CN102136612B - 电池充电控制方法和装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电池充电控制方法和装置及系统。该方法包括：在统计周期内，统计所属站点的电网累积掉电时间或电池累积放电时间；在下一统计周期控制电源整流模块为所属站点的电池进行均充电的充电电流值和浮充电的浮充电时间以及休眠充电的休眠充电时间；所述充电电流值和所述浮充电时间随着所述电网累积掉电时间或电池累积放电时间的增大而增大，所述休眠充电时间随着所述电网累积掉电时间或电池累积放电时间的增大而减小。本发明满足了电池在不同电网环境下的充电需求，延长了电池使用寿命，降低了电池维护成本。

Description

电池充电控制方法和装置及系统

技术领域

本发明实施例涉及电子技术，尤其涉及一种电池充电控制方法和装置及系统。

背景技术

指阀控密封式铅酸蓄电池(Valve Regulated Lead Acid，简称VRLA)放电后需要较长的充电时间才能保证电池充足电。只有在充足电情况下进行放电，才能有效保证电池使用寿命，如果电池经常处于欠充电状态，则会大大缩短电池使用寿命。因此，VRLA电池使用寿命与电池充电条件密切相关。

目前在通讯和电力等行业用的VRLA蓄电池充电管理模式是恒定的，普遍采用恒压限流的均充电方式先将电池充足电(一般情况下：均充电压：2.35V/cell，均充时最大电流值：0.15CA)，当电池充足电后降低电池充电电压使电池长期处于浮充电状态(一般情况下，浮充电压：2.23V/cell)，直至电池下一次放电为止。

然而，电源整流模块(Power Supply Unit，简称PSU)提供给电池充电的最大电流值是预先设置固定的。对于应用在电网较好(掉电时间较短)场景下的电池，由于电池不经常放电，如果采用较大电流给电池充电，导致电池过充电，缩短电池使用寿命。对于应用在电网较差(掉电时间较长)场景下的电池，由于经常停电导致电池频繁放电，市电持续时间较短，PSU固定设置的充电电流不能保证在较短的有市电时间内使电池充足电，电池经常处于欠电循环状态，从而缩短电池使用寿命。

发明内容

本发明实施例提供一种电池充电控制方法和装置及系统，用以解决现有的电池充电控制方法不能满足电池在不同电网环境下的充电需求的缺陷，延长了电池在不同电网环境下使用时的寿命。

本发明实施例提供一种电池充电控制方法，包括：

在统计周期内，电源监控模块统计所属站点的电网累积掉电时间或电池累积放电时间；

在下一统计周期控制电源整流模块为所属站点的电池进行均充电的充电电流值和浮充电的浮充电时间以及休眠充电的休眠充电时间；所述充电电流值和所述浮充电时间随着所述电网累积掉电时间或电池累积放电时间的增大而增大，所述休眠充电时间随着所述电网累积掉电时间或电池累积放电时间的增大而减小。

本发明实施例提供一种电源监控装置，包括：

统计模块，用于在统计周期内，统计所属站点的电网累积掉电时间或电池累积放电时间；

控制模块，用于在下一统计周期控制电源整流模块为所属站点的电池进行均充电的充电电流值和浮充电的浮充电时间以及休眠充电的休眠充电时间；所述充电电流值和所述浮充电时间随着所述电网累积掉电时间或电池累积放电时间的增大而增大，所述休眠充电时间随着所述电网累积掉电时间或电池累积放电时间的增大而减小。

本发明实施例提供一种电池充电管理系统，包括：电源监控装置、电源整流模块和电池；

所述电源监控装置包括：

统计模块，用于在统计周期内，统计所属站点的电网累积掉电时间或电池累积放电时间；

控制模块，用于在下一统计周期控制电源整流模块为所属站点的电池进行均充电的充电电流值和浮充电的浮充电时间以及休眠充电的休眠充电时间；所述充电电流值和所述浮充电时间随着所述电网累积掉电时间或电池累积放电时间的增大而增大，所述休眠充电时间随着所述电网累积掉电时间或电池累积放电时间的增大而减小。

本发明实施例电池充电控制方法和装置及系统，电源监控模块将上一阶段电网累积掉电时间或电池累积放电时间，作为下一统计周期控制PSU充电方式的依据。使PSU下一统计周期采用与电网环境相适应的充电方式为电池充电。从而，满足了电池在不同电网环境下的充电需求，延长了电池使用寿命，降低了电池维护成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的电池充电控制方法实施例一流程图；

