一種在線式蓄電池組落后電池應(yīng)急輔助系統(tǒng)及其工作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力電子領(lǐng)域，具體而言，涉及一種蓄電池組落后電池應(yīng)急輔助系統(tǒng)及其工作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，高能量高電壓的蓄電池得到了廣泛應(yīng)用，通過將多個(gè)高能量高電壓蓄電池串聯(lián)起來形成一個(gè)蓄電池組，可用于諸如電動(dòng)車等需要高電壓的裝置上。
[0003]發(fā)明人在研究中發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)有技術(shù)當(dāng)中，后備式大容量蓄電池組同樣是以蓄電池串聯(lián)的形式工作的，因此整組蓄電池的容量等于最低蓄電池的單體容量，若蓄電池組中出現(xiàn)落后蓄電池時(shí)，則蓄電池組的整體容量會(huì)受制于落后蓄電池的容量，另一方面，現(xiàn)有的串聯(lián)蓄電池組的工作方式，無法控制落后蓄電池的放電程度，這樣使得落后蓄電池的最大可用容量不斷減少，從而嚴(yán)重影響了后備蓄電池組的供電保障能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種蓄電池落后電池應(yīng)急輔助系統(tǒng)及其工作方法，以改善蓄電池組中落后電池決定整組電池容量的問題，減少落后電池的放電容量，提供蓄電池組應(yīng)急供電保障。
[0005]本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0006]第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種蓄電池組落后電池應(yīng)急輔助系統(tǒng)，應(yīng)用于連接有負(fù)載和開關(guān)電源的串聯(lián)蓄電池組，所述系統(tǒng)包括:采集與控制模塊、功率變換模塊和輸出開關(guān)陣列模塊，所述功率變換模塊和所述輸出開關(guān)陣列模塊均與所述采集與控制模塊相連接；所述輸出開關(guān)陣列模塊連接于所述功率變換模塊202與所述蓄電池之間；
[0007]所述采集與控制模塊用于采集所述蓄電池組中每個(gè)蓄電池的電量信號(hào)，選擇所述蓄電池組中電量最低的一個(gè)蓄電池作為落后電池，控制所述輸出開關(guān)陣列模塊切換為連通所述功率變換模塊與所述落后電池的狀態(tài)；
[0008]所述功率變換模塊用于通過調(diào)整輸出電流，對(duì)所述落后電池進(jìn)行充電，使所述落后電池的電壓達(dá)到所述蓄電池組中的電壓均值。
[0009]結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第一種可能的實(shí)施方式，其中，所述采集與控制模塊包括單片機(jī)、PWM控制芯片、數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片和用于驅(qū)動(dòng)繼電器的變壓器，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片與所述單片機(jī)相連，所述PWM控制芯片與所述數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片相連，所述變壓器通過用于放大電流的晶體三極管組與所述PWM控制芯片相連，所述單片機(jī)與所述蓄電池組相連，所述變壓器通過分壓電阻與所述輸出開關(guān)陣列模塊相連。
[0010]結(jié)合第一方面的第一種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第二種可能的實(shí)施方式，其中，所述單片機(jī)還連接有用于顯示工作狀態(tài)的指示電路，所述指示電路包括多個(gè)發(fā)光二極管，每個(gè)所述發(fā)光二極管分別串聯(lián)有限壓電阻，各所述限壓電阻均與電源相連。
[0011]結(jié)合第一方面的第一種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第三種可能的實(shí)施方式，其中，所述晶體三極管組包括一個(gè)NPN型三極管和一個(gè)PNP型三極管，所述NPN型三極管與所述PNP型三極管共基極和發(fā)射極，所述NPN型三極管的基極與所述PNP型三極管的基極均通過限流電阻與所述PWM控制芯片相連，所述NPN型三極管的發(fā)射極與所述PNP型三極管的發(fā)射極均與所述變壓器相連。
[0012]結(jié)合第一方面的第一種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第四種可能的實(shí)施方式，其中，所述功率變換模塊包括軟啟動(dòng)繼電器，與所述軟啟動(dòng)繼電器相連的續(xù)流二極管，所述軟啟動(dòng)繼電器通過隔直電容和分壓電容分別連接有開關(guān)MOSFET和驅(qū)動(dòng)三極管，所述驅(qū)動(dòng)三極管連接有高頻變壓器，所述高頻變壓器通過濾波電容連接有電流傳感器，所述軟啟動(dòng)繼電器與總線輸入相連，所述電流傳感器與所述單片機(jī)相連。
[0013]結(jié)合第一方面的第四種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第五種可能的實(shí)施方式，其中，所述輸出開關(guān)陣列模塊包括用于選擇繼電器的開關(guān)，所述開關(guān)一端連接于所述蓄電池組中的蓄電池、一端連接于所述軟啟動(dòng)繼電器。
