CN101071956A - 太阳能光伏系统中二次电池阵列的调控方法及其调控装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种太阳能光伏系统的调控方法，依次包括以下步骤：用于测量每一电池组的各项电参数的步骤：用于将上述电参数转换为数字信号的步骤；用于分析上述参数的步骤；用于对参数异常的电池组发出调整命令至该电池组的步骤；以及用于调控每一电池组工况的步骤。该调控方法使阵列中每组电池都能臻于最佳工作状态，从而大大提高二次电池的有效容量和使用寿命。本发明还涉及一种太阳能光伏系统的调控装置，包括下述构件：用于测量每一电池组的各项电参数的构件：用于将上述电参数转换为数字数据的构件；用于分析上述数据的构件；用于对参数异常的电池组发出调整命令至该电池组的构件，以及用于调控每一电池组工况的构件。

Description

太阳能光伏系统中二次电池阵列的调控方法及其调控装置

技术领域

本发明涉及一种应用于电池系统的调控方法及其调控装置，特别涉及一种应用于太阳能光伏系统中二次电池阵列的调控方法及其调控装置。

背景技术

二次电池(蓄电池、电瓶)在使用过程中经常遇到的问题是实际容量与标称容量不符(不足)，寿命过短，究其原因固然与电池制造质量有关，但实际使用中没有依电瓶本身的特点控制好参数，保持电池良好的工作状态也是一个非常重要的因素，部分情况下甚至是关键。加强二次电池的应用过程监控可以在花少量成本的前提下大大提高二次电池的有效容量和使用寿命。

太阳能光伏发电是近年来绿色能源发展重要的发展方向之一。太阳能光伏系统中必备部分是二次电池阵列，其对二次电池的性能要求很高，尤其是实际可用容量和使用寿命这两个指标，在很大程度上决定了太阳能光伏系统推广应用的前景。

由于太阳能光伏发电系统要用到大量的二次电池，而太阳能光伏供电又与一般供电系统有很大不同；因此加强对太阳能光伏系统中二次电池工作的过程控制研究，开发出适用的太阳能光伏发电系统专用的二次电池在线监理调控系统就有着特别重要的意义。近年来国内业界对二次电池的管理系统曾有过探索，但真正实用的蓄电池监测调整控制系统并不多见，专用于太阳能光伏系统的蓄电池在线监理调控系统——二次电池阵列智能监理控制系统尚未见有。

发明内容

本发明要解决的技术问题旨在克服上述已有技术的不足，提供了一种太阳能光伏系统中二次电池阵列的调控方法，该调控方法使阵列中每组电池都能臻于最佳工作状态，从而大大提高二次电池的有效容量和使用寿命。

本发明采用的技术方案是：

太阳能光伏系统中二次电池阵列的调控方法，依次包括以下步骤：用于测量每一电池组的各项电参数的步骤：用于将上述电参数转换为数字信号的步骤；用于分析上述参数的步骤；用于对参数异常的电池组发出调整命令至该电池组的步骤；以及用于调控每一电池组工况的步骤。

进一步地，本发明的调控方法中，所述用于测量每一电池组的各项电参数的步骤，用于将电参数转换为数字数据的步骤，以及用于调控每一电池组工况的步骤中，使用单片机或微控制器进行上述操作，且每一电池组均由一个单片机或微控制器调控而形成子系统。

进一步地，本发明的调控方法中，所述用于分析数据的步骤，以及用于对参数异常的电池组发出调整命令至该电池组的步骤中，使用中央处理器进行上述操作，且众多电池组的单片机或微控制器经中央处理器的调控而形成分布式系统。

进一步地，本发明的调控方法中，所述中央处理器内设有存储各电池组电参数的数据库，且所述中央处理器连接设有显示装置和报警装置。

本发明的太阳能光伏系统中二次电池阵列的调控方法与已有技术相比具有以下积极效果：通过对二次电池组工作在光伏供电系统特殊环境中实时监测，分析各项电参数，判断电池工作状况并对每组电池作独立调整，使阵列中每组电池都能臻于最佳工作状态；中央控制器对子系统工况巡回扫描，综合分析系统数据，调整系统运行参数，完成系统评测，保证系统运行在最佳组合状态；一旦出现故障征兆，以显示与报警方式近程告知维护人员，及时采取措施，如此大大提高系统稳定性；本系统可以连续独立运行，无需人工值守。

本发明要解决的另一个技术问题是提供一种太阳能光伏系统中二次电池阵列的调控装置，包括下述构件：用于测量每一电池组的各项电参数的构件：用于将上述电参数转换为数字数据的构件；用于分析上述数据的构件；用于对参数异常的电池组发出调整命令至该电池组的构件，以及用于调控每一电池组工况的构件。

本发明的太阳能光伏系统中二次电池阵列的调控装置，解决了电池阵列中因多组电池个别参数性能差异而使整体性能下降的问题，还解决了电池(组)不宜经常作放电性能测试，从而无法精确诊断其工况和有效容量的难题，实现真正无人值守和智能化。

