本發(fā)明涉及變電站蓄電池的技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種自適應(yīng)蓄電池單體均衡裝置。

背景技術(shù)：

蓄電池單體在出廠時(shí)無法保證每個(gè)單體參數(shù)均一致；供電企業(yè)在進(jìn)行采購(gòu)時(shí)，亦以單體參數(shù)誤差在一定數(shù)值以內(nèi)作為驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。變電站站用蓄電池或通信用蓄電池均是將若干蓄電池單體串聯(lián)成組，通過基于高頻開關(guān)的直流充電機(jī)直接對(duì)整組蓄電池進(jìn)行充放電控制，并通過蓄電池狀態(tài)巡檢儀對(duì)每組蓄電池的端電壓、溫度等參數(shù)進(jìn)行測(cè)量和監(jiān)視。供電企業(yè)的蓄電池系統(tǒng)具有一定數(shù)量的就地備用單體。如，某個(gè)變電站站用直流采用110v電壓等級(jí)，故此其蓄電池系統(tǒng)采用52組蓄電池串聯(lián)，同時(shí)準(zhǔn)備2個(gè)就地備用單體蓄電池。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

供電企業(yè)現(xiàn)有的將整組蓄電池以整組控制的充放電運(yùn)行方式下，蓄電池在浮充電時(shí)將無可避免地存在這種現(xiàn)象(供電企業(yè)的蓄電池99％以上的工作時(shí)間均處于浮充狀態(tài))：大部分單體處在浮充狀態(tài)，而某個(gè)單體處在過充狀態(tài)，某個(gè)單體處在欠充狀態(tài)。而這種現(xiàn)象亦會(huì)無可避免地導(dǎo)致蓄電池組的電池容量降低，減少蓄電池使用壽命，甚至?xí)?dǎo)致核容試驗(yàn)不合格(實(shí)際容量<80％*額定容量時(shí)即判斷為核容不合格，此時(shí)需要對(duì)蓄電池進(jìn)行更換)。

現(xiàn)階段蓄電池的均衡方法主要有以下幾種：

1、每個(gè)單體電池附加一個(gè)均衡電路，起到分流作用，防止其過充，但此方法均衡速度慢，可控性較差；

2、采用一組變壓器來實(shí)現(xiàn)均衡充電，利用變壓器各個(gè)繞組間的漏感進(jìn)行電壓均衡。但變壓器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制作要求和成本很高，所以此種方法并不理想；

3、采用電容均衡，其實(shí)質(zhì)是依靠單體電池間的電壓差實(shí)現(xiàn)能量在相鄰兩單體電池間轉(zhuǎn)移，電壓差越大，均衡效果越明顯。而實(shí)際中個(gè)單體蓄電池間的端電壓差值小，導(dǎo)致此方法的均衡效果不明顯，均衡效率低。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種具有蓄電池單體均衡功能的蓄電池狀態(tài)巡檢儀及其實(shí)現(xiàn)方法，采用可控式電阻分流，根據(jù)均衡需要實(shí)現(xiàn)快速放電，同時(shí)為每一個(gè)蓄電池單體密封壓力傳感器，精確反饋蓄電池內(nèi)部壓力變化情況，防止蓄電池的過充。不僅可以實(shí)現(xiàn)蓄電池巡檢功能，還能通過控制#1蓄電池組、#2蓄電池組、就地備用蓄電池組三者之間進(jìn)行能量均衡，以達(dá)到#1蓄電池組、#2蓄電池組、就地備用蓄電池組三者均處于均衡的最佳充電狀態(tài)，獲得蓄電池直流系統(tǒng)的最大容量。解決了蓄電池均衡速度慢，效率低的問題。

本發(fā)明具體技術(shù)方案如下：

一種自適應(yīng)蓄電池單體均衡裝置，包括：#1蓄電池組、#2蓄電池組、#1充電機(jī)、#2充電機(jī)、就地備用蓄電池組和巡檢儀；其中，#1蓄電池組、#2蓄電池組分別由#1充電機(jī)、#2充電機(jī)進(jìn)行串聯(lián)充電，同時(shí)將#1蓄電池組、#2蓄電池組內(nèi)的每個(gè)單體并聯(lián)接入巡檢儀，將就地備用蓄電池組內(nèi)電池單體并聯(lián)接入巡檢儀；

其中，巡檢儀包括：判定模塊、均衡決策模塊、均衡執(zhí)行模塊；

判定模塊，通過密封壓力傳感器檢測(cè)蓄電池內(nèi)部的氣體壓力，判定蓄電池的荷電狀態(tài)；

均衡決策模塊，依據(jù)壓力傳感器反饋的信號(hào)，運(yùn)用均衡決策算法作用于均衡執(zhí)行模塊，并按照均衡控制流程圖來執(zhí)行蓄電池單體的均衡；

