CN102668315A - 一种平衡蓄电池组中各电池放电的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明要旨在于在蓄电池组放电过程中，对某些电压较低的电池进行充电，以减少其放电量，从而延长整个蓄电池组的放电时间，并且使得放电结束时，所有电池处于较为接近的状态下，电池均一性得以提高。

Description

一种平衡蓄电池组中各电池放电的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种平衡蓄电池组中各电池放电的方法及装置。
背景技术
在通信、金融、电力等行业的电力保障系统中，蓄电池组是最常见的备用电源，担当最后一道电力保障。电力设施因某种原因中断电力供给时，由相应的电池组对负载供电。蓄电池组的放电能力取决于该组中容量最低的那个电池的容量，一旦容量最低的电池放电完毕，该组电池也就停止供电。
深放电完毕后，必须对蓄电池组进行充电以恢复容量。
蓄电池组的充电模式是：深度放电以后首先以均充方式大电流恒流充电，使电池恢复基本容量；然后以浮充方式小电流进行充电，以保持电池的容量。事实上，恒流充电期间由于某些容量偏低的电池充电的起点低，在其容量尚没有得到完全恢复之前恒流充电过程已经结束，这些电池处于欠充(或充电质量差)的状态；而某些电池容量状况很好的电池充电的起点高，在恒流充电结束之前早早地恢复了容量，恒流充电结束时这些电池已经处于过充状态。部分电池的过充和部分电池的欠充使得电池组短寿。
容量偏低的电池往往自放电较为严重，在浮充期间，这些电池自放电所损失的容量无法通过浮充全部得到充分地补偿，于是电池中部分活性物质趋向硫酸盐化，从而导致其容量进一步下降。在又一次深度放电之后，这些电池充电起点更低；容量偏高或置换的新电池使得电池组的均一性变差，这些电池本身在深放电之后的均充过程中会过充。长此以往，蓄电池组中各电池之间的容量差距越来越大，电池组的均一性越来越差。这种差异一般在电池组投入运行1年后便显现出来，3年以后大多数电池组中最高容量的电池往往比最低容量电池的容量高出15％以上。之后，这种容量上的差异还会进一步扩大。6年以后，这种差异达到一倍以上也是很常见的。
电池组在放电期间所表现出来的均一性差，导致在之后的充电过程中部分电池过充和部分电池欠充(或充电质量差)，进而使得电池组均一性更差。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提出了一种平衡蓄电池组中各电池放电的方法及装置。
本发明方法包括下列步骤：
1.在蓄电池组发电过程中测量蓄电池组中各电池的端电压；
2.确定其平均值；
3.将其它电池的端电压与上述平均值比较；
4.如果某个电池的端电压低于上述平均值，并且差值达到或超过某一设定值，则在放电过程中对该电池进行充电；
5.如果某个电池的端电压高于上述平均值，或者虽然低于，但差值未达到或超过某一设定值，则不对该电池进行充电，如该电池正在充电，则停止对其充电；
6.按一定时间间隔重复上述步骤1到5。
本发明装置包括：
电压测量装置，用于测量蓄电池组中各电池端电压；
充电装置，用于对蓄电池组中被选中的一个或若干个电池进行充电；
连接装置，用于将上述电压测量装置及充电装置与蓄电池组中各电池相连；
控制装置，用于控制上述连接装置将上述电压测量装置与各电池相连，取得各电池的端电压，选出端电压低于端电压平均值达到一定数值的一个或若干个电池，并控制上述连接装置将上述充电装置连接到选出的上述一个或若干个电池上，对其进行充电，对于未被选中的电池，则使上述连接装置不将其连接到上述充电装置上，或者如果已经连接的话，则控制上述连接装置断开连接。
本发明的方法及装置实际起到的作用在于，深放电期间对于端电压较低的电池，在其放电的同时对其进行充电，实际上减少了该电池的放电量，使其放电时间得以延长；而对端电压较高的电池则不进行充电，其放电量不会减少。这样一来，整个蓄电池组放电时间延长，放电能力得以充分发挥。并且，端电压高容量较大的电池多放电，端电压低容量较小的电池少放电，使所有电池在放电结束后处于差不多相同的状态下，实现相对的平衡，从而使得整个蓄电池组的均一性得到了改善，进而避免了在深放电之后均充恢复电池容量的过程中部分电池欠充和部分电池过充的问题。
附图简要说明
图1是本发明方法的流程图；
图2是本发明装置一个实施例的框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，本发明的方法首先从步骤一测量蓄电池组中各各电池的端电压开始。在步骤二，从测得的端电压计算出端电压平均值。在步骤三，将各电池的端电压与平均值进行比较。在步骤四，对于端电压高于平均值，或者虽然低于，但差值未达到预先设定值的电池，不进行充电，如果正在对其进行充电，则立即停止充电。在步骤五，对于端电压低于平均值并且差值达到或超过预先设定值的电池，立即进行充电。步骤四和五是同时进行的。
将上述程序循环往复进行，直至蓄电池组放电结束。
图2所示为本发明装置一个实施例的框图。
图中，蓄电池组1由多个(用于通信交换设备的电池组通常为24个)电池串联而成。
蓄电池组1通过连接装置2分别连接到电压测量装置3和充电装置4。连接装置2可以包括两组独立的开关装置。用于将电压测量装置3连接蓄电池组1的开关装置可以是一种电子开关，可以在控制装置5的控制下，将电压测量装置3轮流连接到每一个电池两端，测量其端电压。而用于将充电装置4连接蓄电池组1的开关装置可以是用继电器组成的切换阵列，该开关装置具有一个或多个输入端，以及多个输出端，并且可以在控制装置5的控制下将一个输入端连接至多个输出端中的任意一个。
电压测量装置3可以由一个或多个A/D转换器组成，可以将电池的端电压转换成数字形式，输出到控制装置5。
控制装置5以CPU为核心构成，通过控制连接装置2，将电压测量装置3轮流或同时连接到所有电池的两端，测量其端电压，根据测量结果计算各电池端电压的平均值，并将各电池端电压与该平均值进行比较。如果某一电池端电压低于平均值，并且其差值达到或超过某一设定值，例如20mv，则控制连接装置2将充电装置4的一个输出电压加到该电池的两端，对其进行充电。
为获得准确的测量结果，当电压测量装置3测量某一电池端电压的时候，如果正在对该电池充电，则控制装置5会控制充电装置4暂时停止对该电池输出充电电压。
充电装置4可以包括若干组相同和独立的DC/DC转换器，利用蓄电池组1作为电源，将其输出的电压(在24个电池的情况下通常为48V)降低至预定电压，例如2.5V，然后通过连接装置2叠加到电池的两端，对其进行充电。每一DC/DC转换器的输出受到控制装置5的控制，可以随时中断。如果有三组DC/DC转换器，则充电装置4就可同时输出三组充电电压，也意味着可以同时对三个电池进行充电。
连接装置2中用于将充电装置4连接到蓄电池的开关装置是一种例如用继电器组成的选通切换阵列，可以在控制装置5的控制下，将充电装置4的一个输出电压叠加到多个电池中任意一个的两端，对该电池进行充电。
控制装置5还可以将电压测量装置3的测量结果储存在数据存储装置6中。
端电压低、容量较小的电池在放电的同时得到充电，因而减缓了容量和端电压下降的过程。该电池放电时间延长，也使得整组蓄电池的放电时间得以延长。容量高的电池因为更长的放电时间，在放电结束时，其端电压下降更多，因而与容量低的电池端电压更接近。这样，整组蓄电池保持较为均衡的状态，其使用寿命得以延长。
本发明结合上述典型实施例进行了详细描述，各种选择、修改、变化、改进和/或基本的等同技术，目前已知的或者是(可能)未知的内容，对本领域的普通技术人员是熟知的。因此，本发明的上述的典型实施例，在与阐明而不在于限制本发明。在不脱离本发明的精神和范围之内可以做多种改变。因此，本发明可以包含所有已知的或者以后发展的选择、修改、变化、改进和/或基本的等同技术。