附图说明

图1表示本发明涉及的太阳能光伏系统中二次电池阵列的调控装置的结构示意图；

图2表示本发明涉及的太阳能光伏系统中二次电池阵列的调控方法的逻辑流程图；

图3表示本发明涉及的太阳能光伏系统中二次电池阵列的调控装置中子系统单元的电路简图。

具体实施方式

参照附图，以下将详细叙述本发明的具体实施方式。

本发明涉及一种太阳能光伏系统中二次电池阵列的调控方法，如图2所示，该方法包括以下步骤：测量每一电池组的各项电参数的步骤：将上述电参数转换为数字信号的步骤；用于分析上述参数的步骤；用于对参数异常的电池组发出调整命令至该电池组的步骤；以及用于调控每一电池组工况的步骤。完成上述对参数异常电池组的工况的调整之后，再依次进行对于该电池组电参数的测量等步骤而形成循环，通过对电池组工况信息的不断测量、分析和调整，得出电池状态的优良等级，保证每一电池组处于较优的工作状态，并且进一步能及时剔除电池组中性能较差的电池，从而保证系统的整体性能较高。其中，对于电学性能较佳的电池可以直接用于输出电力，而不需调控其工况；而对于参数异常的电池，则需要调控其工况，完成调控循环以达到最佳的效果。

进一步地，本发明涉及的太阳能光伏系统中二次电池阵列的调控方法中，采用局域网架构的嵌入式单片机(MCU)形成基本检测调节单元，也就是说，所述用于测量每一电池组的各项电参数的步骤，用于将电参数转换为数字数据的步骤，以及用于调控每一电池组工况的步骤中，使用单片机(微控制器)进行上述操作，且每一电池组均由一个单片机(微控制器)调控而形成子系统。单片机(微控制器)可为任一符合本发明功能的本领域常用的单片机(微控制器)，其中，优选采用台湾松瀚公司产的SONIX系列单片机，型号为SN8P2704A，或SN8P1909A。

进一步地，本发明涉及的太阳能光伏系统中二次电池阵列的调控方法中，所述用于分析数据的步骤，以及用于对参数异常的电池组发出调整命令至该电池组的步骤中，使用中央处理器进行上述操作，且众多电池组的单片机或微控制器经中央处理器的调控而形成分布式系统。每组电池配有一个子系统工作模块，众多单片机形成的单片机群组，将以简单方式连接在一起的电池阵列纳入到计算机监控系统内。中央控制器(CPU)负责整个阵列的监控调整。子系统则对自己所辖的电池组负责，执行CPU调控命令，监测调整运行参数，并向中央控制器传送数据。

如图1所示，本发明涉及的太阳能光伏系统中二次电池阵列的调控方法中，所述电池组由多单元内部串联的电池组单元组成电池组系统，且所述电池组系统内各电池组单元之间为并联。串并联规律连接的电池组，可以更为方便的查出性能较差的电池的方位，且使得电池组系统的整体输出常处于最佳出力状态。图1中，m表示行，n表示列，MCUmn表示电池组及单片机子系统单元。

进一步地，本发明涉及的太阳能光伏系统中二次电池阵列的调控方法中，所述用于将上述电参数转换为数字数据的步骤之后，设有将所述数据传送给中央处理器的步骤，且所述传送数据的步骤由单片机或微控制器执行。其中，所述将数据传送给中央处理器的步骤中，优选采用光电技术对具有不同电位的子系统进行电位隔离以进行数据传送。更优选采用所述单片机或微控制器将数据传送给中央处理器的步骤，以及中央处理器发出调整命令至电池组的步骤中，数据的传送是通过分布式系统的SIO口完成的。

进一步地，本发明涉及的太阳能光伏系统中二次电池阵列的调控方法中，所述测量电池组的各项电参数的步骤中，测量的参数是电池组的温度、电压和电流，根据上述参数能够计算得到电池的容量。其中，优选采用最小二乘法对各参数进行参数计算，以去除干扰，保证数据准确性。

进一步地，本发明涉及的太阳能光伏系统中二次电池阵列的调控方法中，所述中央处理器内设有存储各电池组电参数的数据库，且所述中央处理器连接设有显示装置和报警装置。数据库的设置使得电池工况数据档案可长期保存，且无需人工值守即能使得本发明涉及的太阳能光伏系统的调控装置独立运行，需要时还可实现人机通信；中央处理器可以通过显示装置告知关于电池组系统的简要信息，需要时管理人员可以通过接口，提取到历史数据资料，紧急情况急需人工干予时，中央处理器可以通过和报警装置，使在远程的监护人员及时发现隐患，排除故障。

本发明还涉及一种太阳能光伏系统中二次电池阵列的调控装置，该装置包括下述构件：用于测量每一电池组的各项电参数的构件：用于将上述电参数转换为数字数据的构件；用于分析上述数据的构件；用于对参数异常的电池组发出调整命令至该电池组的构件，以及用于调控每一电池组工况的构件。其中，测量每一电池组的各项电参数的构件，用于将上述电参数转换为数字数据的构件，以及调控每一电池组工况的构件优选是单片机或微控制器，单片机(或微控制器)与电池组形成电池组系统的子系统。其中，用于分析上述数据的构件，用于对参数异常的电池组发出调整命令至该电池组的构件优选是中央处理器，单片机或微控制器经中央处理器的调控而形成分布式系统。