图2为本发明提供的电池充电控制方法实施例二流程图；

图3为本发明提供的电源监控装置实施例一结构示意图；

图4为本发明提供的电源监控装置实施例二结构示意图；

图5为本发明提供的电池充电管理系统实施例结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明提供的电池充电控制方法实施例一流程图。如图1所示，本实施例包括：

11：在统计周期内，PMU统计所属站点的电网累积掉电时间或电池累积放电时间。

电源监控模块(Power Management Unit，简称PMU)统计所属站点在统计周期内(例如15天)的电网累积掉电时间。另外，也可统计所属站点电池在统计周期间内的累积放电时间，即电池累积放电时间，统计周期可根据电网质量分类以及电网类型定义来设定，不是固定值。为了提高电池充电模式与电网环境匹配的适应性、及时性，缩短统计周期。

12：PMU在下一统计周期控制PSU为所属站点的电池进行均充电的充电电流值和浮充电的浮充电时间以及休眠充电的休眠充电时间；充电电流值和浮充电时间随着电网累积掉电时间或电池累积放电时间的增大而增大，休眠充电时间随着电网累积掉电时间或电池累积放电时间的增大而减小。

PMU通过在统计周期内统计出的电网累积掉电时间或电池累积放电时间，可确定在预设时间内所属站点的电网环境优劣。电网累计掉电时间较短或电网累积放电时间较短，表明电网环境较好，均充电时采用较小的最大充电电流，在充足电后进入浮充电，浮充电一段时间后可长期采用休眠方式为所属站点的电池进行充电，以延长电池浮充使用寿命。其中，浮充电时间随电网掉电时间的增大而延长。电网累计掉电时间较长或电网累积放电时间较长，表明电网环境较差，可提高预设充电电流值采用较大的充电电流给电池充电，使电池在较短时间内尽快充足电，提高电池的荷电状态，并且电网掉电时间越长，采用休眠充电的时间越短，从而延长电池使用寿命。

本发明实施例电池充电控制方法，PMU将上一阶段电网累积掉电时间或电池累积放电进间，作为下一统计周期控制PSU充电方式的依据。使PSU下一统计周期采用与电网环境相适应的充电方式为电池充电。从而，满足了电池在不同电网环境下的充电需求，延长了电池使用寿命，降低了电池维护成本。

图2为本发明提供的电池充电控制方法实施例二流程图。本实施例中电网累积掉电时间也可用电池累积放电时间替代。如图2所示，本实施例包括：

21：在统计周期内，PMU统计内的电网累积掉电时间。

例如，PMU统计15天内所属站点的电网累积掉电时间。

22：PMU判断电网累积掉电时间是否大于等于高时间阀值T2。如果是执行步骤23，否则执行步骤24。

23：在累积掉电时间是否大于等于高时间阀值T2时，PMU控制PSU在下一统计周期采用第三预设充电电流值A3为所属站点电池进行均充电，在充满电后转入浮充电直至电池下次放电。

24：PMU判断电网累积掉电时间是否小于等于低时间阀值。如果是执行步骤25，否则执行步骤26。

25：在电网累积掉电时间小于等于低时间阀值T1时，PMU控制PSU在下一统计周期采用第一预设充电电流值A1为所属站点电池进行均充电，在均充电充满电后转入浮充电，并在浮充电第一预定时间B1后转入休眠充电。

26：在累积掉电时间大于低时间阀值T1且小于高时间阀值T2时，PMU控制PSU在下一统计周期采用第二预设充电电流值A2为所属站点电池进行均充电，在均充电充满电后转入浮充电，并在浮充电第二预定时间B2后转入休眠充电。

电网累积掉电时间小于等于低时间阀值T1时，所属站点的电网环境较好，站点电网类型称为一类。电网累积掉电时间大于低时间阀值T1且小于高时间阀值T2时，所属站点的电网环境一般，站点电网类型称为二类。电网累积掉电时间大于等于高时间阀值T2时，所属站点的电网环境较差，站点电网类型称为三类。对于一类电网，最大充电电流值为第一预设充电电流值A1，浮充电的时长为第一预定时间B1，休眠充电的时长为第一休眠充电时间C1。对于二类电网，采用的最大充电电流值为第二预设充电电流值A2，浮充电的时长为第二预定时间B2，休眠充电的时长为第二休眠充电时间C2，其中，第一预设充电电流值A1小于第二预设充电电流值A2，第二预设充电电流值A2小于第三预设充电电流值A3；第一预定时间B1小于等于第二预定时间B2，第一休眠充电时间C1大于等于第二休眠充电时间C2。