Claims (7)

1.一种平衡蓄电池组中各电池放电的方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：
1.在蓄电池组发电过程中测量蓄电池组中各电池的端电压；
2.确定其平均值；
3.将其它电池的端电压与上述平均值比较；
4.如果某个电池的端电压低于上述平均值的数值达到或超过某一设定值，则在放电过程中对该电池进行充电；
5.如果某个电池的端电压高于上述平均值，或者虽然低于，但差值未达到或超过某一设定值，则不对该电池进行充电，如该电池正在充电，则停止对其充电；
6.按一定时间间隔重复上述步骤1到5。
2.一种平衡蓄电池组中各电池放电的装置，其特征在于，该装置包括：
电压测量装置，用于测量蓄电池组中各电池端电压；
充电装置，用于对蓄电池组中被选中的一个或若干个电池进行充电；
连接装置，用于将上述电压测量装置及充电装置与蓄电池组中各电池相连；
控制装置，用于控制上述连接装置将上述电压测量装置与各电池相连，取得各电池的端电压，选出端电压低于端电压平均值达到一定数值的一个或若干个电池，并控制上述连接装置将上述充电装置连接到选出的上述一个或若干个电池上，对其进行充电，对于未被选中的电池，则使上述连接装置不将其连接到上述充电装置上，或者如果已经连接的话，则控制上述连接装置断开连接。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述电压测量装置可以包括一个或多个A/D转换器，用于将电池的端电压转换成数字形式，输出到控制装置。
4.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述充电装置可以包括若干组相同和独立的DC/DC转换器，利用蓄电池组作为电源，将其输出的电压降低至预定电压，然后通过连接装置叠加到电池的两端，对其进行充电。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，每一DC/DC转换器的输出受到控制装置的控制，可以随时中断。
6.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述连接装置可以包括两组独立的开关装置，其中用于将电压测量装置连接蓄电池组的开关装置可以是一种电子开关，在所述控制装置控制下，将电压测量装置轮流连接到每一个电池两端，测量其端电压，而用于将充电装置连接蓄电池组的开关装置可以是用继电器组成的切换阵列，该开关装置具有一个或多个输入端，以及多个输出端，并且可以在所述控制装置的控制下将一个输入端连接至多个输出端中的任意一个。
7.如权利要求2所述的装置，其特征在于，进一步包括一个数据存储装置，用于存储所述电压测量装置的测量结果。
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