CN102769326B - 蓄电池充电限流控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种蓄电池充电限流控制方法，在监控单元失效的情况下，能从直流电源系统中的各个整流模块中选定其中一个整流模块作为主模块，由所述主模块查询各个整流模块的输出电流及运行状态，并根据所有整流模块的总输出电流情况向所有整流模块发出输出电压调节控制命令，使得：当蓄电池组容量不足时，在下限为安全充电电压的情况下，降低整流模块输出电压，以保证不出现过大电流充电；当蓄电池组逐渐充满时，在上限为浮充电压的情况下，升高整流模块输出电压。利用本发明的蓄电池充电限流控制方法，在确保了负载设备正常供电的情况下，保证了不会出现充电过流，保护作用安全可靠，有效地延长蓄电池的使用寿命，具有良好的经济效益。

Description

蓄电池充电限流控制方法

技术领域

本发明涉及一种直流电源领域，特别是涉及一种直流电源系统中的蓄电池充电限流控制方法。

背景技术

通信电源系统以及数据机房使用的直流电源系统配置有用于测量蓄电池的充电电流的电流传感器，再利用电源监控单元根据电流传感器所测量的数值调节整流模块的输出（当蓄电池的充电电流大于限流设定值时，降低整流模块的输出电压；当蓄电池的充电电流小于限流设定值时，升高整流模块的输出电压），使得充电电流始终保持在设定的限流值上。以铅酸蓄电池为例，其充电电流一般是蓄电池标称容量的10％（表示为0.1C10），如果充电电流超过0.25C10就会损坏铅酸蓄电池，因此，蓄电池的充电限流显得尤为重要。

当监控单元失效时，电源系统会失去充电限流控制功能。如果此时蓄电池组没有充满，就会出现大电流充电的情况，可能损坏电池。

在监控单元失效时，业界一般有两种做法：

一、监控单元失效时，优先考虑为负载设备供电，不考虑充电限流。所有整流模块的输出电压会保持在默认的输出电压上，其数值一般为浮充电压。不限制输出电流。

这种做法的缺点是存在大电流充电损坏电池的风险。

二、监控单元失效前，按照整流模块数量、负载电流情况、充电电流情况设定每个整流模块的最大输出电流（模块限流值），限制整流模块最大输出能力。

这种方法也存在风险。

首先，模块限流值参数需要根据负载设备扩容情况经常调整，因为直流电源设备出厂时不可能知道客户实际负载大小，做不到准确设置。如果此参数值设置过小，整流模块总输出小于负载电流，会导致电池放电，电池放空后负载设备就无法工作；如果此参数值设置过大，又起不到保护电池的作用。

其次，当可用的整流模块数量变化时，此参数需要同时修正，但由于维护工作步骤多，容易被忽略。比如电源系统运行过程中部分整流模块出现故障无法输出，就可能造成电源系统总输出能力下降无法支持负载设备。

因此，如何提出一种蓄电池充电限流控制方法，以在保证负载设备用电的同时，有效地延长蓄电池的使用寿命，实为目前亟待解决的问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种蓄电池充电限流控制方法，用于解决在现有技术中当直流电源系统监控单元失效时而无法充电限流的问题。

为解决上述问题及其他问题，本发明提供一种应用在直流电源系统中的蓄电池充电限流控制方法，所述直流电源系统包括交流配电单元、连接所述交流配电单元的整流模块、连接所述整流模块的直流配电单元和监控单元，且所述直流配电单元的输出端外接负载设备和蓄电池，所述监控单元用于监测所述蓄电池的充电电流并控制所述整流模块的输出电压；所述蓄电池充电限流控制方法包括：1）、通过所述监控单元在所述整流模块中预设参数：系统最小输出电流、安全充电电压、以及浮充电压；2）、在监控单元失效的情况下，从所述直流电源系统中的各个整流模块中选定其中一个整流模块作为主模块，由所述主模块向其它的整流模块发出输出电压调节控制命令并查询各个整流模块的输出电流及运行状态；3）、由所述主模块将所有整流模块的总输出电流与预设的所述系统最小输出电流进行比较，以判定所有整流模块的总输出电流是否大于所述系统最小输出电流；若是，则进至步骤4）；反之，若否，则进至步骤5）；4）、在下限为安全充电电压的情况下，降低所有整流模块的输出电压，确保不出现过大电流充电；接着，返回至步骤3)；5）、在上限为浮充电压的情况下，升高所有整流模块的输出电压；接着，返回至步骤3)。

