CN201122646Y - 具有检控装置的蓄电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种具有检控装置的蓄电池，属于蓄电池及电测量技术领域。它由蓄电池和检控装置组成，检控装置包括一个壳体，该壳体下部的定位座与蓄电池连接；所述壳体的内部包括一个控制电路板、用于提升浮子的步进电机、传感器组件包括密度传感器、温度传感器；控制电路板包括信号调节器、微处理器、CAN通讯隔离电路、驱动电路、升压电路；密度传感器通过信号调节器与微处理器连接；步进电机通过驱动电路与微处理器连接。其优点在于，结构简单，使蓄电池的酸溶液密度、温度、电压、液位的检测和控制能连续在线进行，还具有自诊断和在线校准功能，且工作效率高、检测控制稳定、可靠、使用寿命长。

Description

具有检控装置的蓄电池

技术领域

本实用新型涉及一种具有检控装置的蓄电池，属于蓄电池及电测量仪器技术领域。

背景技术

现有技术的蓄电池，其中对酸溶液密度、温度、液位的检测和控制的相应装置结构复杂，且不能连续在线进行，更不能在线校准，还存在一定的稳定性和可靠性问题。如：现有技术的铅酸蓄电池酸溶液密度的检测和控制方法及相应装置通常采用量筒法、振荡管法、压差法等方法及其装置。其中，量筒法、振动管法很难实现密度在线连续测量，而压差法在测量铅酸蓄电池密度时则受到空间的限制。上述现有技术方案的相应检控装置还存在模拟工作方式中的时漂、温漂、手动校准等工作效率和稳定性及可靠性问题，因此，很难实现铅酸蓄电池密度在线检测控制、校准、自诊断，影响蓄电池的稳定、安全、高效使用。

发明内容

本实用新型的目的在于，克服现有技术的缺点，提供一种具有检控装置的蓄电池，其结构简单，使蓄电池的酸溶液密度、温度、电压、液位的检测和控制能连续在线进行，还具有自诊断和在线校准功能，且工作效率高、检测控制稳定、可靠、使用寿命长。

本实用新型的技术方案是：一种具有检控装置的蓄电池，它由蓄电池和检控装置组成，检控装置包括一个壳体，该壳体下部的定位座与蓄电池连接；所述壳体的内部包括一个控制电路板、一个用于提升浮子的步进电机、还有一个用于采集原始信号的传感器组件：它包括有密度传感器、温度传感器；控制电路板包括信号调节器、微处理器、CAN通讯隔离电路、驱动电路、升压电路；密度传感器通过信号调节器与微处理器连接；步进电机通过驱动电路与微处理器连接。

上述具有检控装置的蓄电池技术方案的附加的技术特征为：

所述的检控装置还有一个液位传感器，电压连接件。

所述的密度传感器为浮子法的压力桥接传感器，用于将其信号经过信号调节器及A/D转换成相应的数字信号后送入微处理器中进行处理。

所述的液位传感器为浮球式传感器，输出开关量信号至微处理器进行上、下液位的报警。

所述的温度传感器为数字式传感器，通过I²C总线与微处理器相连；所述的控制电路板中模块的中心控制单元为ARM芯片。

所述的升压电路初始电压是1.0V～3.0V蓄电池电压，升压为电路所需的5V、12V、3.3V、1.8V电压。

所述的信号调节器是一个具有放大模拟信号，并且为零点、测量范围、零点漂移、测量范围漂移和线性误差提供数字校准的可编程模拟信号调节器，用于避免手动微调并保证长时间的稳定性。

所述的密度传感器，它包括有应变梁，该应变梁满足下述条件：

随着试件受力变形，使电阻值发生变化，而电阻变化是与试件应变ε成比例，公式为：

$\mathrm{\ϵ}=\frac{6L}{{\mathrm{bh}}^{2}E}F$ 式中b为应变梁宽度，h为应变梁厚度，E为应变梁材料，L为应变梁长度，F为浮力，ε为应变。

