专利名称：网络环境下的蓄电池组在线维护设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及蓄电池组的远程监控维护领域，特别涉及一种网络环境下的蓄电池组在线维 护设备，属金融、通信、电カ后备电源维护管理范畴。
背景技术：
目前各通信和电カ系统的机房都需要ー组或多组大容量密封式铅酸蓄电池作为后备电源，防止市电停电时通信中断和系统瘫痪。这些后备电池常年在浮充状态下使用，这里浮充电就是充电装置应先满足直流负荷的要求，另外还要以小电流满足电池内部自放电要求，理论寿命都在10年以上。但是目前大多数基站或机房的大容量密封式铅酸蓄电池在投入运行3 5年后便因为容量下降或个别电池端电压不均衡而需要报废。现有的在线修复保护类产品例如中国专利ZL 200520036931. 3及ZL 200520146861. 7所公开的在线无源维护装置，可抑止硫酸铅生长。但这些装置的功能比较单一，无法实时监测电池组的运行状况，电压过高或过低的电池只能现场报警处理，无法对电池单体电压实现均衡管理，而且电压检测精度较差。
发明内容本实用新型目的是提供网络环境下的蓄电池组在线维护设备，本实用新型设备可以通过网络控制对被维护电池进行集中式维护管理，除了能防止铅酸蓄电池形成硫酸铅结晶外，还能保证电池在浮充过程的电压均衡，井能逐渐恢复电池的容量，延长在线运行电池组的使用寿命，且能耗较低。本实用新型的技术方案实现是网络环境下的蓄电池组在线维护设备，包括脉冲维护模块；所述的脉冲维护模块设置在被维护的蓄电池组ー侧的机房里，与所述的被维护的蓄电池组相连；还包括产生启动控制信号的控制单元和计算机网络通信単元；所述的控制单元设置在控制中心；所述的计算机网络通信単元包括设置在机房的机房网络节点和设置在控制中心的控制中心网络节点；所述的控制単元与控制中心网络节点相连，所述的机房网络节点与脉冲维护模块相连；所述的机房网络节点与控制中心网络节点通过计算机网络连接。进ー步的，上述的网络环境下的蓄电池组在线维护设备中所述的计算机网络为局域网。进ー步的，上述的网络环境下的蓄电池组在线维护设备中所述的局域网的拓扑结构为总线结构，所述的机房网络节点和控制中心网络节点都在总线上。进ー步的，上述的网络环境下的蓄电池组在线维护设备中所述的局域网的拓扑结构为星形结构；所述的控制中心网络节点为中央节点，所述的机房网络节点分别为各站点。进ー步的，上述的网络环境下的蓄电池组在线维护设备中所述的脉冲维护模块包括单片机电路、功率输出电路和欠压保护电路；[0009]所述的功率输出电路与单片机电路和被维护的蓄电池相连；功率输出电路将单片机电路产生的脉冲信号放大后输入到被维护的蓄电池中；所述的欠压保护电路与单片机电路和被维护的蓄电池相连；欠压保护电路在单片机电路控制下，当被维护的蓄电池欠压时，断开所述的功率输出电路与被维护的蓄电池的联系。进ー步的，上述的网络环境下的蓄电池组在线维护设备中所述的欠压保护电路包括三极管、继电器；所述的继电器设置在被维护蓄电池输出上，吸合时被维护蓄电池正常工作，断开时,截断被维护蓄电池输出；所述的三极管的集电极通过继电器的线圈接所述的被维护蓄电池的正扱，发射极 接地，基极接所述的单片机电路的控制信号输出端，当被维护蓄电池欠压时，控制所述的三极管截止，所述的继电器由于失电而断开。更进一歩的，上述的网络环境下的蓄电池组在线维护设备中集电极偏置电阻和基极偏置电阻、第一ニ极管、第九储能电容；所述的集电极偏置电阻连接到所述的三极管集电极与被维护蓄电池的正极之间；所述的基极偏置电阻连接到所述的三极管基极与所述的单片机电路的控制信号输出端；所述的第一ニ极管并联在所述的继电器线圈两端，阴极接维护蓄电池的正极方向；所述的第九储能电容为电解电容，其阳极连接到基极偏置电阻与三极管基极之间，阴极接三极管发射扱。