可选地，所述安全充电电压是由所述蓄电池的充电特性以及电压等级而确定的。

可选地，所述系统最小输出电流为负载总电流与充电电流之和。

可选地，在所述步骤2）中，是以直流电源系统中各个整流模块中地址最小的那一个整流模块选定为主模块的。

可选地，所述步骤4）包括：4-1）、判断所有整流模块的输出电压是否大于预设的所述安全充电电压；若是，则进至步骤4-2）；反之，若否，返回至步骤3)；4-2）、降低所有整流模块的输出电压；接着返回至步骤3)。

可选地，在所述步骤4-2）中，是以预设的电压步长来降低所有整流模块的输出电压。

可选地，所述步骤5）包括：5-1）、判断所有整流模块的输出电压是否小于所述浮充电压；若是，则进至步骤5-2）；反之，返回至步骤3)；5-2）、升高所有整流模块的输出电压；接着返回至步骤3)。

可选地，在所述步骤5-2）中，是以预设的电压步长来升高所有整流模块的输出电压。

本发明的蓄电池充电限流控制方法，主要是在于，在监控单元失效的情况下，从直流电源系统中的各个整流模块中选定其中一个整流模块作为主模块，由所述主整流模块根据所有整流模块的总输出电流情况，介于浮充电压和安全充电电压之间，控制直流电源系统中所有整流模块的输出电压，使得：当蓄电池组容量不足时，在下限为安全充电电压的情况下，降低整流模块输出电压，以保证不出现过大电流充电；当蓄电池组逐渐充满时，在上限为浮充电压的情况下，升高整流模块输出电压。利用本发明的蓄电池充电限流控制方法，在确保了为负载设备正常供电的情况下，又保证了不会出现充电过流，保护作用安全可靠，有效地延长蓄电池的使用寿命。

附图说明

图1为本发明的蓄电池充电限流控制方法所应用的直流电源系统的结构框图。

图2为本发明的蓄电池充电限流控制方法的流程示意图。

元件标号说明

S201~S210 步骤

11 交流配电单元

12 整流模块

13 直流配电单元

14 监控单元

21 负载设备

22 蓄电池

具体实施方式

本发明的发明人发现：现有的直流电源系统中，当其中的监控单元失效时，电源系统会失去充电限流控制功能。如果此时蓄电池组没有充满，就会出现大电流充电的情况，可能损坏蓄电池。

因此，本发明的发明人对现有技术进行了改进，在监控单元失效的情况下，从直流电源系统中的各个整流模块中选定其中一个整流模块作为主模块，由所述主整流模块根据所有整流模块的总输出电流情况，控制直流电源系统中所有整流模块的输出电压，在确保了负载设备正常供电的情况下，保证了不会出现充电过流，具有安全可靠的保护作用。

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

需说明的是，本发明所提供的一种蓄电池充电限流控制方法是应用于直流电源系统中。所述直流电源系统可以是各种通信电源系统或者数据机房使用的高压直流电源系统。图1即显示了一种直流电源系统的结构框图。如图1所示，所述直流电源系统包括：接收交流输入的交流配电单元11；连接交流配电单元11的整流模块12（包括整流模块1#、整流模块2#、……、整流模块N#）；连接整流模块12的直流配电单元13和监控单元14，且直流配电单元13的输出端外接蓄电池22和负载设备21，监控单元14用于监测蓄电池22的充电电流并控制整流模块12的输出电压。

图2即显示了本发明提供的蓄电池充电限流控制方法的流程示意图。以下结合图1和图2，对本发明的蓄电池充电限流控制方法的操作步骤进行详细说明。

首先，执行步骤S201，通过监控单元在所述整流模块中预设参数：系统最小输出电流、安全充电电压、以及浮充电压。对于上述各个参数，其中，所述系统最小输出电流为负载总电流与充电电流之和，所述安全充电电压是由所述蓄电池的充电特性以及电压等级而确定的。接着，执行步骤S203。

步骤S203，在监控单元14失效的情况下，从直流电源系统中的各个整流模块12（包括整流模块1#、整流模块2#、……、整流模块N#）中选定其中一个整流模块12作为主模块，由所述主模块查询各个整流模块12的输出电流及运行状态并向其它的整流模块发出输出电压调节控制命令。在本实施方式中，主模块的选定规则为：以直流电源系统中各个整流模块12中地址最小的那一个整流模块12作为主模块。换句话说，作为主模块的那一个整流模块12的地址在所有整流模块12的地址中是最小的。假设，图1中的各个整流模块12是以地址大小作为依据从小到大进行顺序编号的（即，地址由小到大依序为整流模块1#、整流模块2#、……、整流模块N#），那么，其中的作为地址最小的整流模块1#在监控单元14失效的情况下即被选定为主模块。当然，若地址最小的那一个整流模块12（假设为整流模块1#）在期间出现了故障，则会从除出现故障的整流模块12之外的剩余那些整流模块12中选定出地址最小的那一个整流模块12作为主模块。继续以图1为例，若地址最小的整流模块1#出现故障并失效了，则在剩余的且有效的整流模块2#、……、整流模块N#中选定其中地址次小的整流模块2#作为主模块。接着，执行步骤S205。

