【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及
蓄电池放电维护技术领域，具体的，涉及一种蓄电池开路报警装置。【背景技术】
[0002] 当直流系统蓄
电池组出现多节不相邻落后电池时，为防止出现落后电池开路或容量太低内阻过大拉低电池组
电压，导致电池组无法带载的问题，同时在现场还需要拆卸该节落后电池，再连接回路继续放电，费时费
力拆卸过程复杂，存在极大的事故
风险，没有安全有效的防护手段，所以需要研发一种整组中任意落后蓄电池免拆卸跨接旁路装置，本着保证作业人员及运行设备安全和节约的原则，彻底消除目前电池更换接续放电的关键
缺陷，降低现场工作人员的工作强度和操作难度。
[0003] 其中，一个比较重要的难题是由于蓄电池运行状况复杂，会出现开路的极端情况，而规程规定为防止意外电池组必须接入充
电机，这样无论是测量电压还是
电流都无法及时发现电池开路，那么一旦充电机故障则蓄电池开路必将导致控母负荷失电，存在重大事故隐患。
[0004] 另外，开路电池往往临近报废，内部极板
腐蚀严重，
接触电阻大，充电和放电电流很容易造成内部发热甚至爆炸，更应及时检出旁路以免故障扩大。【实用新型内容】
[0005] 本实用新型的主要目的是提供一种能够快速、准确、可靠的发现蓄电池开路并且可以根据蓄电池开路状态输出报警
信号的蓄电池开路报警装置。
[0006] 为了实现上述的主要目的，本实用新型提供的一种蓄电池开路报警装置包括方波信号发生器、蓄电池组模
块、
鉴频器以及报警输出
电路，所述方波信号发生器接收
电源电压，并基于所述电源电压产生具有一定占空比的方波信号，所述方波信号发生器经由所述蓄电池组模块输出所述方波信号至所述鉴频器，所述鉴频器根据所述方波信号中的
频率、
相位、幅值产生报警信号，所述鉴频器输出报警信号至所述报警输出电路；所述鉴频器包括
锁相环芯片、第一调节器、第二调节器和低通
滤波器，所述
锁相环芯片的第十一脚与所述第一调节器电连接，所述锁相环芯片的第十脚与所述第二调节器电连接，所述锁相环芯片的第十三脚与所述
低通滤波器电连接。
[0007] 进一步的方案是，所述第一调节器包括第一电阻和第五电位器，所述第一电阻的第二脚与所述第五电位器的第一脚电连接，所述第五电位器的第二脚和第三脚并联连接。
[0008] 更进一步的方案是，所述第二调节器包括第三电位器，所述第三电位器的第一脚和第二脚并联连接，所述第三电位器的第三脚与所述报警输出电路的输入脚电连接。
[0009] 更进一步的方案是，所述低通滤波器包括第四电阻、第五电阻和第四电容，所述第四电阻的第一脚与所述锁相环芯片的第十三脚电连接，所述第四电阻的第二脚与所述第五电阻的第一脚电连接，所述第五电阻的第二脚与所述第四电容的第一脚电连接。
[0010] 更进一步的方案是，所述方波信号发生器为一个由555
定时器构成的多谐
振荡器，其频率为500HZ，占空比为50％。
[0011] 更进一步的方案是，所述方波信号发生器还包括第五电容、第一
二极管、第六电阻、第七电阻和第一电位器，所述555定时器的第三脚输出至所述蓄电池组模块，所述第六电阻的第二脚与所述第一电位器的第一脚电连接，所述第一电位器的第二脚与所述第七电阻的第一脚电连接，所述第五电容的第一脚与所述555定时器的第二脚、所述第一二极管的负极电连接，所述第一二极管的正极连接在所述第一电位器的第三脚与所述555定时器的第七脚之间。
[0012] 由此可见，本实用新型提供的蓄电池开路报警装置利用方波信号发生器产生连续的、定频率、定占空比的大功率方波信号源，
串联经过蓄电池组模块后输入到鉴频器，鉴频器经过频率、相位、幅值
