[發(fā)明專利]電池組充放電自動(dòng)管理裝置及其工作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210143723.8
• 申請日: 2012-05-10
• 公開（公告）號: CN102684262A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊湘武
• 申請（專利權(quán)）人: 楊湘武
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02J7/36
• 代理公司: 濟(jì)南泉城專利商標(biāo)事務(wù)所 37218
• 代理人: 李桂存

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于蓄電池應(yīng)用與控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電池組充放電自動(dòng)管理裝置及其工作方法。?

背景技術(shù)

目前電動(dòng)汽車，太陽能光伏逆變系統(tǒng)等都在大量使用由各種蓄電池組成的串聯(lián)電池組。國內(nèi)外大量的技術(shù)文獻(xiàn)表明，蓄電池組應(yīng)用中往往存在使用壽命短、放電容量不足、可靠性低的問題。影響電池組使用壽命的最大原因是過充電與過放電；造成電池組放電容量不足的原因是電池組中的個(gè)別質(zhì)量差的電池，?

可靠性低是因?yàn)殡姵卮箅娏鞣烹娺^程中，個(gè)別電池?cái)喔耖_路，造成放電失敗，甚至?xí)l(fā)電池爆炸。

現(xiàn)有技術(shù)中，一般采用對整個(gè)電池組采用恒壓充電，依據(jù)串聯(lián)蓄電池組在25°C時(shí)的浮充電壓確定充電器的輸出電壓值。這在新電池階段沒有什么大問題，但是在經(jīng)過半年或更短的時(shí)間后，特別是其中有一個(gè)以上電池的單格出現(xiàn)短路以后，更加劇了對其它正常電池的過充電，使的電池失水，容量下降，內(nèi)阻增大，正極板腐蝕。因此理論壽命15-20年的免維護(hù)電池，在串聯(lián)使用時(shí)，整個(gè)電池組只有2-3年的壽命。而且由于傳統(tǒng)的新舊電池不能混用的規(guī)定，造成了大量的并沒有完全報(bào)廢的電池變?yōu)槔２坏速M(fèi)了資源，還對環(huán)境污染帶來了巨大的壓力。除了不能物盡其用的問題外，還有一個(gè)更大問題是可靠性，UPS電源的應(yīng)用中，可靠性尤為重要，由于電池放電時(shí)突發(fā)故障，導(dǎo)致的機(jī)房爆炸、數(shù)據(jù)丟失等事故常常見于報(bào)端。?

關(guān)于蓄電池組的充放電管理技術(shù)，有申請?zhí)枺?01110328521.6?，專利名：“單體升壓蓄電池組工作方法及單體蓄電池升壓成組控制器”的專利，該專利采用的技術(shù)方案是：單節(jié)電池獨(dú)立充電，獨(dú)立逆變升壓，將多只單節(jié)電池的電壓先分別逆變升壓到較高電壓值，再分別限流調(diào)壓，將電能充入同一個(gè)超級電容，由超級電容供設(shè)備用電。該專利解決了蓄電池的充放電均衡問題，在節(jié)能、環(huán)保、安全可靠、消除隱患方面將給社會(huì)帶來巨大的效益，但是仍然有5點(diǎn)可以改善的地方：?1.系統(tǒng)復(fù)雜且成本高；2.放電環(huán)節(jié)中有兩次功率變換的過程，第一次是獨(dú)立升壓，第二次是限流調(diào)壓，會(huì)使效率降低；3.超級電容價(jià)格高，大功率應(yīng)用時(shí)存在可靠性與成本的矛盾；4.電路啟動(dòng)時(shí)間長；5.突發(fā)的負(fù)載電流沖擊會(huì)導(dǎo)致電壓下跌；6?.系統(tǒng)構(gòu)成部件太多，不易用來改造已有設(shè)備。?

發(fā)明內(nèi)容

為解決以上技術(shù)上的不足，本發(fā)明提供了一種成本低、可靠性高，能夠自動(dòng)排除故障并支持新舊電池混用的電池組充放電自動(dòng)管理裝置及其工作方法。?

本發(fā)明是通過以下措施實(shí)現(xiàn)的?

本發(fā)明的一種電池組充放電自動(dòng)管理裝置，電池組由若干單體電池串聯(lián)而成，所述電池組中備份有至少一個(gè)單體電池，包括備份的單體電池在內(nèi)的每個(gè)單體電池均單獨(dú)連接有一個(gè)分控制器，所有的分控制器信號連接；

所述分控制器包括微處理器Ⅰ，所述微處理器Ⅰ連接有存儲器、通訊模塊、充電模塊、電壓檢測模塊、溫度傳感器、充放電容量檢測模塊和電池投切裝置，所述電池投切裝置用于通過電路投切將備份的單體電池與正在使用中的電壓低于設(shè)定值的單體電池進(jìn)行相互替換。

上述所有的分控制器共同連接有一個(gè)總控制器，所述總控制器包括微處理器Ⅱ，所述微處理器Ⅱ連接有通訊模塊、顯示器和鍵盤。?

上述電池投切裝置包括投切電路，所述投切電路包括一個(gè)公共端，所述公共端連接有兩個(gè)相并聯(lián)的支路，一個(gè)支路串聯(lián)開關(guān)K1后接單體電池的正極，另一個(gè)支路串聯(lián)開關(guān)K2后接單體電池的負(fù)極，單體電池通過前后相鄰的兩個(gè)單體電池的的正極和公共端相連的方式依次串聯(lián)，首位單體電池的公共端接負(fù)載負(fù)極，末位單體電池的正極接負(fù)載正極，所述開關(guān)K1和開關(guān)K2連接有用于驅(qū)動(dòng)其開閉的開關(guān)驅(qū)動(dòng)器，所述開關(guān)驅(qū)動(dòng)器連接微處理器Ⅰ；使用中的單體電池上的投切電路中開關(guān)K2閉合，開關(guān)K1斷開；備用的單體電池上的投切電路中開關(guān)K1閉合，開關(guān)K2斷開。?

上述分控制器的微處理器Ⅰ還連接有異常保護(hù)模塊、并聯(lián)均流模塊、LED電池狀態(tài)指示燈、程序升級接口和溫度調(diào)節(jié)控制模塊。?

上述總控制器的微處理器Ⅱ還連接有聲光報(bào)警模塊和程序升級接口。?

本發(fā)明的一種電池組充放電自動(dòng)管理裝置的工作方法，包括以下步驟：?

a.?每個(gè)分控制器分別記錄其相連的單體電池完全充放電時(shí)的實(shí)時(shí)電壓、充放電時(shí)間、充放電電流和溫度，計(jì)算出單體電池的充放電容量；

b.?將所有單體電池按照充電容量和放電容量大小進(jìn)行排序并存儲起來，按照放電容量從大到小的順序依次串聯(lián)足夠個(gè)數(shù)的單體電池組成放電的電池組，將剩余的單體電池作為備用；?