[發(fā)明專(zhuān)利]釩液流電池智能控制系統(tǒng)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410037137.4
• 申請(qǐng)日: 2014-01-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103730677A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張潔;吳雪文;周博誠(chéng);吳雄偉;蕭榮滔;呂善光
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 湖南省銀峰新能源有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01M8/04
• 分類(lèi)號(hào): H01M8/04
• 代理公司: 長(zhǎng)沙正奇專(zhuān)利事務(wù)所有限責(zé)任公司 43113
• 代理人: 何為;李宇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及釩液流電池，尤其涉及一種釩液流電池智能控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前，釩液流電池是大容量蓄電池領(lǐng)域最新型的技術(shù)之一。釩液流電池是在外接電解液循環(huán)泵作用下使正負(fù)極電解液流動(dòng)于兩個(gè)半電池之間，完成電能與化學(xué)能的轉(zhuǎn)換，通過(guò)單電池串聯(lián)和并聯(lián)的方式組成大功率大容量的電池堆。釩電池是電化學(xué)反應(yīng)裝置，其工作狀態(tài)隨時(shí)變化，為了滿(mǎn)足負(fù)載對(duì)電池功率要求，提供給負(fù)載性能穩(wěn)定的電源，釩液流電池智能控制系統(tǒng)需要對(duì)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，如電池堆電壓、電流、溫度、電解液流量等，以保證釩電池可靠、有效和安全的運(yùn)行。

我國(guó)對(duì)釩電池的研究和開(kāi)發(fā)起步較晚，釩液流電池行業(yè)還沒(méi)有建立完善的標(biāo)準(zhǔn)，每個(gè)研發(fā)單位研發(fā)的釩液流電池的型號(hào)規(guī)格都不同，需要配置獨(dú)有的一套釩液流電池控制系統(tǒng)，這些控制系統(tǒng)存在以下問(wèn)題：（1）控制系統(tǒng)通用性不強(qiáng)，每個(gè)研發(fā)單位都需要研發(fā)控制系統(tǒng)；（2）不具有可視化操作，控制系統(tǒng)復(fù)雜，操控技術(shù)使用人員不易掌握，處理速度較慢，尤其是狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)間較長(zhǎng)；（3）不具有系統(tǒng)自診斷功能和調(diào)試功能，很難判斷出是系統(tǒng)內(nèi)部故障還是外部故障，使系統(tǒng)可靠性降低，排查系統(tǒng)問(wèn)題時(shí)間長(zhǎng)；（4）系統(tǒng)配置不夠靈活，對(duì)釩液流電池堆產(chǎn)品多樣化適應(yīng)性不強(qiáng)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的這些問(wèn)題，本發(fā)明提供一種釩液流電池智能控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠適應(yīng)各種規(guī)格的釩液流電池，而且安裝和維護(hù)方便，能有效提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種釩液流電池智能控制系統(tǒng)，包括電池堆及一控制柜，該電池堆的正、負(fù)端分別通過(guò)管路、電解液循環(huán)泵連接正極電解液罐和負(fù)極電解液罐，使電解液能夠在正、負(fù)極電解液罐和電池堆之間循環(huán)流動(dòng)；所述控制柜包括有電源管理模塊、控制模塊、通訊模塊、信號(hào)處理模塊和動(dòng)力單元；該電源管理模塊的輸入端連接電池堆，輸出端連接控制模塊、信號(hào)處理模塊；該信號(hào)處理模塊輸入端連接電池堆，輸出端連接控制模塊；該控制模塊與動(dòng)力單元連接，且該控制模塊還連接用于與外界通訊的通訊模塊。

上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)為，所述信號(hào)處理模塊通過(guò)傳感器模塊與電池堆連接，該傳感器模塊設(shè)置于電池堆上。

上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)為，所述控制模塊還通過(guò)輸入輸出總線(xiàn)連接人機(jī)交互界面，該人機(jī)交互界面設(shè)有手動(dòng)/自動(dòng)切換按鈕、運(yùn)行指示燈、警報(bào)燈、狀態(tài)指示燈、電解液循環(huán)泵運(yùn)行狀況畫(huà)面，實(shí)現(xiàn)可視化操作，巡視員能夠?qū)崟r(shí)直觀的了解電池堆運(yùn)行工況，該控制系統(tǒng)可以通過(guò)切換按鈕實(shí)現(xiàn)手動(dòng)、自動(dòng)、調(diào)試、診斷四種運(yùn)行模式之間的轉(zhuǎn)換。

上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)為，所述控制模塊通過(guò)通訊模塊與工業(yè)PC機(jī)連接。

所述電源管理模塊外接交流電源和電池堆直流電源，且兩電源自動(dòng)檢測(cè)切換，輸出控制設(shè)備所需各種規(guī)格電源。

所述控制模塊由DSP和PLC及外圍元器件組成，接收信號(hào)處理模塊的數(shù)字信號(hào)，使用內(nèi)部算法對(duì)其邏輯運(yùn)算，計(jì)算出電池堆的SOC值、功率、能效等實(shí)時(shí)工作參數(shù)并傳送到人機(jī)交互界面和工業(yè)PC機(jī)顯示，輸出控制信號(hào)和邏輯變量到動(dòng)力單元調(diào)整電池運(yùn)行工況。

所述信號(hào)處理模塊采用單片機(jī)做前端采集控制器并使用多路復(fù)用技術(shù)，將傳感器模塊輸出的電信號(hào)濾波整形，調(diào)整后的模擬電信號(hào)通過(guò)AD轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)化為控制模塊所能接受的數(shù)字信號(hào)。

所述傳感器模塊將被測(cè)物理信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬電信號(hào)傳給信號(hào)處理模塊，且該傳感器模塊包括電池堆電壓傳感器、單電池電壓傳感器、電池堆電流傳感器、電池堆溫度傳感器、電解液溫度傳感器、正極電解液壓力傳感器、正極電解液流量傳感器、負(fù)極電解液壓力傳感器、負(fù)極電解液流量傳感器。

所述動(dòng)力單元包括驅(qū)動(dòng)電解液循環(huán)泵的變頻器和管路控制的電磁閥，接受控制模塊發(fā)出的控制信號(hào)，通過(guò)調(diào)節(jié)變頻器輸出，從而調(diào)節(jié)電解液循環(huán)泵運(yùn)行速度、風(fēng)機(jī)運(yùn)行速度；通過(guò)調(diào)節(jié)電磁閥開(kāi)通比例調(diào)節(jié)管路電解液流量。

所述通訊模塊負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)換通訊信號(hào)和傳送規(guī)約，保證控制模塊、工業(yè)PC機(jī)之間順暢的通訊和信號(hào)的傳遞。

本發(fā)明釩液流電池智能控制系統(tǒng)所有模塊都是獨(dú)立設(shè)計(jì)，可以配置成不同的方案供用戶(hù)選擇，如：

控制模塊、電源管理模塊、信號(hào)處理模塊、通訊模塊、動(dòng)力單元連接為基礎(chǔ)模塊，可組成基礎(chǔ)控制系統(tǒng)單元，對(duì)獨(dú)立運(yùn)行的釩液流電池進(jìn)行智能控制；

控制模塊、電源管理模塊、信號(hào)處理模塊、通訊模塊、動(dòng)力單元、人機(jī)交互界面，可組成可視化的控制系統(tǒng)單元，巡視員可現(xiàn)場(chǎng)直觀的觀察到電池工作現(xiàn)狀；