鉴别后输出到报警输出电路，即可得到开路报警信号。所以，该报警装置有效解决了蓄电池免拆卸跨接旁路装置中的蓄电池开路报警问题，具备快速、准确、可靠，抗干扰性强等特点，降低现场工作人员的工作强度和操作难度，消除重大设备运行安全隐患；对于直流系统蓄电池组设备维保具有推广意义，由于是全方位监测电池的开路信号，无论何种开路模式均能正确判断，可连续在线运行，对提高直流系统可靠性起到重要作用；装置简洁，成本低廉，由于是标准信号低功耗发射，既不影响其它继保设备和微机系统，本身抗干扰性也强；电路具备智能化处理
基础，提高了蓄电池管理的自动化程度。
【
附图说明】
[0013] 图1是本实用新型一种蓄电池开路报警装置
实施例的原理图。
[0014] 图2是本实用新型一种蓄电池开路报警装置实施例中有关于蓄电池组模块的PNGV模型的原理图。
[0015] 图3是本实用新型一种蓄电池开路报警装置实施例中鉴频器的电路原理图。
[0016] 图4是本实用新型一种蓄电池开路报警装置实施例中方波信号发生器的电路原理图。【具体实施方式】
[0017] 为了使实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不限用于本实用新型。
[0018] 参见图1，本实用新型的一种蓄电池开路报警装置包括方波信号发生器1、蓄电池组模块4、鉴频器2以及报警输出电路3，方波信号发生器1接收电源电压，并基于电源电压产生具有一定占空比的方波信号，方波信号发生器1经由蓄电池组模块4输出方波信号至鉴频器2，鉴频器2根据方波信号中的频率、相位、幅值产生报警信号，鉴频器2输出报警信号至报警输出电路3。其中，鉴频器2能够连续处理频率、相位、幅值并输出标准电平报警信号。
[0019] 在本实施例中，方波信号发生器1、鉴频器2、报警输出电路3均悬浮隔离供电，便于配接，可以避免电力直流系统
短路并提高抗干扰性能。
[0020] 参见图2，图2为蓄电池组模块4的PNGV模型，是在戴维南定理(Thevenin's theorem)的基础上增加了负载电流对电池OCV影响的考虑。在该模型中，电压Uoc用来表示电池的理想开路电压，电容Cb为电池电容(表示负载电流IL引起的OCV变化)，电阻Ro为电池的欧姆内阻(经过的负载电流为IL)，电阻Rp为电池的极化内阻(经过的极化电流为Ip)，电容Cp为极化电容(表示负载电流IL引起的极化电压Up变化)。
[0021] 其中，蓄电池组模块4其等效Cb、Cp为一大容量电容，方波信号可以很容易的低阻抗通过，并输入到鉴频器2，若蓄电池组模块4没有开路故障，则鉴频器2根据
输入信号的频率、相位、幅值鉴别后显示正常，反之则驱动报警输出电路3响应，而蓄电池组回路本身充电、放电负载电流IL为直流，鉴频器2不予响应。
[0022] 参见图3，鉴频器2包括锁相环芯片U1、第一调节器、第二调节器和低通滤波器，锁相环芯片U1的第十一脚与第一调节器电连接，锁相环芯片U1的第十脚与第二调节器电连接，锁相环芯片U1的第十三脚与低通滤波器电连接。
[0023] 其中，第一调节器包括第一电阻R1和第五电位器R5，第一电阻R1的第一脚与锁相环芯片U1的第十一脚电连接，第一电阻R1的第二脚与第五电位器R5的第一脚电连接，第五电位器R5的第二脚和第三脚并联连接。
[0024] 其中，第二调节器包括第三电位器R3，第三电位器R3的第一脚和第二脚并联连接后与锁相环芯片U1的第十脚电连接，第三电位器R3的第三脚与报警输出电路3的输入脚电连接。
[0025] 其中，低通滤波器包括第四电阻R4、第五电阻R5和第四电容C4，第四电阻R4的第一脚与锁相环芯片U1的第十三脚电连接，第四电阻R4的第二脚与第五电阻R5的第一脚电连接，第五电阻R5的第二脚与第四电容C4的第一脚电连接。
[0026] 优选的，锁相环芯片U1为锁相环芯片CD4046。采用常规CD4046构成的频率计鉴频器2，鉴频器2通过第三电位器R3指示被测频率、幅值等的高低及相位。第一调节器由阻值为47kΩ的第一电阻R1与51kΩ的第五电位器R5串联而成，第四电阻R4、第五电阻R5和第四电容C4构成低通滤波器，第三电位器R3与报警输出电路3的输入串联后作为源跟随器的负载，第三电位器R3还用于调节鉴频的满幅值范围。并且，输出并联有100uF的大电容C3，用于消除低频时输出的
