[發(fā)明專利]兼具主動(dòng)均衡與被動(dòng)均衡的分布式蓄電池均衡裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710607506.2
• 申請(qǐng)日: 2017-07-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107275694B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-03-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王汝鋼;白海江;黃世回
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳市普祿科智能檢測(cè)設(shè)備有限公司
• 主分類號(hào): H01M10/42
• 分類號(hào): H01M10/42;H01M10/48;H01M10/46
• 代理公司: 深圳市順天達(dá)專利商標(biāo)代理有限公司 44217
• 代理人: 陸軍

本發(fā)明提供了一種兼具主動(dòng)均衡與被動(dòng)均衡的分布式蓄電池均衡裝置及方法，所述蓄電池均衡裝置包括主控制器和多個(gè)分別連接到主控制器的監(jiān)控終端；所述主控制器包括第一控制單元、第一通信單元；每一所述監(jiān)控終端包括第二控制單元、第二通信單元、檢測(cè)單元和均衡單元；其中：所述檢測(cè)單元用于檢測(cè)對(duì)應(yīng)的電池小組中的每一節(jié)單體電池的性能參數(shù)；所述第一控制單元在任一電池小組的平均荷電狀態(tài)低于第一預(yù)設(shè)值時(shí)使對(duì)應(yīng)監(jiān)控終端執(zhí)行被動(dòng)均衡操作、在任一節(jié)單體電池的荷電狀態(tài)低于電池小組的平均荷電狀態(tài)時(shí)使對(duì)應(yīng)監(jiān)控終端執(zhí)行主動(dòng)均衡操作。本發(fā)明通過(guò)主控制器與多個(gè)監(jiān)控終端的結(jié)構(gòu)，使得均衡裝置的結(jié)構(gòu)更加安全、安裝更加方便、均衡更加有效。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及蓄電池管理與維護(hù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種兼具主動(dòng)均衡與被動(dòng)均衡的蓄電池均衡裝置及方法。

背景技術(shù)

大型的蓄電池組在電力、通訊等領(lǐng)域有著非常廣泛且重要的應(yīng)用。例如，電力系統(tǒng)變電站的操作電源、基站通信設(shè)備電源、數(shù)據(jù)機(jī)房不間斷電源系統(tǒng)(UPS)等，都大量使用蓄電池組作為后備電源系統(tǒng)和直流系統(tǒng)的電源。特別是在后備電源系統(tǒng)或者通信基站直流電源系統(tǒng)中，都需使用多組蓄電池，每組蓄電池有54節(jié)到上百節(jié)。

由于電池制造工藝造成的單體電池之間的客觀差異，將導(dǎo)致在蓄電池全壽命使用周期內(nèi)，總電壓符合條件情況下，單體電池之間的狀態(tài)也出現(xiàn)差異，具體體現(xiàn)在電壓、容量狀態(tài)的不均衡性。此時(shí)的蓄電池組在使用過(guò)程中極易出現(xiàn)過(guò)充與欠充現(xiàn)象，并可能造成狀態(tài)最差的電池失效或者電壓過(guò)高的熱失衡，給后備電源系統(tǒng)造成安全隱患，甚至出現(xiàn)重大供電事故。

目前，單節(jié)蓄電池出廠設(shè)計(jì)的壽命為8到10年，實(shí)際使用過(guò)程中由于蓄電池成組使用，隨著時(shí)間的推移，單節(jié)蓄電池之間由于客觀原因出現(xiàn)不均衡現(xiàn)象，整組蓄電池普遍的使用壽命只能達(dá)到5年左右，超過(guò)5年的電池組，這批蓄電池就要被全部更換掉。此外，由于運(yùn)維條件以及成本問(wèn)題，電池不均衡問(wèn)題沒(méi)有得到及時(shí)關(guān)注與處理，這樣加速了狀態(tài)差的蓄電池的老化或者失容，造成蓄電池使用效率降低，產(chǎn)生了極大的資產(chǎn)浪費(fèi)，從節(jié)約、節(jié)能、環(huán)保方面看造成負(fù)面影響。

為提高蓄電池組的使用壽命，可對(duì)蓄電池進(jìn)行均衡管理。例如通過(guò)人工篩選落后電池或者電壓過(guò)高電池，進(jìn)行單節(jié)充放電，使之達(dá)到既定的電壓水平。但人工均衡工作量大，實(shí)際操作起來(lái)不方便，可行性不是很高。

此外，還可通安裝均衡設(shè)備，實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)或者自動(dòng)均衡。這類均衡設(shè)備從結(jié)構(gòu)上分為集中式和分布式兩種。其中集中式均衡設(shè)備中，所有功能單元都設(shè)計(jì)在一起，合成一臺(tái)主機(jī)設(shè)備，有集中通道接口，從每個(gè)通道引線，接入每個(gè)單節(jié)電池的正負(fù)極；分布式均衡設(shè)備將均衡電路單獨(dú)做成一個(gè)封裝模塊，直接安裝在每節(jié)電池兩端，通過(guò)獨(dú)立的通信線與主機(jī)通信，實(shí)現(xiàn)均衡控制。目前，無(wú)論是集中式均衡設(shè)備還是分布式均衡設(shè)備，其輸入端的均衡線接在電池組的總正負(fù)極，輸出端的均衡線則接在對(duì)應(yīng)單體電池的正負(fù)極，通過(guò)對(duì)單體電壓檢測(cè)，并對(duì)測(cè)得電壓較低的電池進(jìn)行小電流充電，以升高單體電壓，即所謂主動(dòng)均衡；對(duì)測(cè)得電壓過(guò)高的電池進(jìn)行小電流放電，拉低單體電池電壓，即所謂被動(dòng)均衡，以達(dá)到個(gè)整個(gè)電池組所有電池電壓均衡的目的。

然而，上述集中式均衡裝置在安裝時(shí)需大量冗長(zhǎng)的布線，并且在出現(xiàn)故障時(shí)，線路排查困難，只要有一路均衡電路出現(xiàn)故障，整個(gè)設(shè)備就無(wú)法使用。對(duì)于電池節(jié)數(shù)較多蓄電池組，一次處理電池節(jié)數(shù)有限，整體均衡時(shí)間效率不高。

對(duì)于上述分布式均衡裝置，需對(duì)每節(jié)電池安裝均衡電路模塊，接線雖然比集中式均衡裝置方便，但是每個(gè)均衡電路模塊都需使用獨(dú)立的通信線接線，且若通信線路有一處斷開(kāi)，則整個(gè)通信線路就斷開(kāi)。

并且在上述均衡裝置中，整個(gè)蓄電池組只依靠電壓來(lái)判斷實(shí)現(xiàn)單一主動(dòng)均衡，但有些電池實(shí)際電壓無(wú)法達(dá)到本組中單體電壓較高的電池電壓水平，雖然放電能把各單體電池電壓拉低到一致的水平，但是在后繼整組均充后，由于電池客觀差異，將再次出現(xiàn)新的不均衡現(xiàn)象。