侧盖上的声光报警器构成控制电连接；本发明技术方案中，是对现有的传统的铅酸蓄电池升级及智能化改造。铅酸蓄电池在长久的使用过程中，需要更多参数来指导电池的生产、流通和使用。本发明提出的技术，从生产、销售、使用、回收等各个环节使铅酸蓄电池的全生命周期纳入到闭环管理过程中，改变了以往粗放型的铅酸蓄电池管理模式。是针对于铅酸蓄电池的管理技术创新。
【专利说明】
基于物联网设计的带智能管理单元的铅酸蓄电池
技术领域
[0001]本发明涉及一种铅酸蓄电池，特别是一种基于物联网设计的带智能管理单元的铅酸蓄电池。
【背景技术】
[0002]铅酸蓄电池大量应用于通信、交通、数据中心等等行业。是目前使用最广泛的蓄电池之一。
[0003]然而市场所供应的铅酸蓄电池仍停留于传统设计，单体蓄电池对外仅有正负极输出的粧头;面对当前对于蓄电池应用管理需求的日益增加，蓄电池的实时状态参数和历史的运行数据的获取变得至关重要。
[0004]传统的铅酸蓄电池，无法对其自身历史运行参数进行采集、没有有效的表示其生命周期中包括且不限于制造信息、流通信息、特定运行状态、运行故障参数等数据的纪录、更无法实现自身有关参数的预警与报警。由此也无法有效地实施对回收再利用等环节的管理。
[0005]针对于铅酸电池的管理，目前通常采用的方法是通过外接线将电池连接到“蓄电池监测管理系统”或“测量模块”对电池进行数据采样。由于外接的测量设备需要与蓄电池的输出的正、负极端头现场追加接线，增加了安装工作量;且当接线施工质量不良时，会影响测试效果甚至蓄电池的正常使用。
[0006]目前，部分技术及其所对应的产品采用在蓄电池顶部增加具有接线模块或通过接线将蓄电池监模块放置到蓄电池预留的测量模块的位置中。该技术并不能根本解决蓄电池在出厂过程中的为蓄电池智能管理单元提供专用接口的问题，缺少实现模块与蓄电池连接的说明和具体方案。
【发明内容】
[0007]本发明所要解决的技术问题是提供一种将智能管理单元内置且具有物联网功能的、基于物联网设计的基于物联网设计的带智能管理单元的铅酸蓄电池。
[0008]为解决上述技术问题，本发明是按如下方式实现的:设计一种基于物联网设计的带智能管理单元的铅酸蓄电池，包括电池本体、电池上盖、电池中盖和电池侧盖，其还包括与电池本体内汇流排构成电连接的副极柱;副极柱上安装有智能管理单元；智能管理单元与设于电池上盖或电池侧盖上的声光报警器及显示装置构成控制电连接。
[0009]进一步的，所述智能管理单元由连接副极柱的专用接口、二次电源电路、检测电路、内阻激励电路、电压均衡电路、高频脉冲活化电路、单片机、具有电气隔离的有线传输接口、无线传输接口、声光输出接口、数据显示输出接口组成;检测电路、内阻激励电路、电压均衡电路和高频脉冲活化电路通过所述连接副极柱的专用接口与副极柱构成检测电连接；二次电源电路通过所述连接副极柱的专用接口与副极柱构成取电连接;单片机分别与检测电路、内阻激励电路、电压均衡电路、高频脉冲活化电路、单片机、具有电气隔离的有线传输接口、无线传输接口、声光输出接口和数据显示输出接口构成数据电连接;所述声光输出接口与声光报警器构成数据控制电连接;检测电路通过采样线与专用接口连接并构成数据采样电连接；内阻激励电路通过激励线与专用接口连接并构成激励专用通路。
[0010]进一步的，为了方便实时识别查看电池状态，所述智能管理单元还包括一与智能管理单元内单片机构成控制电连接的一维码二维码生成模块，一维码二维码生成模块还与光报警器及显示装置构成数据电连接。
[0011]进一步的，所述二次电源电路还与外接供电电源构成取电连接。二次电源电路可以使用蓄电池自身作为蓄电池智能管理单元的供电电源也可以通过外接其他电源为蓄电池智能管理单元供电。
[0012]进一步的，所述无线传输接口为连接英特网的WIFI模块、3G模块、GPRS模块、4G模块、红外模块、RFID模块中的一种。
[0013]进一步的，所述内阻激励电路、电压均衡电路和高频脉冲活化电路合并设计为一个具备电压均衡和内阻测量及高频脉冲活化功能的电路。