[0014]第二方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種在線式蓄電池組落后電池應(yīng)急輔助系統(tǒng)的工作方法，包括落后電池定位方法和容量輔助方法；
[0015]所述落后電池定位方法包括:
[0016]采集蓄電池組中每個(gè)蓄電池的電量信號(hào)；
[0017]選擇所述蓄電池組中電量最低的一個(gè)蓄電池作為落后電池，并對(duì)落后電池進(jìn)行標(biāo)記；
[0018]所述容量輔助方法包括:
[0019]控制所述輸出開關(guān)陣列模塊切換為連通所述功率變換模塊與所述落后電池的狀態(tài)；
[0020]調(diào)整所述功率變換模塊的輸出電流，對(duì)所述落后電池進(jìn)行充電，使所述落后電池的電壓達(dá)到蓄電池組中的電壓均值。
[0021]結(jié)合第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第二方面的第一種可能的實(shí)施方式，其中，所述電量信號(hào)包括電壓，選擇所述蓄電池組中電量最低的一個(gè)蓄電池作為落后電池，并對(duì)落后電池進(jìn)行標(biāo)記，包括:
[0022]根據(jù)每個(gè)電池的電壓計(jì)算出每個(gè)電池的電壓參考值；
[0023]根據(jù)電池額定電壓和單體電池的數(shù)量獲得蓄電池組中的電池落后壓限；
[0024]將每個(gè)電池的電壓分別與所述電壓參考值作比較，若端電壓低于所述電壓參考值，則與所述-電池落后壓限作比較；
[0025]若端電壓小于所述電壓參考值與所述電池落后壓限之差，則標(biāo)記為落后電池。
[0026]結(jié)合第二方面的第一種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第二方面的第二種可能的實(shí)施方式，其中，所述根據(jù)每個(gè)電池的電壓計(jì)算出每個(gè)電池的電壓參考值，包括:通過Uif = (U1+U2+U3+…+Un) /n_Ui/n，計(jì)算每個(gè)電池的非我電壓均值，將所述非我電壓均值作為各電池的電壓參考值，其中，Uif為非我電壓均值，Ui為所述蓄電池組中蓄電池i的電壓值，η為所述蓄電池組中的蓄電池的數(shù)量；
[0027]所述根據(jù)所述蓄電池組中各蓄電池的額定電壓和蓄電池的數(shù)量獲得蓄電池組中的電池落后壓限，包括:通過Ur =蓄電池額定電壓/η，將Ur作為電池落后壓限。
[0028]結(jié)合第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第二方面的第三種可能的實(shí)施方式，其中，所述容量輔助方法包括:
[0029]將蓄電池組總電壓與預(yù)設(shè)的放電截止電壓作比較，若蓄電池組總電壓低于所述放電截止電壓，則啟動(dòng)系統(tǒng)關(guān)機(jī)保護(hù)；
[0030]控制輸出開關(guān)陣列模塊選通所述落后電池；
[0031]將蓄電池組的均值電壓作為所述落后電池的目標(biāo)調(diào)節(jié)電壓，通過閉環(huán)控制算法調(diào)節(jié)功率變換模塊輸出電流對(duì)落后電池進(jìn)行補(bǔ)償。
[0032]本發(fā)明實(shí)施例提供的一種蓄電池落后電池應(yīng)急輔助系統(tǒng)及其工作方法，采用功率變換和同步整流技術(shù)，建立蓄電池組中的落后電池輔助系統(tǒng)，并且采用單片機(jī)作為控制芯片，進(jìn)行蓄電池組放電過程中的容量輔助決策，改善了蓄電池組中落后電池決定整組電池容量的問題，轉(zhuǎn)換同組其它電池能量，減少落后電池放電容量，提供蓄電池組應(yīng)急供電保障，能使蓄電池組的整體容量大于落后單體蓄電池的容量。
[0033]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附附圖，作詳細(xì)說明如下。
【附圖說明】
[0034]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)該看作是對(duì)范圍的限定，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。
[0035]圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種系統(tǒng)在線運(yùn)行方式示意圖；
[0036]圖2示出了本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種系統(tǒng)組成示意圖；
[0037]圖3示出了本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種系統(tǒng)功率變換模塊的電路圖；
[0038]圖4示出了本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種系統(tǒng)采集與控制模塊的電路圖；
[0039]圖5示出了本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種落后電池定位方法流程圖；
[0040]圖6示出了本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種容量輔助方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0041]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0042]實(shí)施例1，
[0043]在現(xiàn)有技術(shù)當(dāng)中，后備式大容量蓄電池組同樣是以蓄電池串聯(lián)的形式工作的，因此整