上述第一预设充电电流值A1、第二预设充电电流值A2和第三预设充电电流值A3的设定原则是，电网掉电时间较短即电网环境较好的情况下，采用较小的最大充电电流、电网掉电时间较长即电网环境较差的情况下，采用较小的最大充电电流，使电池在较短时间内尽快充足电；上述阀值均可设置，不是固定值。，其中低时间阀值T1和高时间阀值T2可根据电池放电深度及电池充满电所需的时间设定。另外，还可进一步结合通讯电源标准中的电网种类定义设定。

上述统计周期为15天时，低时间阀值可为5小时，高时间阀值可为20小时，一类电网的最大充电电流值第一预设充电电流值可为0.10CA，二类电网的第二预设充电电流值可为0.15CA，三类电网的第三预设充电电流值可为0.20CA。

在累积放电时间小于等于5小时的情况下(一类电网)，在下一时间段，PMU控制PSU提供0.10CA的最大充电电流值为所属站点电池进行均充电，均充电将电池充满电后再采用浮充电对电池进行充电，在浮充电24小时后再采用休眠充电。一类电网的休眠电压可为52.2V，休眠时长可为13天。

在累积掉电时间大于十5小时且小于20小时的情况下(二类电网)，在下一时间段，PMU控制PSU提供0.15CA的最大充电电流值为所属站点的电池进行均充电，均充电将电池充满电后再对电池进行浮充电。在浮充电24小时后再采用休眠充电。二类电网的休眠电压可为52.2V，休眠时长可为6天。

在累积放电时间大于等于20小时的情况下(三类电网)，在下一时间段，PMU控制PSU提供0.20CA的最大充电电流值为所属站点的电池进行均充电，在充满电后长期处于浮充电方式，直至电池下一次放电。

处于一类和二类电网中的电池，PMU降低PSU提供给电池的最大充电电流值，并在浮充预定时间后采用休眠充电，使电池处于不充不放的休眠状态，大幅度提升电池浮充使用寿命。对于处于三类电网的电池，在PSU配置不变的情况下，在主设备轻载时，利用现有电源系统的多余供电能力，PMU提高电池充电限流值，使电池在较短时间内尽快充足电，为下一次电池放电做好充分准备。

本发明实施例电池充电控制方法，在电网环境较好的一类电网和二类电网，PMU控制PSU采用较小的最大充电电流值为所属站点进行充电，在均充电充满电进入浮充电，浮充电预定时间后转入休眠充电。采用休眠充电可延长电池浮充使用寿命。对于电网环境较差的三类电网，采用较大的最大充电电流值对所属站点电池进行均充电，充满电后长期进行浮充电直至电池下一次放电。因此，本发明实施例满足了电池在不同电网环境下的充电需求，从而达到延长电池的使用寿命的目的。另一方面，通过统计不同地区不同时段的电网数据，电源供应商可为客户提供成本最优的电池备电解决方案。本发明实施例适应于锂电池和不间断电源系统(Uninterrupted Power System，简称UPS)后备系统等场景。

图3为本发明提供的电源监控装置实施例一结构示意图。如图3所示，本实施例包括：统计模块31和控制模块32。

统计模块31，用于在统计周期内，统计所属站点的电网累积掉电时间或电池累积放电时间。

控制模块32，用于在下一统计周期控制PSU为所属站点的电池进行均充电的充电电流值和浮充电的浮充电时间以及休眠充电的休眠充电时间；所述充电电流值和所述浮充电时间随着所述电网累积掉电时间或电池累积放电时间的增大而增大，所述休眠充电时间随着所述电网累积掉电时间或电池累积放电时间的增大而减小。

进一步，如图4所示，控制模块32包括：第一控制单元321、第二控制单元322和第三控制单元323。

第一控制单元321，用于在电网累积掉电时间小于低时间阀值T1或在电池累积放电时间小于低时间阀值T1时，在下一统计周期控制电源整流模块提供第一预设充电电流值A1对电池进行均充电，电池充满电后转入浮充电，并在浮充电第一预定时间B1后进行时长为第一休眠充电时间C1的休眠充电。

第二控制单元322，用于在电网累积掉电时间小于高时间阀值T2且大于低时间阀值T1，或在电池累积放电时间小于高时间阀值T2且大于低时间阀值T1时，在下一统计周期控制电源整流模块提供第二预设充电电流值A2对电池进行均充电，电池充满电后转入浮充电，并在浮充电第二预定时间B2后进行时长为第二休眠充电时间C2的休眠充电。

第三控制单元323，用于在电网累积掉电时间大于等于高时间阀值T2或在电池累积放电时间大于等于高时间阀值T2时，在下一统计周期控制电源整流模块提供第三预设充电电流值A3对电池进行均充电，电池充满电后转入浮充电。