[0014]进一步的，所述二次电源电路通过高频脉冲活化电路与蓄电池构成蓄电池他励高频脉冲活化去硫连接。
[0015]进一步的，所述与外接供电电源构成取电连接的二次电源电路与蓄电池本体构成充电电连接。
[0016]本发明的积极效果:本发明技术方案中，是对现有的传统的铅酸蓄电池升级及智能化改造。铅酸蓄电池在长久的使用过程期纳入到闭环管理过程中，改变了以往粗放型的铅酸蓄电池管理模式。是针对于铅酸蓄电池的管理技术创新;实现了对蓄电池的包括但不限于电压、内阻、温度(含电池体、正极柱、负极柱温度)等实时数据的采集;实现蓄电池的容量健康状态(SOH)及容量状态(SOC)的测算，并可实现对于蓄电池的电压均衡、高频脉冲去硫等管理功能。
【附图说明】
[0017]为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合【具体实施方式】和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
[0018]图1是本发明实施方案的智能管理单元纵向设置的结构示意图。
[0019]图2是本发明实施方案的智能管理单元横向设置的结构示意图。
[0020]图3是本发明实施方案的智能管理单元的结构示意图。
[0021]图中，1、电池上盖;2、电池中盖;3、电池侧盖;4、副极柱;5、智能管理单元;6、声光报警器及显示装置。
【具体实施方式】
[0022]如图所示，本发明所述基于物联网设计的带智能管理单元的铅酸蓄电池包括电池本体、电池上盖1、电池中盖2和电池侧盖3，其还包括与电池本体内汇流排构成电连接的副极柱4;副极柱4上安装有智能管理单元5;智能管理单元5与设于电池上盖I或电池侧盖3上的声光报警器及显示装置6构成控制电连接。
[0023]进一步的，所述智能管理单元5由连接副极柱4的专用接口、二次电源电路、检测电路、内阻激励电路、电压均衡电路、高频脉冲活化电路、单片机、具有电气隔离的有线传输接口、无线传输接口、声光输出接口、数据显示输出接口组成;检测电路、内阻激励电路、电压均衡电路和高频脉冲活化电路通过所述连接副极柱的专用接口与副极柱构成检测电连接；二次电源电路通过所述连接副极柱的专用接口与副极柱构成取电连接;单片机分别与检测电路、内阻激励电路、电压均衡电路、高频脉冲活化电路、单片机、具有电气隔离的有线传输接口、无线传输接口、声光输出接口和数据显示输出接口构成数据电连接;所述声光输出接口与声光报警器构成数据控制电连接;检测电路通过采样线与专用接口连接并构成数据采样电连接；内阻激励电路通过激励线与专用接口连接并构成激励专用通路。
[0024]进一步的，为了方便实时识别查看电池状态，所述智能管理单元5还包括一与智能管理单元5内单片机构成控制电连接的一维码二维码生成模块，一维码二维码生成模块还与光报警器及显示装置6构成数据电连接。
[0025]进一步的，所述二次电源电路还与外接供电电源构成取电连接。二次电源电路可以使用蓄电池自身作为蓄电池智能管理单元的供电电源也可以通过外接其他电源为蓄电池智能管理单元供电。
[0026]进一步的，所述无线传输接口为连接英特网的WIFI模块、3G模块、GPRS模块、4G模块、红外模块、RFID模块中的一种。
[0027]进一步的，所述内阻激励电路、电压均衡电路和高频脉冲活化电路合并设计为一个具备电压均衡和内阻测量及高频脉冲活化功能的电路。
[0028]进一步的，所述二次电源电路通过高频脉冲活化电路与蓄电池构成蓄电池他励高频脉冲活化去硫连接。
[0029]进一步的，所述与外接供电电源构成取电连接的二次电源电路与蓄电池本体构成充电电连接。
[0030]基于物联网设计的带智能管理单元的铅酸蓄电池，包括1.电池本体的电池槽、电池中盖、电池上盖、侧盖(必要时)；2.电池内部与汇流排或电池正负极主极柱构成电连接的副极柱，副极柱用于智能管理单元的安装和连接;3.设于电池上盖或电池侧盖上的声光报警装置及显示装置与智能管理单元构成控制电连接。