均衡執(zhí)行模塊，對(duì)蓄電池單體進(jìn)行雙向非能耗式的能量均衡和單向能耗式的能量均衡。

進(jìn)一步，壓力傳感器的密封方式為：在蓄電池安全閥的位置處鉆一個(gè)小孔，再加上o型圈，通過緊固件擰緊，密封。

壓力傳感器可以探測(cè)電池內(nèi)的氫氣的多少，由此給予均衡控制器控制信息，可精確地把控鉛酸蓄電池的反應(yīng)進(jìn)度和平衡。壓力傳感器可采用與蓄電池腔體直接連通的方式，也可通過銫膜與蓄電池腔體連通，形成“壓力傳感器內(nèi)的氫氣濃度是與蓄電池腔體濃度平衡，而對(duì)于其余物質(zhì)(如硫酸溶液等)，壓力傳感器是與蓄電池腔體隔絕的”。壓力傳感器采用氫氣濃度傳感器。

進(jìn)一步，均衡控制流程圖包括以下步驟：

s1，判斷就地備用蓄電池組中欠充的蓄電池的集合，若該集合為空集轉(zhuǎn)入步驟s2，若該集合不為空集轉(zhuǎn)入步驟s3；

s2，分別判斷#1蓄電池組、#2蓄電池組是否有過充的蓄電池集合，若有過充的蓄電池集合，過充的蓄電池集合對(duì)就地備用蓄電池組中欠充的蓄電池的集合充電，若沒有過充的蓄電池集合，#1蓄電池組或#2蓄電池組對(duì)就地備用蓄電池組中欠充的蓄電池的集合充電，再一次轉(zhuǎn)入步驟s1；

s3，分別判斷#1蓄電池組、#2蓄電池組、就地備用蓄電池組是否有過充的蓄電池集合，若有過充的蓄電池集合，對(duì)其進(jìn)行單向能耗式的能量均衡，結(jié)束進(jìn)程。

進(jìn)一步，步驟s2中優(yōu)先采用#1蓄電池組或#2蓄電池組中達(dá)到額定電壓的蓄電池集合對(duì)就地備用蓄電池組中欠充的蓄電池的集合充電，若#1蓄電池組或#2蓄電池組中沒有達(dá)到額定電壓的蓄電池集合，則采用#1蓄電池組或#2蓄電池組中欠充的蓄電池組合。

進(jìn)一步，單向能耗式的能量均衡采用電阻分流均衡，控制器收到傳感器反饋的信號(hào)，閉合過充的蓄電池單體并聯(lián)電阻的電子開關(guān)，實(shí)現(xiàn)分流，避免蓄電池過充。

采用的一種單向能耗電路，即是可分段調(diào)節(jié)釋能電流的，以此配合備注氫氣信息反饋。

進(jìn)一步，雙向非能耗式的能量均衡采用電容均衡、電感均衡、dc-dc均衡、反激式電壓均衡。

雙向釋能本身是可以控制能量流動(dòng)的路徑的，所以天然地可以配合注氫氣信息反饋。

進(jìn)一步，所述蓄電池巡檢儀還包括：人機(jī)交互模塊。

給予操作人員讀取設(shè)備信息，設(shè)定某些閾值參數(shù)等作用。

進(jìn)一步，所述蓄電池巡檢儀還包括：電源供應(yīng)模塊、通信接口模塊、自檢模塊、感溫裝置。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果是：可高效地解決投運(yùn)年限已久的蓄電池組(特別是劣化程度較深的蓄電池組)和新投運(yùn)的蓄電池組充放電中因部分單體過充或過放導(dǎo)致的蓄電池組容量降低的技術(shù)難題，并使得就地備用單體一直處在最佳狀態(tài)和最大容量，實(shí)現(xiàn)電池的均衡充電，通過提高蓄電池充電容量來提高蓄電池的放電時(shí)間，延長(zhǎng)蓄電池使用壽命，降低生產(chǎn)維護(hù)成本，并進(jìn)一步保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的自適應(yīng)蓄電池單體均衡裝置的連接電路。

圖2是本發(fā)明的巡檢儀均衡控制流程圖。

圖3為本發(fā)明的均衡執(zhí)行模塊示意圖。

具體實(shí)施方式

附圖僅用于示例性說明，不能理解為對(duì)本專利的限制；為了更好說明本實(shí)施例，附圖某些部件會(huì)有省略、放大或縮小，并不代表實(shí)際產(chǎn)品的尺寸；對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，附圖中某些公知結(jié)構(gòu)及其說明可能省略是可以理解的。附圖中描述位置關(guān)系僅用于示例性說明，不能理解為對(duì)本專利的限制。

請(qǐng)參照?qǐng)D1，一種自適應(yīng)蓄電池單體均衡裝置，包括：#1蓄電池組1、#2蓄電池組2、#1充電機(jī)、#2充電機(jī)、就地備用蓄電池組3和巡檢儀4；其中，#1蓄電池組1、#2蓄電池組2分別由#1充電機(jī)、#2充電機(jī)進(jìn)行串聯(lián)充電，同時(shí)將#1蓄電池組1、#2蓄電池組2內(nèi)的每個(gè)單體并聯(lián)接入巡檢儀4，將就地備用蓄電池組3內(nèi)電池單體并聯(lián)接入巡檢儀4。

