CN102723748A - 蓄电池阵列控制器 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于公开一种蓄电池阵列控制器，将蓄电池分成若干组，使用阵列控制的方法来分别对其中的一部份蓄电池进行充电，而让另外一些蓄电池进行待负载的工作，可以降低2/3或者更多蓄电池充电控制器的容量，从而降低蓄电池充电控制器的对元器件功率和耐压要求，并可以大幅度降低蓄电池充电控制器的成本，产品的体积大幅度减小，重量大幅度下降，避免了同一组蓄电池在充电的同时带负载的情况，使得蓄电池可以比较快地充满电，避免蓄电池长时间工作在欠电状态下，延长蓄电池的使用寿命；可广泛地应用在太阳能和风能等离网发电系统中，大幅度降低对太阳能光伏电池板的使用量和风力发电机的功率，有效地降低成本和减少自然资源的损耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种控制器，特别涉及一种通过阵列控制方式控制蓄电池充电的蓄电池阵列控制器。
背景技术
蓄电池通常被作为备用电源使用，当主电源发生故障时，备用电源将被切换到供电电路中；目前市场上没有通过阵列控制方式控制蓄电池充电的蓄电池阵列控制器或者类似的产品和技术。
当蓄电池中的电量被用完以后，通常需要通过一个充电控制器给蓄电池充电；当蓄电池容量较大的时候，一种方案需要相适应的大功率充电控制器，这种类型的充电控制器成本高、体积大、重量重，维护和使用都不方便；另一种方案则是采用小一点的充电控制器，但是使用这种方案对蓄电池进行充电的时间比较长，有可能使蓄电池工作在长期欠电的情况下，从而降低蓄电池的使用寿命。
综上所述，针对现有技术的缺陷，特别需要一种蓄电池阵列控制器，以解决以上提到的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种蓄电池阵列控制器，解决上述现有技术的缺陷，与传统的充电控制器相比，可以大幅度降低蓄电池充电控制器的成本，产品的体积大幅度减小，重量大幅度下降。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
一种蓄电池阵列控制器，其特征在于，它包括一采用阵列控制方式控制蓄电池组充电的控制模块、一用于对蓄电池组进行充电的充电模块及一用于使蓄电池组带载放电的负载模块，所述控制模块分别与所述充电模块、所述负载模块和蓄电池组相连接，所述充电模块和所述负载模块分别连接在蓄电池组的两端。
在本发明的一个实施例中，所述控制模块包括一用于测量充电模块电流电压的第一检测电路、一用于测量负载模块电流电压的第二检测电路、一控制芯片、一用于保存单片机进行分析、接收控制和执行动作的历史记录并保存每一个蓄电池组状态参数的蓄电池组数据库、一与其他相关设备进行联动和控制的485通讯电路及一继电器执行电路，所述控制芯片分别与所述第一检测电路、第二检测电路、蓄电池组数据库、485通讯电路和继电器执行电路相连接。
进一步，所述第一检测电路包括第一电压测量回路和第一电流测量回路，第一电压测量回路的一端和第一电流测量回路的一端分别与所述控制芯片相连接，所述第一电压测量回路的另一端并联在所述充电模块中，所述第一电流测量回路通过第一霍尔元件连接到所述充电模块中。
进一步，所述第二检测电路包括第二电压测量回路和第二电流测量回路，第二电压测量回路的一端和第二电流测量回路的一端分别与所述控制芯片相连接，所述第二电压测量回路的另一端并联在所述负载模块中，所述第二电流测量回路通过第二霍尔元件连接到所述负载模块中。
进一步，所述继电器执行电路包括若干双稳态继电器及用于驱动双稳态继电器动作的继电器驱动回路，所述控制模块、充电模块和负载模块分别通过双稳态继电器的通断触电与蓄电池组相连接。
