[發明專利]一種電池充放電系統

有效

• 申請號: 201711429443.2
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN108011427B
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 劉慧
• 申請（專利權）人: 陶偉珍
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 藍天知識產權代理(浙江)有限公司 33229
• 代理人: 王衛兵

1.一種電池充放電系統,包括：N個蓄電池模塊、一個開關模塊、N個雙向DC/AC模塊、負載、電源；所述N個蓄電池模塊中的每個蓄電池模塊包括一個蓄電池本體以及分別與該蓄電池本體的正、負極連接的正、負電池連接端子，所述正、負電池連接端子分別連接所述開關模塊一側的正、負開關端子；

所述N個雙向DC/AC模塊中的每個雙向DC/AC模塊包括雙向DC/AC模塊本體以及分別與該雙向DC/AC模塊本體一側的正、負極連接的正、負DC/AC端子，所述正、負DC/AC端子分別連接所述開關模塊另一側的正、負開關端子；雙向DC/AC模塊本體之間串聯連接；所述負載、電源的高電位、低電位端子分別與第一個雙向DC/AC模塊本體另一側的高電位端子、第N個雙向DC/AC模塊本體另一側的低電位端子連接；

所述開關模塊包括N對單刀N擲開關，1對單刀N擲開關包括正單刀N擲開關和負單刀N擲開關，所述正單刀N擲開關和負單刀N擲開關的動觸點分別連接所述開關模塊一側的正、負開關端子，所述正單刀N擲開關的N個靜觸點分別連接所述開關模塊另一側的N個正開關端子，所述負單刀N擲開關的N個靜觸點分別連接所述開關模塊另一側的N個負開關端子；

該系統還包括一個蓄電池電壓檢測裝置，其被配置為，在N個蓄電池模塊都沒有被使用的情況下，即N個蓄電池模塊既沒有被充電也沒有放電，依次與每個蓄電池模塊的正、負電池連接端子連接進而檢測每個蓄電池模塊中蓄電池本體的電壓；

該系統還包括N套轉換器屬性檢測裝置，N套轉換器屬性檢測裝置與N個雙向DC/AC模塊一一對應設置；一套轉換器屬性檢測裝置包括一個電壓檢測器、一個電流檢測器、一個延時計時器，電壓檢測器檢測雙向DC/AC模塊本體一側的正、負極之間的電壓和另一側高電位、低電位之間的電壓，電流檢測器檢測雙向DC/AC模塊本體一側正極上的電流和另一側高電位上的電流，延時計時器檢測雙向DC/AC模塊本體一側或另一側輸出電力的時間；

當存在負載且負載需要電力供應時，控制器同時發出觸發信號和啟動清零信號，所述觸發信號被用于控制所有單刀N擲開關的動觸點閉合在其靜觸點上進而使得N個蓄電池模塊與N個雙向DC/AC模塊一一對應連接，即使得每個蓄電池本體通過兩個單刀N擲開關與一個雙向DC/AC模塊本體連接，電力從蓄電池本體通過單刀N擲開關傳輸給雙向DC/AC模塊本體；所述啟動清零信號被用于控制延時計時器與雙向DC/AC模塊本體的另一側連接并控制延時計時器啟動清零并開始計時，由于雙向DC/AC模塊本體存在響應時間，即電力從雙向DC/AC模塊本體的一側輸入與電力從雙向DC/AC模塊本體的另一側輸出之間存在時間差，與雙向DC/AC模塊本體另一側連接的延時計時器在檢測到雙向DC/AC模塊本體另一側存在電壓且持續一定時間時不再計時，得到表現一雙向DC/AC模塊工作延時的計時數值T；

當在雙向DC/AC模塊本體的另一側存在電壓且持續一定時間時，控制器首先控制電壓檢測器、電流檢測器分別測量雙向DC/AC模塊本體一側的電壓、電流，并根據該電壓、電流計算輸入功率，即輸入功率為該電壓和電流的乘積，再控制上述電壓檢測器、電流檢測器分別測量雙向DC/AC模塊本體另一側的電壓、電流，并根據該電壓、電流計算輸出功率，即輸出功率為該電壓的幅值、電流的幅值以及該電壓、電流相角差的余弦值三者的乘積，控制器進而計算輸出功率與輸入功率的比值，得到表現一雙向DC/AC模塊工作效率的轉換率數值u；