所述的应变梁的电压基准为数字化信号调节器的基准电压输出端的激励电压；该激励电压为2～3V，随着应变梁的工作状态自动适应调节。

本实用新型的技术效果为：

1、对蓄电池中的酸溶液密度、温度、电压、液位的检测和控制能连续在线进行，还具有自诊断和在线校准功能；采用蓄电池供电、CAN网络通信，减少了电气连接关系、提高了安全性、可靠性，工作效率高、检测控制稳定、可靠；

2、结构简单，易于制造和安装、方便维修，制造和运行成本低；

3、通过数字化输出可编程模拟信号调节器、步进电机、CPU的采用，极大的提高了密度传感器的测量精度，降低了各种漂移带来的测量误差；

4、当将6个智能模块安装在蓄电池上，蓄电池24小时循环进行充放电，经过半年的连续工作运行，各方面指标大大优于现有技术产品。

以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

附图说明

图1为图2本实用新型的具有检控装置的蓄电池的A-A剖示放大图；

图2为本实用新型具有检控装置的蓄电池的俯视图；

图3为本实用新型具有检控装置的蓄电池的电路原理框图；

具体实施方式

如图1、2、3所示，一种具有检控装置的蓄电池，它由蓄电池101和检控装置102组成；检控装置102有一个壳体1，该壳体1下部的定位座2与蓄电池101连接；壳体1分上壳体及下壳体两部分，壳体材料采用ABS注塑成形，外形美观耐用，由于工作环境为酸性环境，采用全防酸塑料外壳；本实用新型装置还有液位传感器3，电压连接件4，该电压连接件4是具有导电线的电压叉子，也可以是接线端子；壳体1下部有与被测蓄电池连接的定位座2，所述连接是螺纹固定连接；壳体1的内部有一个控制电路板5、一个用于提升浮子的步进电机6、还有一个用于采集原始信号的传感器组件；电路板安装在壳体上后，再安装挡板用来对电路板实施保护(防酸雾)；传感器组件有密度传感器7、温度传感器8；控制电路板5有信号调节器9、微处理器10、CAN通讯隔离电路11、驱动电路12、升压电路13；所有的传感器信号都送到电路板5进行统一处理，然后通过CAN口发送出去；密度传感器7通过信号调节器9与微处理器10连接；步进电机6通过驱动电路12与微处理器10连接。密度传感器7为浮子法的压力桥接传感器，用于将其信号经过信号调节器9及A/D转换成相应的数字信号后送入微处理器10中进行处理；密度传感器信号由应变梁的信号变化感应而来的，步进电机则是根据ARM芯片控制不定时间的提升应变梁的浮子，消除浮子上的气泡和杂质，以提高测量精度。液位传感器3为浮球式传感器，输出开关量信号至微处理器10进行上、下液位的报警。温度传感器8为数字式传感器，通过I²C总线与微处理器10相连；控制电路板5中模块的中心控制单元为ARM芯片。升压电路13初始电压是1.0V～3.0V蓄电池电压，升压为电路所需的5V、12V、3.3V、1.8V电压。信号调节器9是一个具有放大模拟信号，并且为零点、测量范围、零点漂移、测量范围漂移和线性误差提供数字校准的可编程模拟信号调节器，用于避免手动微调并保证长时间的稳定性。密度传感器应变梁电阻变化是与试件应变ε成比例，公式为：

