[发明专利]用于评定蓄电装置的使用寿命和蓄电量的装置

说明书

本发明是关于一个用于为设备供电的系统，该系统连同着一个用于存储电力的蓄电装置、一个用于测量蓄电装置的第一电量的第一测量装置、和一个用于确定使第一电量达到第一水平值所需的时间的时间确定装置。更详细地说，本发明涉及蓄电装置的使用寿命和蓄电量的评定方法和装置。它优选地应用于不间断供电系统和独立于公共电网的系统。

目前，不间断供电系统是无故障运行的一项重要要求，特别是对于数据处理装置更是如此。主电力供应的短时间或长时间中断是数据保存和外围设备运行的主要问题。电池通常用于弥补这些电力供应的中断，它们在正常运行状态下由公共电源充电，只是在公共电源中断时负责为系统提供电力。

电池在这些不间断供电系统或独立于公共电网的系统中的可用性，其关键的一点就是蓄电装置的状况和使用寿命；特别是当需要确定这些电池是否需要更换时。

US-A-4,716,354(Hacker)揭示了一个电池监控系统，用于确定剩余的电池蓄电量。这需要对电池的数据经常地进行测量、存储和计算，同时还需要一个致使电池基本上完全放电的一个深度放电操作过程。但是，在众多的应用中，深度放电操作过程是应该避免的，这是为了不损坏电池，也为了有足够的存储电力可供使用。这样的深度放电从那些往往存储有大量的电能的应急电力供应系统的节能考虑也是不希望出现的。

US-A-4,918,368(Baker等)描述了一个由微处理器控制的电池充电系统，在该系统中，电池在充电或放电时，它的电流被定期地测量和存储。电池的蓄电量可以通过刚测定的和以前测定并存储的电流值计算出来。这个系统的一个缺点是电池的电流值必须定期地确定，这可能是很困难的，特别是对那些大型电池的电流。

GE-A 22136000(Elkoh Giken)揭示了一个电池检验电路，用来测量电池电压从初始值变为第二电压值所经历的时间。所得到的时间可以显示出电池的使用寿命。但是，这个发明的使用必须以电池的负载电流是恒定的为条件，这样对电池使用寿命的估算才有意义。这篇文章的理论构成了其主权利要求的主题。

本发明的目标就是建立一个为设备提供电力的系统和一种与工作电流无关地确定蓄电装置的使用寿命和蓄电量的装置。

该系统应该还能避免蓄电装置的深度放电并能连续测量它的电流值。并且该系统应能在蓄电装置充电或放电的过程中确定它的蓄电量和使用寿命。此外，被采用的电量测量值(如电压值和电流值)应该可以互换使用，且该系统也应适用于各种类型的蓄电装置。

本发明实现这个目标，是通过提供一个用于测量蓄电装置的第一电量的第一测量装置、一个用于确定第一电量达到第一电平所用时间的时间确定装置、一个用于测量蓄电装置的第二电量的第二测量装置、和一个用于将与所确定的时间相关的第二电量同所存储的第二电量的典型时间特征曲线进行比较的比较器。该系统可以得出关于蓄电装置的蓄电量和使用寿命的结论而与蓄电装置相连的设备的电力需求无关。

在该系统的一个有利的实施方案中，第二电量的典型的时间特征曲线是电力耗尽的蓄电装置的典型电力耗尽特征曲线和/或蓄电装置初始曲线的典型的新特征曲线。这是获得对评定有意义的参考特征曲线的一个简单方法。

在该系统的一个有利的实施方案中，还包括一个开关单元，一当所测得的第一电量测量值达到最低水平值时，它将蓄电装置和与其相连的设备断开，以防止蓄电装置几乎完全放电(深度放电)。

该系统的进一步的有利实施方案还包括一个用于确定蓄电装置的阻抗的阻抗确定装置。这样就可以检测到蓄电池的短路、开路以及由于老化引起的阻抗的增值。

该系统的进一步的有利实施方案还包括一个用于检测蓄电池短路和蓄电装置过度充电的装置。这样就可以检测到蓄电池中正在形成的短路和因此而产生的个别蓄电池的过度充电。

该系统的进一步的有利实施方案还包括一个电路断路器，它用来保护蓄电装置，以防止在开关装置已将其与所连设备断开后，又被错误地重新连通。这样可以保证：在出现故障后或深度放电发生前，蓄电装置保持断路，并且不会被错误地重新连通。

在该系统的进一步的有利实施方案中，蓄电装置的充电或放电电路是平衡地设计的，以防止蓄电装置被不平衡地充电或被不平衡地放电。

在该系统的进一步的实施方案中，与蓄电装置相连的电路都优选地应用了场效应晶体管技术。这对于使电池单元在存放过程中的漏电降到最低和防止过早放电都是特别有利的。