巡檢儀4包括：判定模塊、均衡決策模塊、均衡執(zhí)行模塊5。

判定模塊，通過密封壓力傳感器檢測(cè)蓄電池內(nèi)部的氣體壓力，判定蓄電池的荷電狀態(tài)。壓力傳感器的密封方式為：在蓄電池安全閥的位置處鉆一個(gè)1mm的小孔，再加上o型圈，通過緊固件擰緊，密封。其判定原理如下：當(dāng)蓄電池內(nèi)有氧氣析出時(shí)，正極的充電效率下降。而電池內(nèi)氣體壓力與氧氣含量相關(guān)，通過密封的壓力傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)視蓄電池內(nèi)部壓力變化，判斷蓄電池是否過充。

均衡決策模塊5，依據(jù)壓力傳感器反饋的信號(hào)，運(yùn)用均衡決策算法作用于均衡執(zhí)行模塊，并按照均衡控制流程圖來執(zhí)行蓄電池單體的均衡。

巡檢儀的均衡控制流程圖如圖2所示。為便于描述，分別將#1蓄電池組、#2蓄電池組、就地備用蓄電池組重命名為a、b、c蓄電池組。流程圖中，a過代表#1蓄電池組中過充的蓄電池的集合，a額代表#1蓄電池組中達(dá)到額定電壓的蓄電池的集合，a欠代表#1蓄電池組中欠充的蓄電池的集合，b過、b額、b欠、c過、c額、c欠同理。

“a過存在？”是指判斷a過是否為空集；“b過存在？”“c過存在？”“c欠存在？”同理。

“對(duì)a過釋能”是指對(duì)a過進(jìn)行單向能耗式的能量均衡；“對(duì)b過釋能”“對(duì)c過釋能”同理。

“a過為c欠充電”是指進(jìn)行能量流動(dòng)方向受控的非能耗式的能量均衡，將a過集合的單體能量轉(zhuǎn)移至c欠集合的單體能量；“b過為c欠充電”“a額為c欠充電”“欠過為c欠充電”同理。

流程圖中的具體步驟如下。

s1，設(shè)立參數(shù)k，令k＝1。

s2，判斷“c欠存在？”；若為否，轉(zhuǎn)入s9；若為是，轉(zhuǎn)入s3。

s3，判斷“b過存在？”；若為否，轉(zhuǎn)入s5；若為是，轉(zhuǎn)入s4。

s4，b過為c欠充電，令k＝1，回到s2。

s5，判斷“a過存在？”；若為否，轉(zhuǎn)入s7；若為是，轉(zhuǎn)入s6。

s6，a過為c欠充電，令k＝1，回到s2。

s7，a額為c欠充電，令k＝1，轉(zhuǎn)入s8。

s8，a欠為c欠充電，令k＝1，回到s2。

s9，判斷“a過存在？”；若為否，轉(zhuǎn)入s11；若為是，轉(zhuǎn)入s10。

s10，對(duì)a過釋能，令k＝1，回到s9。

s11，判斷“b過存在？”；若為否，轉(zhuǎn)入s13；若為是，轉(zhuǎn)入s12。

s12，對(duì)b過釋能，令k＝1，回到s11。

s13，判斷“c過存在？”；若為否，轉(zhuǎn)入s15；若為是，轉(zhuǎn)入s14。

s14，對(duì)c過釋能，令k＝1，回到s13。

s15，令k＝k+1。

s16，判斷“k＝2？”；若為否，回到s2；若為是，結(jié)束流程。

流程圖表示是巡檢儀在一次巡檢的邏輯執(zhí)行，本次邏輯執(zhí)行的結(jié)束狀態(tài)是a、b、c三組蓄電池內(nèi)的a過、b過、c過、c欠均為空集。

流程圖中未對(duì)a欠，b欠進(jìn)行控制，是因?yàn)閍與b仍然接在直流系統(tǒng)上進(jìn)行充電，蓄電池組內(nèi)的每個(gè)單體都在接收著直流系統(tǒng)的充電電能，將不斷減少a欠、b欠集合內(nèi)的元素?cái)?shù)量。

均衡執(zhí)行模塊，對(duì)蓄電池單體進(jìn)行雙向非能耗式的能量均衡和單向能耗式的能量均衡。單向能耗式的能量均衡如圖3所示，采用電阻分流均衡?？刂破魇盏絺鞲衅鞣答伒男盘?hào)，閉合過充的蓄電池單體并聯(lián)電阻的電子開關(guān)，實(shí)現(xiàn)分流，避免蓄電池過充。雙向非能耗式的能量均衡可采用電容均衡、電感均衡、dc-dc均衡、反激式電壓均衡或其他均衡方式；其中雙向非能耗式的能量均衡是能量流動(dòng)方向受控的能量轉(zhuǎn)移方式，可通過運(yùn)放、dc斬波或其他方法令低電壓?jiǎn)误w的能量轉(zhuǎn)移至高電壓?jiǎn)误w。

巡檢儀4還可以包括人機(jī)交互模塊和其他必須的裝置供應(yīng)模塊。其中，人機(jī)交互模塊包括屏幕、音響、按鈕、燈光；其他必須的裝置供應(yīng)模塊可以是電源供應(yīng)模塊、通信接口模塊、自檢模塊、感溫裝置。

顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。