进ー步的，上述的网络环境下的蓄电池组在线维护设备中所述的功率输出电路包括功放管、储能电路和均衡电路；所述的功放管为场效应管，其源极与漏极分别连接到被被维护蓄电池的正极和负极方向，栅极接单片机电路的维护脉宽信号输出端；所述的储能电路包括第一储能电感、第二储能电感和第六储能电容；所述的第一储能电感和第二储能电感串连，所述的第一储能电感的另一端接所述的场效应管的源极；第二储能电感的另一端接均衡电路；所述的第六储能电容为电解电容，其阳极接第一储能电感和第二储能电感连接处，阴极接地；所述的均衡电路包括耗能电阻和均衡ニ极管，所述的耗能电阻一端接被被维护蓄电池正极方向另一端接所述的储能电路中的第二储能电感；所述的均衡ニ极管的阴极接被被维护蓄电池正极方向，阳极接功放管的源极。进ー步的，上述的网络环境下的蓄电池组在线维护设备中所述的单片机电路包括单片机芯片、电压监测电路、状态显示电路、电压基准电路、时钟电路、通信接ロ电路和单片机控制端ロ；所述的电压监测电路的检测端分别接所述的被被维护蓄电池正、负极，其检测结果输出端接单片机芯片检测电压输入引脚；所述的状态显示电路接单片机芯片显示信号输出引脚；[0026]所述的电压基准电路产生基准电压输出端接单片机芯片基准电压输入的引脚；所述的时钟电路产生时钟信号其输出端接单片机芯片时钟信号输入端；所述的通信接ロ电路实现与所述的机房网络节点通信，通信接ロ电路两端分别接机房网络节点和单片机芯片的通信端ロ。本实用新型除了具有脉冲防止和消除硫化功能逐渐恢复电池的容量外，还有均衡単体电压功能，保证电池在浮充过程中的电压均衡一致，且能耗较低。其防与治结合综合延长电池使用寿命。
图I是本实用新型的网络连接方框图。图2是本实用新型脉冲维护模块的电路方框图。图3是本实用新型脉冲维护模块的电路原理图。
具体实施方式
如图I所示本实施例是ー种在控制中心通过计算机网络与设置在各机房内的维护设置进行通信，控制脉冲维护模块工作的网络环境下的蓄电池组在线维护设备。该网络环境下的蓄电池组在线维护设备包括脉冲维护模块；脉冲维护模块设置在被维护的蓄电池组ー侧的机房里，与被维护的蓄电池组相连；还包括产生启动控制信号的控制单元和计算机网络通信単元；控制单元设置在控制中心；计算机网络通信単元包括设置在机房的机房网络节点和设置在控制中心的控制中心网络节点；控制单元与控制中心网络节点相连，机房网络节点与脉冲维护模块相连；机房网络节点与控制中心网络节点通过计算机网络连接。其中计算机网络可以为内部声调的局域网，也可以是互联网，并且可以在互联网中设定虚拟局域网。局域网的拓扑结构为总线结构，所述的机房网络节点和控制中心网络节点都在总线上。也可以为星形结构；所述的控制中心网络节点为中央节点，所述的机房网络节点分别为各站点。如图2是本实用新型脉冲维护模块的电路方框图，脉冲维护模块包括单片机电路、功率输出电路和欠压保护电路；功率输出电路与单片机电路和被维护的蓄电池相连；功率输出电路将单片机电路产生的脉冲信号放大后输入到被维护的蓄电池中；所述的欠压保护电路与单片机电路和被维护的蓄电池相连；欠压保护电路在单片机电路控制下，当被维护的蓄电池欠压时，断开所述的功率输出电路与被维护的蓄电池的联系。欠压保护电路如图3所示包括三极管Q1、继电器Kl ;另外还包括集电极偏置电阻R7和基极偏置电阻R20、第一ニ极管D1、第九储能电容C9 ;继电器Kl设置在被维护蓄电池输出上，吸合时被维护蓄电池正常工作，断开时，截断被维护蓄电池输出；三极管Ql的集电极通过继电器Kl的线圈接所述的被维护蓄电池的正扱，发射极接地，基极接所述的单片机电路的控制信号输出端，当被维护蓄电池欠压时，控制所述的三极管Ql截止，所述的继电 器Kl由于失电而断开。集电极偏置电阻R7连接到所述的三极管Ql集电极与被维护蓄电池的正极之间；基极偏置电阻R20连接到所述的三极管Ql基极与所述的单片机电路的控制信号输出端；第一二极管Dl并联在所述的继电器线圈两端，阴极接维护蓄电池的正极方向；第九储能电容C9为电解电容，其阳极连接到基极偏置电阻R20与三极管Ql基极之间，阴极接三极管Ql发射扱。当检测到蓄电池欠压时，单片机U2产生ー个低电平信号，使三极管Ql截止，继电器Kl线圈没有电流，则不吸合，蓄电池不向下面的功率输出电路输出电能。