控制器根據轉換率數值u以及計時數值T計算得到表征一雙向DC/AC模塊工作性能的指標D，D的計算公式為：Di＝-a1*ui/umax+a2*Ti/Tmax，其中，a1、a2是權重系數，i＝1、……、N，ui是第i個雙向DC/AC模塊的轉換率數值，Ti是第i個雙向DC/AC模塊的計時數值， umax是N個轉換率數值中最大的轉換率數值，Tmax是N個計時數值中最大的計時數值；

控制器按照蓄電池本體電壓從高到低的順序對N個蓄電池模塊進行排序，形成蓄電池序列，控制器還按照指標D從高到低的順序對N個雙向DC/AC模塊進行排序，形成雙向DC/AC模塊序列，得到從蓄電池序列到雙向DC/AC模塊序列的從前到后順序的一一對應映射，控制器根據映射關系確定開關模塊中每個單刀N擲開關的連接位置，并在下次N個蓄電池模塊被使用且處于放電時，設置2N個單刀N擲開關按照所述的連接位置進行動作；

當存在電源且蓄電池模塊需要電力供應時，控制器同時發出觸發信號和啟動清零信號，所述觸發信號被用于控制所有單刀N擲開關的動觸點閉合在其1個靜觸點上進而使得N個蓄電池模塊與N個雙向DC/AC模塊一一對應連接，即使得每個蓄電池本體通過兩個單刀N擲開關與一個雙向DC/AC模塊本體連接，電力從電源通過雙向DC/AC模塊本體、單刀N擲開關傳輸給蓄電池本體；所述啟動清零信號被用于控制延時計時器與雙向DC/AC模塊本體的一側連接并控制延時計時器啟動清零并開始計時，由于雙向DC/AC模塊本體存在響應時間，即電力從雙向DC/AC模塊本體的另一側輸入與電力從雙向DC/AC模塊本體的一側輸出之間存在時間差，與雙向DC/AC模塊本體一側連接的延時計時器在檢測到雙向DC/AC模塊本體一側存在電壓且持續一定時間時不再計時，得到表現一雙向DC/AC模塊工作延時的計時數值t；

當在雙向DC/AC模塊本體的一側存在電壓且持續一定時間時，控制器首先控制電壓檢測器、電流檢測器分別測量雙向DC/AC模塊本體另一側的電壓、電流，并根據該電壓、電流計算輸入功率，即輸入功率為電壓的幅值、電流的幅值和該電壓、電流相位差的余弦值三者的乘積，再控制上述電壓檢測器、電流檢測器分別測量雙向DC/AC模塊本體一側的電壓、電流，并根據該電壓、電流計算輸出功率，即輸出功率為該電壓和電流的乘積，控制器進而計算輸出功率與輸入功率的比值，得到表現一雙向DC/AC模塊工作效率的轉換率數值U；

控制器根據轉換率數值U以及計時數值t計算得到表征一雙向DC/AC模塊工作性能的指標d，d的計算公式為：di＝-a1*Ui/Umax+a2*ti/tmax，其中，a1、a2是權重系數，i＝1、……、N，Ui是第i個雙向DC/AC模塊的轉換率數值，ti是第i個雙向DC/AC模塊的計時數值，Umax是N個轉換率數值中最大的轉換率數值，tmax是N個計時數值中最大的計時數值；

控制器按照蓄電池電壓從高到低的順序對N個蓄電池模塊進行排序，形成蓄電池序列，控制器還按照指標d從高到低的順序對N個雙向DC/AC模塊進行排序，形成雙向DC/AC模塊序列，得到從蓄電池序列到雙向DC/AC模塊序列的從前到后順序的一一對應映射，控制器根據映射關系確定開關模塊中每個單刀N擲開關的連接位置，并在下次N個蓄電池模塊被使用且處于充電時，設置2N個單刀N擲開關按照所述的連接位置進行動作。