[0031 ]其中，所述智能管理单元与副极柱连接的专用接口的作用:1.智能管理单元供电连接，构成智能管理单元的二次电源;2.通过采样线构成检测输入电路;3.通过激励线构成内阻激励、电压均衡、高频脉冲活化的回路;智能管理单元内的单片机分别对其检测电路、内阻激励电路、电压均衡电路、高频脉冲活化电路连接实施控制，同时对外具备电气隔离的有线传输接口或无线传输接口、声光输出接口、数据显示输出接口和外部供电接口。
[0032]检测电路实时采集蓄电池的电压、温度等参数、并可配合内阻激励电路在中央处理器或单片机控制下实现蓄电池内阻的测量。
[0033]内阻激励电路在蓄电池进行内阻测量时，提供内阻测量所有的激励信号。配合检测电路实现蓄电池内阻的测量。当采用外接电源供电时，也可以通过引入外部激励信号实现内阻测量。
[0034]电压均衡电路通过蓄电池内部的CPU控制实现蓄电池电压均衡。当采用外接电源供电时，可以通过外接电源调节蓄电池充电电压至目标值。
[0035]蓄电池内阻激励电路与均衡电路也可以合并，并完成电压均衡和内阻测量。
[0036]高频脉冲活化电路二次电源电路在外接供电情况下，可以通过他励方式向蓄电池中注入高频脉冲实现蓄电池活化或去硫操作。当采用蓄电池供电时，可通过自励方式实现高频脉冲注入。
[0037]蓄电池外接接口电路包括具有电气隔离的有线传输接口、无线传输接口。上述两个接口可同时使用也可单独使用。
[0038]蓄电池声光输出接口，可以通过声光及开关量输出的方式，指示蓄电池状态包括但不限于蓄电池的正常状态和异常状态。
[0039]蓄电池智能管理单元连接的声光报警器及显示装置6的显示装置可以选配显示屏支持显示输出。显示输出包括但不限于蓄电池的生产信息、历史数据、实时数据等。显示方式包括但不限于数据显示、文字显示及二维码等方式。显示屏所产生的二维码与蓄电池状态参数一致，根据蓄电池的实际参数的变化进行变化，用于移动设备、手持终端或其他可扫描装置快速读取蓄电池信息。
[0040]本专利申请中提出了一种在铅酸蓄电池正负极汇流排上独立于蓄电池主输出连接端子外的副极柱，该副极柱直接固定在蓄电池正负极输出的汇流排处。便于蓄电池智能管理单元的安装及固定，便于蓄电池智能化管理。蓄电池智能管理单元通过正负极汇流排中预留的副极柱直接连接到蓄电池正负极汇流排处，提高了蓄电池智能管理单元固定的稳固性。
[0041]同时，本专利申请提出了基于上述配置了蓄电池智能管理单元的铅酸蓄电池使用过程中的放电次数、放电深度、累积充电时间、累积放电时间等数据、电池的健康状态(S0H)、电池的容量状态(SOC)等参数的实时联网监控、并可依据大数据指导蓄电池的回收及再利用。同时，蓄电池智能管理单元通过预先设置或接受指令方式，对蓄电池的进行维护，维护的方式包括但不限于，串联蓄电池组中各单体蓄电池均衡充电、针对硫化蓄电池进行高频脉冲充电去硫、对电池进行间歇式充电等方式，实现提高蓄电池使用的安全性、延长蓄电池使用寿命的目的。
[0042]本专利所涉及的蓄电池生命周期管理是基于本专利中含有的基于物联网的蓄电池智能管理模块实现的.通过该模块对于蓄电池的生产、销售、使用到报废回收各个环节的参数纪录，用于对蓄电池全过程进行监控并支持大数据分析及统计。
[0043]生产环节中，蓄电池智能管理模块采用与蓄电池紧密结合的结构设计。可以在生产过程中，由蓄电池生产者写入并纪录蓄电池的生产信息，该信息包括但不限于蓄电池的生产厂家、生产时间、批次、型号信息等。上述信息可以通过厂家指定的格式进行编码或加密，使之成为对应于蓄电池的唯一编码。使用者可以通过该编码对于蓄电池的生产情况进行查询。通过该编码可以有效防止假冒伪劣电池或翻新蓄电池的流通，保障正规生产厂家的利益。
[0044]流通过程中，蓄电池智能管理模块可以将蓄电池的相关销售信息、物流信息、仓储信息进行记录。是蓄电池的流通过程，纳入到有效的监测管理之下。