功率输出电路如图3所示，包括功放管VT1、储能电路和均衡电路；功放管VTl为场效应管，其源极与漏极分别连接到被被维护蓄电池的正极和负极方向，栅极接单片机电路的维护脉宽信号输出端；储能电路包括第一储能电感LI、第二储能电感L2和第六储能电容C6 ;第一储能电感LI和第二储能电感L2串连，第一储能电感LI的另一端接所述的场效应管的源极；第二储能电感L2的另一端接均衡电路；第六储能电容C6为电解电容，其阳极接第一储能电感LI和第二储能电感L2连接处，阴极接地；均衡电路包括耗能电阻和均衡ニ极管D2,耗能电阻为ー组电阻R4、R5、和R6并联组成，电阻一端接被被维护蓄电池正极方向 另一端接储能电路中的第二储能电感L2 ;均衡ニ极管D2的阴极接被被维护蓄电池正极方向，阳极接功放管VTl的源扱。当蓄电池的电压过高时，继电器Kl吸合，可以通过R4、R5、R6和L2、C6到地消耗
部份能量，降低蓄电池电压。单片机电路如图2所示包括单片机芯片、电压监测电路、状态显示电路、电压基准电路、时钟电路、通信接ロ电路和单片机控制端ロ ；所述的电压监测电路的检测端分别接所述的被维护蓄电池正、负极，其检测结果输出端接单片机芯片检测电压输入引脚；所述的状态显示电路接单片机芯片显示信号输出引脚；所述的电压基准电路产生基准电压输出端接单片机芯片基准电压输入的引脚；所述的时钟电路产生时钟信号其输出端接单片机芯片时钟信号输入端；所述的通信接ロ电路实现与所述的机房网络节点通信，通信接ロ电路两端分别接机房网络节点和单片机芯片的通信端ロ。如图3为本实用新型脉冲维护模块的电路原理图，图中具有 时钟电路，包括电容Cl、C2、石英晶振XLl ；电压基准电路，包括电阻RlO、Rl3、RPI、电容C8和稳压器Ul;电压监测电路，包括电阻1 1、1 2、1 3、1^2、电容07。电压监测电路与单片机U2的RAO端ロ相连，实时监测所连接的蓄电池的端电压，单片机U2根据电池电压作出欠压保护、过压放电均衡、以及正常的脉冲维护三种工作方式的自动切換。信号接收与发送电路包括电阻Rll，R14、电容C10、光电耦合器U3、启动开关SWl和输出插座JK1、JK2 ;负责控制本装置轮流工作时的触发信号接收与发送。状态显示电路包括电阻R17、R18、R19、发光二极管LED2、LED3。单片机控制端ロ包括U4、CONl。其工作过程为监控中心通过计算机发出启动维护指令，启动控制信号通过控制中心通信终端输出，通过TCP/IP协议送达被控制的机房通信終端，通过458端ロ送达单片机控制端ロ使脉冲维护模块开始工作，电池电压一路经由电感L4、L3滤波、电阻R8限流、稳压ニ极管Zl稳压、电容C4滤波后，到达单片机U2的供电脚Vdd及单片机的复位端MCLR ;单片机U2自检后开始工作，此时电源指示灯LEDl点亮，表示供电正常；另一路经由电阻R10、R13、RP1、电容C8和稳压器Ul组成的电压基准电路；给予单片机U2的端ロ RA3精密的基准电压；另一路经电阻Rll到达单片机U2的控制端ロ RA4，该端ロ高电平时为单机工作模式，当按下SWl或接收到另外一台在线维护设备发送的触发信号使该端ロ变为低电平吋，本设备变为轮流启动工作模式。电池电压另外一路经电阻Rl、R2、R3、RP2、电容C7组成的电压监测电路，送到单片机U2的A/D转换输入ロ RA0，以实时监测电池4的端电压，当电池端电压在正常范围时(本实施例设置为6. OO疒7. 05V)单片机U2的端ロ RC5输出高电平，使LED2中的绿色发光二极管点亮；同时单片机U2的端ロ RC7输出高电平，经R20到达Ql基极，使Ql饱和导通，继电器Kl线圈得电，触点吸合，电池4的电压经过触点、电阻R4、R5、R6电感LI、L2后到达开关管VTl的漏极，单片机U2的端ロ RC2输出ー个周期为120uS、幅值5V的振荡脉冲，经R15和C5整形加速后，送到受控的功率输出电路3中的电子开关VTl的控制端，控制电子开关的通断。在电子开关导通期间，电源经电感L2给储能电容C6充电。