一種智能電能表電池充電裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型屬于電能計量裝置制造領域，尤其是涉及一種智能電能表電池充電裝 置。
【背景技術】
[0002] 高級量測體系是智能電網的關鍵技術之一，它不是一個獨立的技術實現過程，主 要由智能電能表、采集智能電能表、表計數據管理系統、雙向通信的體系架構和相關后臺應 用系統組成。智能電能表是高級量測體系中最重要的一環，它的設計和研究緊緊圍繞著智 能電網的特點和要求來展開。智能電能表實現了電網企業和電網用戶之間的信息交互、需 求交互、和諧共贏，使得社會效益最大化，其優點和優勢是十分明顯的。目前國外和國內市 場上的智能電能表均具有分時復費率式、預付費式、集中遠傳式功能，這同時要求了智能電 能表的電池系統需具有較高的充電和控制水平。
[0003] 智能電能表中現有充電電池管理系統主要存在以下問題：
[0004] 1.以電池電壓計算剩余電量，無法真實反映剩余電量，當電池容量減少時，無法及 時發出告警信息，提醒更換電池。
[0005] 2.缺乏電池維護功能，當電池長時間不工作時，無法對電池進行適當激活維護，造 成電池實際容量顯著降低。
[0006] 3.頻繁充電，縮短電池使用壽命。大多數電能表采用恒壓法對電池充電，而不是當 電池電量低于閾值時才啟動充電，造成電池頻繁充電。
[0007] 4.通用性差，不同充電電池的特性存在差異，電能表的電池管理系統通常只適用 于某一類型電池，無法滿足電池互換性要求。
[0008] 5.數據丟失，部分智能電能表在工作電源和電壓互感器二次電壓掉電后，電池電 壓急劇下降，無法提供正常通信所需的電量，嚴重影響計量數據的正確性，引起寄存器內部 數據丟失，導致電量結算等經濟問題。
【發明內容】
[0009] 為了解決上述問題，延長電池使用壽命，提高電能表備用電源系統的穩定安全性， 本實用新型提供了一種智能電能表電池充電裝置，由η個充電電池 BT1、BT2至BTn，1個紐 扣電池 Β??，2η個二極管D1、D2至D2n，2個穩壓二極管D0+和DO-，2η個開關S11、S12、S21、 S22 至 Snl、Sn2, n+1 個電容 C、Cl、C2 至 Cn，2n 個三極管 Ql、Q2、Q3、Q4 至 Q2n，1 個電阻 R， n+1個電壓檢測端UR、UB1、UB2至UBn組成。
[0010] 其中，紐扣電池 BTO正極接二極管D0+正極、BTO負極接二極管DO-負極，Ql、Dl、 Q2、D2和Q3、D3、Q4、D4和Q2n-1、D2n-1、Q2n、D2n組成了每一個雙向開關，用于電池的充 電和向智能電能表供電；充電電池 BT1通過相應雙向開關和S11接電源U+和U-，充電電池 BT2通過相應雙向開關和S21接電源U+和U-，充電電池 BTn通過相應雙向開關和Snl接電 源U+和U-;電容C、電阻R串聯后，與電容C1、C2并聯；C1連接開關S12、C2連接開關S22、 相應Cn連接開關Sn2。
[0011] 所述電壓檢測端UB1用于檢測充電電池 BT1電壓，所述電壓檢測端UB2用于檢測 充電電池 BT2電壓，所述電壓檢測端UBn用于檢測充電電池 BTn電壓。
[0012] 所述電壓檢測端UR用于檢測電容C1至Cn和電容C、電阻R的并聯電壓。
[0013] 本實用新型采用安時積分法評估電池的容量，先對電池進行充電使電壓達到上限 值，然后利用電阻R進行放電，檢測和記錄電壓UB1、UB2、UR和放電時間t，直到電池電壓降 至下限值。則電池的容量可由式（1)計算得到：
[0015] 相比于開路電壓法檢測電池容量，安時積分法的檢測結果更加準確。