本发明的蓄电池阵列控制器，将蓄电池分成若干组，使用阵列控制的方法来分别对其中的一部份蓄电池进行充电，而让另外一些蓄电池进行待负载的工作，可以降低2/3或者更多蓄电池充电控制器的容量，从而降低蓄电池充电控制器的对元器件功率和耐压要求，并可以大幅度降低蓄电池充电控制器的成本，产品的体积大幅度减小，重量大幅度下降，避免了同一组蓄电池在充电的同时带负载的情况，使得蓄电池可以比较快地充满电，避免蓄电池长时间工作在欠电状态下，延长蓄电池的使用寿命；可广泛地应用在太阳能和风能等离网发电系统中，大幅度降低对太阳能光伏电池板的使用量和风力发电机的功率，有效地降低成本和减少自然资源的损耗，实现本发明的目的。
本发明的特点可参阅本案图式及以下较好实施方式的详细说明而获得清楚地了解。
附图说明
图1为本发明的蓄电池阵列控制器的结构示意图；
图2为本发明的控制模块的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
如图1所示，本发明的蓄电池阵列控制器，它包括一控制模块100、一充电模块200及一负载模块300，控制模块100分别与充电模块200、负载模块300和蓄电池组400相连接，充电模块200和负载模块300分别连接在蓄电池组400的两端。
本发明中，将蓄电池分成若干个组，各组蓄电池之间不相关，每组蓄电池通过相应的通断触点被接入充电模块200、负载模块300或者空载，在同一时间只有一个蓄电池组被接入充电模块200，同一时间只有一个蓄电池组被接入负载模块300；控制模块100根据各蓄电池组所拥有的电量和充电顺序，进行切换控制。
如图2所示，控制模块100包括一用于测量充电模块200电流电压的第一检测电路110、一用于测量负载模块300电流电压的第二检测电路120、一控制芯片130、一用于保存单片机进行分析、接收控制和执行动作的历史记录并保存每一个蓄电池组状态参数的蓄电池组数据库140、一与其他相关设备进行联动和控制的485通讯电路150及一继电器执行电路160，控制芯片130分别与第一检测电路110、第二检测电路120、蓄电池组数据库140、485通讯电路150和继电器执行电路160相连接。
第一检测电路110包括第一电压测量回路111和第一电流测量回路112，第一电压测量回路111的一端和第一电流测量回路112的一端分别与控制芯片130相连接，第一电压测量回路111的另一端并联在充电模块200中，第一电流测量回路112通过第一霍尔元件113连接到充电模块200中。
第二检测电路120包括第二电压测量回路121和第二电流测量回路122，第二电压测量回路121的一端和第二电流测量回路122的一端分别与控制芯片130相连接，第二电压测量回路121的另一端并联在负载模块300中，第二电流测量回路122通过第二霍尔元件123连接到负载模块300中。
继电器执行电路160包括若干双稳态继电器161及用于驱动双稳态继电器161动作的继电器驱动回路162，控制模块100、充电模块200和负载模块300分别通过双稳态继电器161的通断触电163与蓄电池组400相连接。
控制模块100通过第一检测电路110和第二检测电路120分别对充电模块200和对负载模块300测量电压电流，并且根据蓄电池组在充电模块200和负载模块300接入的时间，可以计算出充电模块200中连接的蓄电池组电量的增加和负载模块300中连接的蓄电池组电量的减少。
充电模块200通过通断触点163将相应的蓄电池组接通，并对其进行充电。
负载模块300通过通断触点163将相应的蓄电池组接通，并使之带载放电。
所有的通断触点163都由控制模块100根据实时测得的蓄电池组充电和放电的情况及空载的蓄电池组所持有的容量进行比较计算，决定将哪一组蓄电池替换当前带载的蓄电池组工作，决定哪一组蓄电池将成为下一个充电的蓄电池组。
控制模块100中，第一霍尔元件113和第二霍尔元件123通过电流流经导线时产生的磁通量来采集充电模块200和负载模块300的电流，第一霍尔元件113和第二霍尔元件123输出以2.5V为基准的变化量(毫伏信号)。
第一电流测量回路112将第一霍尔元件113测量得到的毫伏信号放大，并使之满足控制芯片130的A/D转换的需要。