电流经Kl触点、电阻R4、R5、R6电感L2、L1后到负极，给电池ー个急速的放电，由于电流较大，电感LI很快磁饱和，在开关管VTl截止期间，储能电容C6放电；在开关管VTl截止吋，由于电感LI的自感作用，在电感LI上产生下正上负的自感电动势，因为电感L3的感抗很大，该自感电动势经ニ极管D2单向整流成频率8. 33KHz、宽度小于5 μ S、前沿小于800nS和约3A (视电池容量有不同规格)的高压脉冲直流电，经Fl加到电池4两端。在不断的脉冲扰动下，破坏了硫酸铅结晶形成的条件，并将已生成的硫酸铅结晶逐渐清除。当电池4的端电压高于单片机U2设定的电压7. 05V时，单片机U2的端ロ RC5输出低电平，使LED2中的 绿色发光二极管熄灭；同时单片机U2的端ロ RC4输出高低电平，使LED2中的红色发光二极管闪烁点亮，报警提示该电池电压已过高；同时单片机U2的端ロ RC2关闭振荡脉冲输出，改 为高电平输出使受控的功率输出电路3的电子开关VTl呈现完全导通状态，通过负载电阻R4, R5, R6对流过所被保护的电池的浮充电流进行旁路恒流放电。使升高的端电压逐渐下降，保证了整组电池在浮充过程的电压均衡和一致性。当电池4的端电压降低到6. 75V吋，自动退出放电状态转为正常的脉冲维护工作状态。在电池4向系统负载供电并且端电压低于6. OOV时，单片机U2的RC4端ロ输出低电平，使LED2红色发光二极管点亮；报警提示该电池电压已过低，单片机U2的RC7端ロ输出低电平使欠压保护电路2的继电器Kl触点释放，断开功率输出电路3的供电，同时单片机U2的端ロ RC2输出低电平，使受控的功率输出电路3的电子开关呈现完全截止状态，无脉冲输到功率输出电路3，则本在线维护设备处于待机状态，不再消耗电池4的电能。需要将所安装的在线维护设备设置为轮流启动方式工作时，在安装好输出线后，再把信号线从第一个在线维护设备的JKl插孔连接到第二个在线维护设备的JK2插孔，第ニ个在线维护设备的JKl插孔连接到第三个在线维护设备的JK2插孔……把最后ー个在线维护设备的JKl插孔连接到第一个在线维护设备的JK2插孔。信号线连接正确后，按下任意ー个在线维护设备的SWl按钮，该在线维护设备工作一段时间后处于待机状态，同时单片机U2的端ロ RA5发出触发信号，通过电阻R14、插座JK2以及信号线传输到下ー个在线维护设备的JKl使光电耦合器U3中的发光二极管LED4点亮，光电耦合器U3中的光敏三极管Q3接收到光信号后导通，把该在线维护设备中单片机U2的RA4端ロ拉低为低电位，转为轮流启动工作方式。依此类推，周而复始。综上所述，本实用新型除了具有脉冲防止和消除硫化功能逐渐恢复电池的容量夕卜，还有均衡単体电压功能，保证电池在浮充过程中的电压均衡一致，且能耗较低。其防与治结合综合延长电池使用寿命。
权利要求1.网络环境下的蓄电池组在线维护设备，包括脉冲维护模块；所述的脉冲维护模块设置在被维护的蓄电池组ー侧的机房里，与所述的被维护的蓄电池组相连；其特征在于还包括产生启动控制信号的控制单元和计算机网络通信単元；所述的控制单元设置在控制中心；所述的计算机网络通信単元包括设置在机房的机房网络节点和设置在控制中心的控制中心网络节点；所述的控制単元与控制中心网络节点相连，所述的机房网络节点与脉冲维护模块相连；所述的机房网络节点与控制中心网络节点通过计算机网络连接。
2.根据权利要求I所述的网络环境下的蓄电池组在线维护设备，其特征在于所述的计算机网络为局域网。
3.根据权利要求2所述的网络环境下的蓄电池组在线维护设备，其特征在于所述的局域网的拓扑结构为总线结构，所述的机房网络节点和控制中心网络节点 都在总线上。
4.根据权利要求2所述的网络环境下的蓄电池组在线维护设备，其特征在于所述的局域网的拓扑结构为星形结构；所述的控制中心网络节点为中央节点，所述的机房网络节点分别为各站点。