[0016] 目前電網停電時間越來越少，運行可靠性很高，電能表在使用過程中停電時間較 少，充電電池長時間不處于放電狀態。由鎳氫電池和鋰電池的特性可知，若電池長時間不進 行充放電，則會影響其壽命。因此在每次充放電循環之后，記錄閑置時間T，當T超過閾值 Td時，則需要對電池進行維護。Td可根據電池的特性設置，一般設為3個月。鎳鎘電池則 由于"記憶效應"，每隔一段時間需進行一次維護放電，恢復電池性能。考慮到電能表電池的 冗余功能，充電電池 BT1和BT2不能同時進行放電。必須完成一節電池的維護之后才允許 對另一節電池進行維護，保證電能表具有合適的備用電量。進行維護時，BT1或者BT2均利 用電阻R進行放電。由式（2)，放電電流"由開關S12或S22的占空比設置，可根據預設放 電曲線對電池進行放電。
[0018] 現有國內外生產的電能表一般只有一節充電電池，當外部供電正常時，為了保證 電能表有足夠的備用電量，不允許對電池進行放電操作。因此本實用新型設計的電池充電 裝置備有多節電池。是由η節充電電池組成的備用電池組，假設智能電能表所需的備用電 量為C，每節電池的容量為Cs，每次只對一節電池進行維護，（；必須滿足關系式（3)，備用電 池總容量(：Σ滿足式（4)。
[0021] 由式⑷可知，在備用電量C 一定的條件下，充電電池個數η越多，則備用電池的 冗余容量（C￡ -C)越少。但考慮每節電池及控制電路的成本，電池個數一般為2節或3節。 若使用2節電池，則CS>C ;若使用3節電池，則Cs>0. 5C。
[0022] 目前符合要求的鎳氫、鎳鎘電池在容量、充電截止電壓等方面存在差異。為了兼容 不同種類的電池，滿足現場電池互換性要求，充電電流優選設為60mA，維護狀態中的放電電 流優選設為120mA。充電截止電壓優選設為6. 6V，充電狀態為恒流限壓。為減少"記憶效 應"對電池容量的影響，充電下限電壓優選設為4. 4V。放電時先選擇剩余電量較少的電池 放電，直至電壓降至4. 2V，再選擇剩余電量較大的電池放電。由于電能表絕大部分時間處于 外部供電狀態，因此電能表電池的充電回路不追求快速充電，而是選擇較小的充電電流。
[0023] 本實用新型的4種工作狀態：正常狀態、維護狀態、掉電狀態、保護狀態。正常狀 態是指智能電能表外部供電正常時，進入工作狀態；維護狀態是電池長時間不進行充放電 時，進入維護狀態；掉電狀態是指外部電源失效時，電池為智能電能表供電的狀態；保護狀 態是指智能電能表外部供電異常影響電池安全時，對智能電能表充電電池進行保護，并由 紐扣電池對智能電能表進行供電，ΒΤ0正負極接有穩壓二極管，可以對紐扣電池進行保護， 防止電壓對紐扣電池進行充電或擾動。
[0024] 本實用新型具有以下優點和有益效果：解決了目前智能電能表電池容量檢測不準 確、淺充淺放、在線維護少、通用性差等問題，避免了智能電能表由于外部停電和電池電量 低而引起數據丟失，無法記錄電量導致經濟損失等情況，提高了智能電能表運行可靠性，降 低了人工維護成本。
【附圖說明】
[0025] 圖1是本實用新型的電路原理圖；
[0026] 圖2是本實用新型的工作原理圖。
【具體實施方式】
[0027] 下面將結合附圖對本實用新型的技術方案進行清楚、完整地描述：
[0028] 如圖1所示，本實用新型提供了一種智能電能表電池充電裝置，由η個充電電池 ΒΤ1、ΒΤ2至ΒΤη，1個紐扣電池 Β??，2η個二極管Dl、D2至D2n，2個穩壓二極管D0+和D0-， 2n 個開關 Sll、S12、S21、S22 至 Snl、Sn2, n+1 個電容 C、Cl、C2 至 Cn，2n 個三極管 Ql、Q2、 Q3、Q4至Q2n，1個電阻R，n+1個電壓檢測端UR、UB1、UB2至