其中，第一预设充电电流值A1小于第二预设充电电流值A2，第二预设充电电流值A2小于第三预设充电电流值A3；第一预定时间B1小于等于第二预定时间B2，第一休眠充电时间C1大于等于第二休眠充电时间C2。

上述各模块的工作机理参见图1和图2对应实施例中描述，在此不再赘述。

本发明实施例电源监控装置，将上一阶段电网累积掉电时间或电池累积放电时间，作为下一统计周期控制PSU充电方式的依据。使PSU下一统计周期采用与电网环境相适应的充电方式为电池充电。从而，满足了电池在不同电网环境下的充电需求，延长了电池使用寿命，降低了电池维护成本。

图5为本发明提供的电池充电管理系统实施例结构示意图。如图5所示，本实施例包括：电源监控装置3、电源整流模块2和电池1。

电源监控装置3包括：

统计模块31，用于在下一统计周期控制PSU为所属站点的电池进行均充电的充电电流值和浮充电的浮充电时间以及休眠充电的休眠充电时间；充电电流值和浮充电时间，随着电网累积掉电时间或电池累积放电时间的增大而增大，休眠充电时间，随着电网累积掉电时间或电池累积放电时间的增大而减小。

进一步，控制模块32包括：第一控制单元、第二控制单元和第三控制单元。

第一控制单元321，用于在电网累积掉电时间小于低时间阀值T1或在电池累积放电时间小于低时间阀值T1时，在下一统计周期控制电源整流模块提供第一预设充电电流值A1对电池进行均充电，电池充满电后转入浮充电，并在浮充电第一预定时间B1后进行时长为第一休眠充电时间C1的休眠充电。

第二控制单元322，用于在电网累积掉电时间小于高时间阀值T2且大于低时间阀值T1，或在电池累积放电时间小于高时间阀值T2且大于低时间阀值T1时，在下一统计周期控制电源整流模块提供第二预设充电电流值A2对电池进行均充电，电池充满电后转入浮充电，并在浮充电第二预定时间B2后进行时长为第二休眠充电时间C2的休眠充电。

第三控制单元323，用于在电网累积掉电时间大于等于高时间阀值T2或在电池累积放电时间大于等于高时间阀值T2时，在下一统计周期控制电源整流模块提供第三预设充电电流值A3对电池进行均充电，电池充满电后转入浮充电。

其中，第一预设充电电流值A1小于第二预设充电电流值A2，第二预设充电电流值A2小于第三预设充电电流值A3；第一预定时间B1小于等于第二预定时间B2，第一休眠充电时间C1大于等于第二休眠充电时间C2。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种电池充电控制方法，其特征在于，包括：

在统计周期内，统计所属站点的电网累积掉电时间或电池累积放电时间；

在下一统计周期控制电源整流模块为所属站点的电池进行均充电的充电电流值和浮充电的浮充电时间以及休眠充电的休眠充电时间；所述充电电流值和所述浮充电时间随着所述电网累积掉电时间或电池累积放电时间的增大而增大，所述休眠充电时间随着所述电网累积掉电时间或电池累积放电时间的增大而减小。

2.根据权利要求1所述电池充电控制方法，其特征在于，所述在下一统计周期控制电源整流模块为所属站点的电池进行均充电的充电电流值和浮充电的浮充电时间以及休眠充电的休眠充电时间；所述充电电流值和所述浮充电时间随着所述电网累积掉电时间或电池累积放电时间的增大而增大，所述休眠充电时间随着所述电网累积掉电时间或电池累积放电时间的增大而减小，包括：

在所述电网累积掉电时间小于等于低时间阀值T1或在所述电池累积放电时间小于等于低时间阀值T1时，在下一统计周期控制所述电源整流模块提供第一预设充电电流值A1对所述电池进行均充电，电池充满电后转入浮充电，并在浮充电第一预定时间B1后进行时长为第一休眠充电时间C1的休眠充电；

在所述电网累积掉电时间小于高时间阀值T2且大于低时间阀值T1，或在所述电池累积放电时间小于高时间阀值T2且大于低时间阀值T1时，在下一统计周期控制所述电源整流模块提供第二预设充电电流值A2对所述电池进行均充电，电池充满电后转入浮充电，并在浮充电第二预定时间B2后进行时长为第二休眠充电时间C2的休眠充电；

在所述电网累积掉电时间大于等于高时间阀值T2或在所述电池累积放电时间大于等于高时间阀值T2时，在下一统计周期控制所述电源整流模块在提供第三预设充电电流值A3对所述电池进行均充电，电池充满电后转入浮充电；