波动现象，该频率计的鉴频测量范围是20Hz～1kHz。在用标准信号发生器和标准频率计进行校准时，需调整51kΩ的第五电位器R5，该鉴频器2具有良好的线性。
[0027] 参见图4，方波信号发生器1为一个由555定时器U2构成的多谐振荡器，其频率为500HZ，占空比为50％。方波信号发生器1的标准方波信号特征为方波、频率500HZ、50％占空比，以便于鉴频器2可以准确的检出并具备一定的抗干扰分辨能力，以区别于电气回路上其它高频电源及继保设备可能的电磁兼容干扰，可以提高电池开路报警的准确性。
[0028] 其中，方波信号发生器1还包括第五电容C5、第一二极管D1、第六电阻R6、第七电阻R7和第一电位器RP1，555定时器U1的第三脚输出至蓄电池组模块4，第六电阻R6的第二脚与第一电位器RP1的第一脚电连接，第一电位器RP1的第二脚与第七电阻R7的第一脚电连接，第五电容C5的第一脚与555定时器U2的第二脚、第一二极管D1的负极电连接，第一二极管D1的正极连接在第一电位器RP1的第三脚与555定时器U2的第七脚之间。
[0029] 具体地，555定时器U2是一种多用途的单片中规模集成电路，该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳、多谐和
施密特触发器，因而在
波形的产生与变换、测量与控制、
家用电器等许多领域中都得到了广泛的应用。其中，555定时器U2工作的电源电压很宽，并可承受较大的负载电流，双极型定时器电源电压范围为5～16V，最大负载电流可达200mA，完全可以
直接驱动蓄电池组容抗。方波信号发生器1的输入端只要一加上电压VDD，振荡器便起振。在刚通电时，由于第五电容C5上的电压不能突变，即555定时器U2第二脚电位的起始电平为低电位，使555定时器U2置位，其第三脚呈高电平。第五电容C5通过RA、D1对其充电，充电时间为CRtA7.0，充到
阈值电平DDV3/2时，555定时器U2复位，其第三脚转呈低电平，此时第五电容C5通过D1、RB、555定时器U2内部的
放电管放电，放电时间为CRtB7.0放，则振荡周期为T放充＝T充+T放。
[0030] 由此可见，本实用新型提供的蓄电池开路报警装置利用方波信号发生器1产生连续的、定频率、定占空比的大功率方波信号源，串联经过蓄电池组模块4后输入到鉴频器2，鉴频器2经过频率、相位、幅值鉴别后输出到报警输出电路3，即可得到开路报警信号。所以，该报警装置有效解决了蓄电池免拆卸跨接旁路装置中的蓄电池开路报警问题，具备快速、准确、可靠，抗干扰性强等特点，降低现场工作人员的工作强度和操作难度，消除重大设备运行安全隐患；对于直流系统蓄电池组设备维保具有推广意义，由于是全方位监测电池的开路信号，无论何种开路模式均能正确判断，可连续在线运行，对提高直流系统可靠性起到重要作用；装置简洁，成本低廉，由于是标准信号低功耗发射，既不影响其它继保设备和微机系统，本身抗干扰性也强；电路具备智能化处理基础，提高了蓄电池管理的自动化程度。
[0031] 作为优化，鉴频器2可以分别根据输入信号的频率、相位、幅值等不同具体数值进行
采样分析，不但可以开路报警，还可以准确区分开路种类、严重程度、存在几只开路等等，提供智能化处理基础。
[0032] 作为优化，方波信号发生器1可以采用脉冲工作，既降低了装置功耗，又减少了自身干扰，使装置可以长期在线运行。
[0033] 作为优化，整个装置可以采用一体化金属全屏蔽设计，既提高了电磁兼容性，又可以作为专
门的蓄电池开路报警装置灵活应用于电力直流系统各部件中。
[0034] 需要说明的是，以上仅为本实用新型的优选实施例，但实用新型的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本实用新型做出的非实质性
修改，也均落入本实用新型的保护范围之内。