第一电压测量回路111并联在充电模块200的两端，获得蓄电池组充电时电压变化，并将信号转换为适合控制芯片130的A/D转换的电压信号。
第二电流测量回路122将第二霍尔元件123测得的毫伏信号放大，并使之满足控制芯片130的A/D的需要。
第二电压测量回路121并联在负载端充电蓄电池的两端，获得负载两端的电压，将电压值转换成控制芯片130的A/D转换的电压信号。
485通讯电路150用于联接控制芯片130和其它相关控制设备，实现本发明的蓄电池阵列控制器和相关设备的联动和控制。
继电器驱动回路162是控制模块100的执行驱动部件，它接收来自控制芯片130的控制信号，并将信号放大到可以驱动相应的继电器，同时为了阵列控制器有良好的扩展性，所选的继电器驱动回路162应该是具有可以级联的电路和芯片，例如Maxim公司4820至4825和4896等。
双稳态继电器161是阵列控制器的执行部件，在继电器驱动回路162的驱动下，执行触点的打开和关闭，双稳态继电器161可以是线圈驱动的继电器也可以是电子驱动的固态继电器，是具有置位和复位功能继电器，这种继电器在动作以后，可以撤掉电流，继电器仍然保持该状态不变。
控制芯片130是整个阵列控制器的核心，执行A/D转换、接收指令控制、输出工作状态、执行切换控制。控制芯片130可以使用8位以上的各种单片机芯片，例如AVR mega系统、51系列、ARM产品等等。
蓄电池组数据库140用于保存控制芯片130进行分析、接收控制和执行动作的历史记录，保存每一个蓄电池组的状态参数。
在控制芯片130中，通过蓄电池检测程序检测在充电和带载过程中的电量变化；通过容量管理程序管理各蓄电池组的容量变化和现状，决定是否切换带载蓄电池组，是否更换另一组蓄电池进行充电；通过工作状态控制程序控制和驱动双稳态继电器工作；通过故障报警程序用于阵列控制器工作故障时，判断故障原因，并快速通过485通讯电路150和相关声光报警装置进行报警；通过通讯管理程序用于控制管理阵列控制器和其它设备之间的通讯和数据交换。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种蓄电池阵列控制器，其特征在于，它包括一采用阵列控制方式控制蓄电池组充电的控制模块、一用于对蓄电池组进行充电的充电模块及一用于使蓄电池组带载放电的负载模块，所述控制模块分别与所述充电模块、所述负载模块和蓄电池组相连接，所述充电模块和所述负载模块分别连接在蓄电池组的两端。
2.如权利要求1所述的蓄电池阵列控制器，其特征在于，所述控制模块包括一用于测量充电模块电流电压的第一检测电路、一用于测量负载模块电流电压的第二检测电路、一控制芯片、一用于保存单片机进行分析、接收控制和执行动作的历史记录并保存每一个蓄电池组状态参数的蓄电池组数据库、一与其他相关设备进行联动和控制的485通讯电路及一继电器执行电路，所述控制芯片分别与所述第一检测电路、第二检测电路、蓄电池组数据库、485通讯电路和继电器执行电路相连接。
3.如权利要求2所述的蓄电池阵列控制器，其特征在于，所述第一检测电路包括第一电压测量回路和第一电流测量回路，第一电压测量回路的一端和第一电流测量回路的一端分别与所述控制芯片相连接，所述第一电压测量回路的另一端并联在所述充电模块中，所述第一电流测量回路通过第一霍尔元件连接到所述充电模块中。
4.如权利要求2所述的蓄电池阵列控制器，其特征在于，所述第二检测电路包括第二电压测量回路和第二电流测量回路，第二电压测量回路的一端和第二电流测量回路的一端分别与所述控制芯片相连接，所述第二电压测量回路的另一端并联在所述负载模块中，所述第二电流测量回路通过第二霍尔元件连接到所述负载模块中。
5.如权利要求2所述的蓄电池阵列控制器，其特征在于，所述继电器执行电路包括若干双稳态继电器及用于驱动双稳态继电器动作的继电器驱动回路，所述控制模块、充电模块和负载模块分别通过双稳态继电器的通断触电与蓄电池组相连接。
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