5.根据权利要求I至4中任一所述的网络环境下的蓄电池组在线维护设备，其特征在于所述的脉冲维护模块包括单片机电路、功率输出电路和欠压保护电路； 所述的功率输出电路与单片机电路和被维护的蓄电池相连；功率输出电路将单片机电路产生的脉冲信号放大后输入到被维护的蓄电池中； 所述的欠压保护电路与单片机电路和被维护的蓄电池相连；欠压保护电路在单片机电路控制下，当被维护的蓄电池欠压时，断开所述的功率输出电路与被维护的蓄电池的连接。
6.根据权利要求5所述的网络环境下的蓄电池组在线维护设备，其特征在于所述的欠压保护电路包括三极管(Ql)、继电器(Kl)； 所述的继电器(Kl)设置在被维护蓄电池输出上，吸合时被维护蓄电池正常工作，断开时，切断被维护蓄电池回路； 所述的三极管(Ql)的集电极通过继电器(Kl)的线圈接所述的被维护蓄电池的正扱，发射极接地，基极接所述的单片机电路的控制信号输出端，当被维护蓄电池欠压时，控制所述的三极管(Ql)截止，所述的继电器(Kl)由于失电而断开。
7.根据权利要求6所述的网络环境下的蓄电池组在线维护设备，其特征在于集电极偏值电阻(R7)和基极偏值电阻(R20)、第一ニ极管(Dl)、第九储能电容(C9)； 所述的集电极偏值电阻(R7)连接到所述的三极管(Ql)集电极与被维护蓄电池的正极之间； 所述的基极偏值电阻(R20)连接到所述的三极管(Ql)基极与所述的单片机电路的控制信号输出端； 所述的第一ニ极管(Dl)并联在所述的继电器线圈两端，阴极接维护蓄电池的正极方向； 所述的第九储能电容(C9)为电解电容，其阳极连接到基极偏值电阻(R20)与三极管(Ql)基极之间，阴极接三极管(Ql)发射扱。
8.根据权利要求5所述的网络环境下的蓄电池组在线维护设备，其特征在于所述的功率输出电路包括功放管(VTl)、储能电路和均衡电路； 所述的功放管(VTl)为场效应管，其源极与漏极分别连接到被被维护蓄电池的正极和负极方向，栅极接单片机电路的维护脉宽信号输出端； 所述的储能电路包括第一储能电感(LI)、第二储能电感(L2)和第六储能电容(C6)；所述的第一储能电感(LI)和第二储能电感(L2)串连,所述的第一储能电感(LI)的另一端接所述的场效应管的源扱；第二储能电感(L2)的另一端接均衡电路；所述的第六储能电容(C6)为电解电容，其阳极接第一储能电感(LI)和第二储能电感(L2)连接处，阴极接地；所述的均衡电路包括耗能电阻和均衡ニ极管(D2)，所述的耗能电阻一端接被被维护蓄电池正极方向另一端接所述的储能电路中的第二储能电感(L2);所述的均衡ニ极管(D2)的阴极接被被维护蓄电池正极方向，阳极接功放管(VTl)的源极。
9.根据权利要求5所述的网络环境下的蓄电池组在线维护设备，其特征在于所述的单片机电路包括单片机芯片、电压监测电路、状态显示电路、电压基准电路、时钟电路、通信接ロ电路和单片机控制端ロ ； 所述的电压监测电路的检测端分别接所述的被被维护蓄电池正、负极，其检测结果输出端接单片机芯片检测电压输入引脚； 所述的状态显示电路接单片机芯片显示信号输出引脚； 所述的电压基准电路产生基准电压输出端接单片机芯片基准电压输入的引脚； 所述的时钟电路产生时钟信号其输出端接单片机芯片时钟信号输入端； 所述的通信接ロ电路实现与所述的机房网络节点通信，通信接ロ电路两端分别接机房网络节点和单片机芯片的通信端ロ。
专利摘要网络环境下的蓄电池组在线维护设备，包括脉冲维护模块；所述的脉冲维护模块设置在被维护的蓄电池组一侧的机房里，与所述的被维护的蓄电池组相连；还包括产生启动控制信号的控制单元和计算机网络通信单元；所述的控制单元设置在控制中心；所述的计算机网络通信单元包括设置在机房的机房网络节点和设置在控制中心的控制中心网络节点；所述的控制单元与控制中心网络节点相连，所述的机房网络节点与脉冲维护模块相连；所述的机房网络节点与控制中心网络节点通过计算机网络连接。本实用新型通过网络控制防与治结合综合延长电池使用寿命。
文档编号H01M10/44GK202423505SQ20112051005
公开日2012年9月5日 申请日期2012年5月4日 优先权日2012年5月4日
发明者许可, 钟石 申请人:深圳市迪迪美环保科技有限公司