$\mathrm{\ϵ}=\frac{6L}{{\mathrm{bh}}^{2}E}F$

式中：b为应变梁宽度，h为应变梁厚度，E为应变梁材料，L为应变梁长度，F为浮力，ε为应变。

其中b＝10mm   h＝0.25mm  E＝105GPa  L＝50mm  F＝98mN则得到ε＝448μm/m；

应变梁的电压基准为数字化信号调节器9的基准电压输出端的激励电压；激励电压为2，也可取3V，一般为2.5V，随着应变梁的工作状态自动适应调节。

本实用新型蓄电池的检测与控制步骤为：

1)、连接设备：将所述装置电压连接件4接到蓄电池的正、负极上，并通过CAN口接一显示器；

2)、确定参数范围：确定被测蓄电池检测参数范围：

a)、单块电池电压值为0V～3V，精度为±1％满量程；

b)、电解液温度为：0℃～60℃，精度为：±1℃；

c)、电解液密度为：1.000g/cm³～1.350g/cm³，精度±0.010g/cm³。

3)校准参数值，其步骤如下：

a、选择“参数修改”项，输入密码；

b、选择“曲线校准”项，选择所需校准的电池号；

c、输入校准参数；

其中密度的校准：当智能模块初次使用和密度检测值超差后，需在显示器上进行密度在线校准；

4)、确认或返回：若“确认”，则完成校准操作，若“返回”则放弃校准操作。

本实用新型权利保护范围不限于上述实施例。

Claims (9)

1、一种具有检控装置的蓄电池，它由蓄电池(101)和检控装置(102)组成，其特征在于，检控装置(102)包括一个壳体(1)，该壳体(1)下部的定位座(2)与蓄电池(101)连接；壳体(1)的内部包括一个控制电路板(5)、一个用于提升浮子的步进电机(6)、还有一个用于采集原始信号的传感器组件：它包括密度传感器(7)、温度传感器(8)；控制电路板(5)包括信号调节器(9)、微处理器(10)、CAN通讯隔离电路(11)、驱动电路(12)、升压电路(13)；密度传感器(7)通过信号调节器(9)与微处理器(10)连接；步进电机(6)通过驱动电路(12)与微处理器(10)连接。

2、根据权利要求1所述的具有检控装置的蓄电池，其特征在于，所述的检控装置(102)还有一个液位传感器(3)，电压连接件(4)。

3、根据权利要求1所述的具有检控装置的蓄电池，其特征在于，所述的密度传感器(7)为浮子法的压力桥接传感器，用于将其信号经过信号调节器(9)及A/D转换成相应的数字信号后送入微处理器(10)中进行处理。

4、根据权利要求2所述的具有检控装置的蓄电池，其特征在于，所述的液位传感器(3)为浮球式传感器，输出开关量信号至微处理器(10)进行上、下液位的报警。

5、根据权利要求1所述的具有检控装置的蓄电池，其特征在于，所述的温度传感器(8)为数字式传感器，通过I²C总线与微处理器(10)相连；所述的控制电路板(5)中模块的中心控制单元为ARM芯片。

6、根据权利要求1所述的具有检控装置的蓄电池，其特征在于，所述的升压电路(13)初始电压是1.0V～3.0V蓄电池电压，升压为电路所需的5V、12V、3.3V、1.8V电压。

7、根据权利要求1所述的具有检控装置的蓄电池，其特征在于，所述的信号调节器(9)是一个具有放大模拟信号，并且为零点、测量范围、零点漂移、测量范围漂移和线性误差提供数字校准的可编程模拟信号调节器，用于避免手动微调并保证长时间的稳定性。

8、根据权利要求1所述的具有检控装置的蓄电池，其特征在于，所述的密度传感器包括有应变梁，该应变梁满足下述条件：随着试件受力变形，使电阻值发生变化，而电阻变化是与试件应变ε成比例，公式为：

$\mathrm{\ϵ}=\frac{6L}{{\mathrm{bh}}^{2}E}F$ 式中b为应变梁宽度，h为应变梁厚度，E为应变梁材料，L为应变梁长度，F为浮力，ε为应变。

9、根据权利要求8所述的具有检控装置的蓄电池，其特征在于，所述的应变梁的电压基准为数字化信号调节器(9)的基准电压输出端的激励电压；所述的激励电压为2～3V，随着应变梁的工作状态自动适应调节。

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