所述第一预设充电电流值A1小于所述第二预设充电电流值A2，所述第二预设充电电流值A2小于第三预设充电电流值A3；第一预定时间B1小于等于第二预定时间B2，第一休眠充电时间C1大于等于第二休眠充电时间C2。

3.根据权利要求2所述电池充电控制方法，其特征在于，所述低时间阀值T1和所述高时间阀值T2根据电池放电深度及电池充满电所需的时间设定。

4.一种电源监控装置，其特征在于，包括：

统计模块，用于在统计周期内，统计所属站点的电网累积掉电时间或电池累积放电时间；

控制模块，用于在下一统计周期控制电源整流模块为所属站点的电池进行均充电的充电电流值和浮充电的浮充电时间以及休眠充电的休眠充电时间；所述充电电流值和所述浮充电时间随着所述电网累积掉电时间或电池累积放电时间的增大而增大，所述休眠充电时间随着所述电网累积掉电时间或电池累积放电时间的增大而减小。

5.根据权利要求4所述的电源监控装置，其特征在于，所述控制模块包括：

第一控制单元，用于在所述电网累积掉电时间小于低时间阀值T1或在所述电池累积放电时间小于低时间阀值T1时，在下一统计周期控制所述电源整流模块提供第一预设充电电流值A1对所述电池进行均充电，电池充满电后转入浮充电，并在浮充电第一预定时间B1后进行时长为第一休眠充电时间C1的休眠充电；

第二控制单元，用于在所述电网累积掉电时间小于高时间阀值T2且大于低时间阀值T1，或在所述电池累积放电时间小于高时间阀值T2且大于低时间阀值T1时，在下一统计周期控制所述电源整流模块提供第二预设充电电流值A2对所述电池进行均充电，电池充满电后转入浮充电，并在浮充电第二预定时间B2后进行时长为第二休眠充电时间C2的休眠充电；

第三控制单元，用于在所述电网累积掉电时间大于等于高时间阀值T2或在所述电池累积放电时间大于等于高时间阀值T2时，在下一统计周期控制所述电源整流模块提供第三预设充电电流值A3对所述电池进行均充电，电池充满电后转入浮充电；

所述第一预设充电电流值A1小于所述第二预设充电电流值A2，所述第二预设充电电流值A2小于第三预设充电电流值A3；第一预定时间B1小于等于第二预定时间B2，第一休眠充电时间C1大于等于第二休眠充电时间C2。

6.一种电池充电管理系统，其特征在于，包括：电源监控装置、电源整流模块和电池；

所述电源监控装置包括：

统计模块，用于在统计周期内，统计所属站点的电网累积掉电时间或电池累积放电时间；

控制模块，用于在下一统计周期控制电源整流模块为所属站点的电池进行均充电的充电电流值和浮充电的浮充电时间以及休眠充电的休眠充电时间；所述充电电流值和所述浮充电时间随着所述电网累积掉电时间或电池累积放电时间的增大而增大，所述休眠充电时间随着所述电网累积掉电时间或电池累积放电时间的增大而减小。

7.根据权利要求6所述的电池充电管理系统，其特征在于，所述控制模块包括：

第一控制单元，用于在所述电网累积掉电时间小于低时间阀值T1或在所述电池累积放电时间小于低时间阀值T1时，在下一统计周期控制所述电源整流模块提供第一预设充电电流值A1对所述电池进行均充电，电池充满电后转入浮充电，并在浮充电第一预定时间B1后进行时长为第一休眠充电时间C1的休眠充电；

第二控制单元，用于在所述电网累积掉电时间小于高时间阀值T2且大于低时间阀值T1，或在所述电池累积放电时间小于高时间阀值T2且大于低时间阀值T1时，在下一统计周期控制所述电源整流模块提供第二预设充电电流值A2对所述电池进行均充电，电池充满电后转入浮充电，并在浮充电第二预定时间B2后进行时长为第二休眠充电时间C2的休眠充电；

第三控制单元，用于在所述电网累积掉电时间大于等于高时间阀值T2或在所述电池累积放电时间大于等于高时间阀值T2时，在下一统计周期控制所述电源整流模块在提供第三预设充电电流值A3对所述电池进行均充电，电池充满电后转入浮充电；

所述第一预设充电电流值A1小于所述第二预设充电电流值A2，所述第二预设充电电流值A2小于第三预设充电电流值A3；第一预定时间B1小于等于第二预定时间B2，第一休眠充电时间C1大于等于第二休眠充电时间C2。

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