[发明专利]用于电池监测系统的液位传感器

说明书

提供一种用于液体电解质电池的液位传感器。该液位传感器包括具有参考电极和电极阵列的探测器。电极阵列包括在探测器的纵向方向上连续地设置的多个电极。参考电极电容耦合到电极阵列内的每个电极，使得探测器提供电容，该电容在探测器浸入相对于探测器变化的液位时变化。液位传感器可以提醒用户需要再填充电池或提醒用户在不久的将来需要再填充电池。液位传感器可以包括一系列LED，其选择性地发亮以向用户指示各个这样的状况。

技术领域

本发明涉及液位(液体水平)传感器，并且更具体地，涉及用于液体电解质电池监测系统的液位传感器。

背景技术

液体电解质电池，包括铅酸电池，借助于电化学反应提供电能。电化学反应涉及酸(例如硫酸)与电池电极的反应。通过电化学反应还可以使液体电解质电池再充电，在该电化学反应中水被转化成氢和氧。然而，由于再充电反应和由热诱导的水蒸发，液体电解质电池经历水的损失，并且必须定期再填充水。

因此，已经开发了各种用于再填充液体电解质电池的供水系统。一种这样的系统包括单点供水系统，其中单个水源被引导到液体电解质电池内的多个电池单元。传统的单点供水系统包括关闭阀，该关闭阀永久地替换用于液体电解质电池内的每个电池单元的现有通气盖。当电池单元被基本上充满时，关闭阀自动终止到电池单元的水流。

尽管现有的单点供水系统得到广泛接受，但现今的供水系统不会提醒或警示用户何时向电池添加水。因此，市场上存在许多不同的电解质水平(或液面)指示器。普通的电解质指示器使用突出到电池单元中的传导性(导电)材料。普通的电解质水平指示器确定探测器(探针)是否接触电解质。普通的电解质水平指示器不能确定超出接触点的单元中的电解质的量。因此，仍然持续需要改进的电池电解质水平指示器，其准确地测量用于铲车、前移式叉车、备用电源和其他应用的液体电解质电池内的水位。

发明内容

提供了用于电池监测系统的液位传感器。液位传感器包括具有电容传感器的探测器。电容传感器提供输出，该输出随着液位相对于探测器的增高或增加而变化。液位传感器可以用于提醒用户需要再填充电池或用于提醒用户在不久的将来需要再填充电池。例如，液位传感器可以包括一系列LED，其选择性地发亮以向用户指示各个这样的状况。

在一个实施例中，电容传感器包括电极阵列和参考电极。电极阵列包括在探测器的纵向方向上连续地(串联)设置的多个电极。参考电极电容耦合到电极阵列内的每个电极，使得电容耦合可以随着液位相对于探测器的增高而变化。电极阵列和参考电极安装到公共介质基片或基板，例如印刷电路板。印刷电路板被包覆成型或灌封以保护电极免受电池单元内的电解质溶液的影响。

在另一实施例中，电容传感器包括适于测量参考电极与电极阵列之间的电容耦合的控制器。控制器的输出可以用于控制液体流动到电池单元或多个电池单元。例如，流动装置可以基于检测到的液位而减慢或停止将液体流动到电池单元。流动装置在一些实施例中可以包括泵，并且在其他实施例中可以包括阀。进一步举例来说，流动装置可以包括安装到电池中的每个电池单元的电动阀。电动阀可以响应于电解质达到所需水平而关闭。探测器可以另外包括热敏电阻，该热敏电阻电耦合到控制器，用于测量电池单元内的电解质溶液的温度。

在另一实施例中，提供了一种用于测量电池中的液位的方法。该方法包括提供探测器，该探测器包括参考电极和具有多个电极的电极阵列，该多个电极电容耦合到参考电极。该方法还包括测量每个电容耦合，基于每个电容耦合来确定电池单元内的液位。确定的液位与远程服务器共享以用于存储和分析，并且可选地用于控制液体流动进入电池单元。测量每个电容耦合可以包括测量参考电极与电极阵列内的每个电极之间的电容。确定液位可以包括检测沿着探测器的纵向方向的电容的变化，可选地对应于电池单元内的液位。

因此，本发明可以提供一种用于液体电解质电池(例如铅酸电池)的改进的液位传感器。液位传感器可以提供实时液位信息和温度信息，在电池再填充操作期间，同时还有监测在再填充之间的多个电池单元或(一)电池单元内的液位。液位读数和温度读数可以无线传送到托管在远程装置例如智能手机、平板电脑、膝上型电脑或台式计算机上的应用程序。