如图3所示，太阳能光伏系统二次电池阵列的调控装置中的子系统单元中，BTn是被检测的太阳能电池也是单片机或微控制器的工作电池，MCU是单片机或微控制器，在单片机或微控制器的Tin端口输入被测电池的温度，Vin端口输入被测电池的电压，Iin端口输入被测电池的电流；SW是开关，当MCU检测到有过充征兆时，子系统可以打开开关SW，旁路部分电流，有效地防止过充；而单片机经接口IF与其他子系统和CPU联系而形成分布式系统，即IF是单片机与其他子系统和CPU交换信息(数据或命令)的输入输出口。其中，IFi表示为第i个接口。子系统在收到中央处理机准许传输数据的信号之后，比较自己的地址与CPU要求的地址，符合者将自己的数据通过SIO口传输给CPU，或者接受CPU指令，指令译码后子系统会执行命令。子系统检测到的信息，通过接口送往CPU，CPU收到这些信息后，经过比较诊断，一方面形成显示信息，显示与存储起来，或者送往人机界面供人调用，另一方面在必要时送出调整指令，命令子系统调整之，使系统始终工作在安全稳定的状态下，紧急情况下发出远近程告警信号，通知人员抢修，达到智能调控的目的。

进一步地，本发明涉及的太阳能光伏系统的调控装置中，所述电池组由多单元内部串联的电池组单元组成电池组系统，且所述电池组系统内各电池组单元之间为并联。

进一步地，本发明涉及的太阳能光伏系统的调控装置中，所述单片机或微控制器还执行将所述数据传送给中央处理器的操作。更优选采用分布式系统设有SIO口，以完成所述单片机或微控制器将数据传送给中央处理器的操作，以及中央处理器发出调整命令至电池组的操作。

进一步地，本发明涉及的太阳能光伏系统的调控装置中，所述中央处理器内设有存储各电池组电参数的数据库，且所述中央处理器连接设有显示装置和报警装置。

Claims (10)

1、太阳能光伏系统中二次电池阵列的调控方法，其特征在于所述调控方法依次包括以下步骤：用于测量每一电池组各项电参数的步骤；用于将上述电参数转换为数字信号的步骤；用于分析上述参数的步骤；用于对参数异常的电池组发出调整命令至该电池组的步骤；以及用于调控每一电池组工况的步骤。

2、根据权利要求1所述的太阳能光伏系统中二次电池阵列的调控方法，其特征在于所述用于测量每一电池组各项电参数的步骤，用于将电参数转换为数字数据的步骤，以及用于调控每一电池组工况的步骤中，使用单片机或微控制器进行上述操作，且每一电池组均由一个单片机或微控制器调控而形成子系统。

3、根据权利要求1或2任一权利要求所述的太阳能光伏系统中二次电池阵列的调控方法，其特征在于所述用于分析数据的步骤，以及用于对参数异常的电池组发出调整命令至该电池组的步骤中，使用中央处理器进行上述操作，且众多电池组的单片机或微控制器经中央处理器的调控而形成分布式系统。

4、根据权利要求1所述的太阳能光伏系统中二次电池阵列的调控方法，其特征在于所述电池组由多单元内部串联的电池组单元组成电池组系统，且所述电池组系统内各电池组单元之间为并联。

5、根据权利要求3所述的太阳能光伏系统中二次电池阵列的调控方法，其特征在于所述用于将上述电参数转换为数字数据的步骤之后，设有将所述数据传送给中央处理器的步骤，且所述传送数据的步骤由单片机或微控制器执行。

6、根据权利要求5所述的太阳能光伏系统中二次电池阵列的调控方法，其特征在于所述将数据传送给中央处理器的步骤中，采用光电技术对具有不同电位的子系统进行电位隔离以进行数据传送。

7、根据权利要求5所述的太阳能光伏系统中二次电池阵列的调控方法，其特征在于所述单片机或微控制器将数据传送给中央处理器的步骤，以及中央处理器发出调整命令至电池组的步骤中，数据的传送是通过分布式系统的SIO口完成的。

8、根据权利要求3所述的太阳能光伏系统中二次电池阵列的调控方法，其特征在于所述测量电池组的各项电参数的步骤中，测量的参数是电池组的温度、电压和电流。

9、根据权利要求3所述的太阳能光伏系统的调控方法，其特征在于所述中央处理器内设有存储各电池组电参数的数据库，且所述中央处理器连接设有显示装置和报警装置。

10、太阳能光伏系统中二次电池阵列的调控装置，其特征在于所述调控装置包括下述构件：用于测量每一电池组各项电参数的构件：用于将上述电参数转换为数字数据的构件；用于分析上述数据的构件；用于对参数异常的电池组发出调整命令至该电池组的构件，以及用于调控每一电池组工况的构件。

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