[0045]蓄电池在交付给使用者后，蓄电池智能管理模块能够实时记录蓄电池包括但不限于电压、电流、内阻、温度等使用参数，并对蓄电池使用中异常现象进行记录。同时，通过蓄电池智能管理模块的管理功能对于蓄电池中进行高频脉冲活化、电压均衡等维护操作，保证蓄电池运行的稳定。蓄电池智能管理模块为蓄电池运行状况提供了参数依据，在蓄电池发生故障或出现劣化时及时报警，便于使用者和生产者分析故障原因。上述参数，可以通过蓄电池智能管理模块中的物联网接口或显示指示窗口，通过网络通信、条码或二维码扫描等手段获得。蓄电池的物联网接口，将蓄电池数据定期发送给网络云平台，用于实现基于云平台的对于蓄电池的管理、大数据分析、蓄电池故障预测等功能。
[0046]蓄电池的报废是蓄电池生命周期中需要严格控制的环节。铅酸蓄电池属于危险污染物，属于我国严格控制回收的产品。具有蓄电池智能管理模块的铅酸蓄电池，能准确判断电池的劣化。在回收过程中，能够对于电池的所有参数进行读取并可依靠云平台对蓄电池的回收过程进行控制。蓄电池智能管理模块的显示装置，也可以通过数据扫描对蓄电池的回收进行有效的监督，防止蓄电池报废产生的二次污染发生。
【主权项】
1.一种基于物联网设计的带智能管理单元的铅酸蓄电池，包括电池本体、电池上盖(I)、电池中盖(2)和电池侧盖(3)，其特征在于:其还包括与电池本体内汇流排构成电连接的副极柱(4);副极柱(4)上安装有智能管理单元(5);智能管理单元(5)与设于电池上盖(I)或电池侧盖(3)上的声光报警器及显示装置(6)构成控制电连接。2.如权利要求1所述的基于物联网设计的带智能管理单元的铅酸蓄电池，其特征在于:所述智能管理单元(5)由连接副极柱(4)的专用接口、二次电源电路、检测电路、内阻激励电路、电压均衡电路、高频脉冲活化电路、单片机、具有电气隔离的有线传输接口、无线传输接口、声光输出接口、数据显示输出接口组成;检测电路、内阻激励电路、电压均衡电路和高频脉冲活化电路通过所述连接副极柱的专用接口与副极柱构成检测电连接;二次电源电路通过所述连接副极柱的专用接口与副极柱构成取电连接;单片机分别与检测电路、内阻激励电路、电压均衡电路、高频脉冲活化电路、单片机、具有电气隔离的有线传输接口、无线传输接口、声光输出接口和数据显示输出接口构成数据电连接;所述声光输出接口与声光报警器及显示装置构成数据控制电连接;检测电路通过采样线与专用接口连接并构成数据采样电连接；内阻激励电路通过激励线与专用接口连接并构成激励专用通路。3.如权利要求1所述的基于物联网设计的带智能管理单元的铅酸蓄电池，其特征在于:所述智能管理单元(5)还包括一与智能管理单元(5)内单片机构成控制电连接的一维码二维码生成模块，一维码二维码生成模块还与光报警器及显示装置(6)构成数据电连接。4.如权利要求2所述的基于物联网设计的带智能管理单元的铅酸蓄电池，其特征在于:所述二次电源电路还与外接供电电源构成取电连接。5.如权利要求2所述的基于物联网设计的带智能管理单元的铅酸蓄电池，其特征在于:所述无线传输接口为连接英特网的WIFI模块、3G模块、GPRS模块、4G模块、红外模块、RFID模块中的一种。6.如权利要求2所述的基于物联网设计的带智能管理单元的铅酸蓄电池，其特征在于:所述内阻激励电路、电压均衡电路和高频脉冲活化电路合并设计为一个具备电压均衡和内阻测量及高频脉冲活化功能的电路。7.如权利要求4所述的基于物联网设计的带智能管理单元的铅酸蓄电池，其特征在于:所述二次电源电路通过高频脉冲活化电路与蓄电池构成蓄电池他励高频脉冲活化去硫连接。8.如权利要求4所述的基于物联网设计的带智能管理单元的铅酸蓄电池，其特征在于:所述与外接供电电源构成取电连接的二次电源电路与蓄电池本体构成充电电连接。
【文档编号】H01M10/48GK106099224SQ201610620031
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年7月29日 公开号201610620031.6, CN 106099224 A, CN 106099224A, CN 201610620031, CN-A-106099224, CN106099224 A, CN106099224A, CN201610620031, CN201610620031.6
【发明人】孙斌, 梁育林, 张海东
【申请人】北京巨成科技有限公司