步骤S205，由所述主模块将所有整流模块12的总输出电流与预设的所述系统最小输出电流进行比较，以判定所有整流模块12的总输出电流是否大于所述系统最小输出电流；若是，则进至步骤S207；反之，若否，则进至步骤S209。

步骤S207，判断所有整流模块12的输出电压是否大于预设的所述安全充电电压；若是，则进至步骤S208；反之，若否，则返回至步骤S205。

步骤S208，降低所有整流模块12的输出电压，确保不出现过大电流充电。在本实施方式中，降低所有整流模块12的输出电压可以是以一定的电压步长（例如电压步长为0.1V、0.2V、0.5V或1.0V等）进行。接着，返回至步骤S205。

步骤S209，判断所有整流模块的输出电压是否小于预设的所述浮充电压；若是，则进至步骤S210；反之，若否，则返回至步骤S205。

步骤S210，升高所有整流模块12的输出电压，确保为负载设备21供电。在本实施方式中，升高所有整流模块12的输出电压可以是以一定的电压步长（例如电压步长为0.1V、0.2V、0.5V或1.0V等）进行。接着，返回至步骤S205。

综上所述，本发明的蓄电池充电限流控制方法，主要是在于，在监控单元失效的情况下，从直流电源系统中的各个整流模块中选定其中一个整流模块作为主模块，由所述主整流模块根据所有整流模块的总输出电流情况，介于浮充电压和安全充电电压之间，控制直流电源系统中所有整流模块的输出电压，使得：当蓄电池组容量不足时，在下限为安全充电电压的情况下，降低整流模块输出电压，以保证不出现过大电流充电；当蓄电池组逐渐充满时，在上限为浮充电压的情况下，升高整流模块输出电压。利用本发明的蓄电池充电限流控制方法，在确保了负载设备正常供电的情况下，保证了不会出现充电过流，保护作用安全可靠，有效地延长蓄电池的使用寿命，具有良好的经济效益。

以下将以两个具体实例来说明本发明的技术应用。

实例1：应用于通信电源系统

1-1、通信电源系统通过监控单元增加“系统最小输出电流”、“安全充电电压”、“浮充电压”参数。在这里“系统最小输出电流”参数值等于负载总电流、充电电流之和。对于48V通信电源系统配铅酸电池组，“安全充电电压”参数默认值一般为50V，浮充电压默认值一般为54V。

1-2、在监控单元失效后，通信电源系统中地址最小的一个整流模块成为主模块，由所述主模块向其它整流模块发出输出电压调节控制命令，并查询各个整流模块的输出电流及运行状态。

1-3、当所述主模块判断得到所有整流模块的总输出电流小于“系统最小输出电流”参数值时，提高所有整流模块输出电压，上限为浮充电压。

1-4、当所述主模块判断得到所有整流模块的总输出电流大于“系统最小输出电流”参数值，则降低所有整流模块输出电压，下限为安全充电电压。

实例2：应用于240V高压直流电源系统

2-1、高压直流电源系统通过监控单元增加“系统最小输出电流”、“安全充电电压”、“浮充电压”参数。在这里“系统最小输出电流”参数值等于负载总电流、充电电流之和。对于240V高压直流电源系统配铅酸电池组，“安全充电电压”参数默认值一般为250V，浮充电压默认值一般为270V。

2-2、在监控单元失效后，高压直流电源系统中地址最小的一个整流模块成为主模块，由所述主模块向其它整流模块发出输出电压调节控制命令，并查询各个整流模块的输出电流及运行状态。

2-3、当所述主模块判断得到所有整流模块的总输出电流小于“系统最小输出电流”参数值时，提高所有整流模块输出电压，上限为浮充电压。

2-4、当所述主模块判断得到所有整流模块的总输出电流大于“系统最小输出电流”参数值，则降低所有整流模块输出电压，下限为安全充电电压。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种应用在直流电源系统中的蓄电池充电限流控制方法，所述直流电源系统包括交流配电单元、连接所述交流配电单元的整流模块、连接所述整流模块的直流配电单元和监控单元，且所述直流配电单元的输出端外接负载设备和蓄电池，所述监控单元用于监测所述蓄电池的充电电流并控制所述整流模块的输出电压；其特征在于，所述蓄电池充电限流控制方法包括：

1)、通过所述监控单元在所述整流模块中预设参数：系统最小输出电流、安全充电电压、以及浮充电压；

2)、在监控单元失效的情况下，从所述直流电源系统中的各个整流模块中选定其中一个整流模块作为主模块，由所述主模块向其它的整流模块发出输出电压调节控制命令并查询各个整流模块的输出电流及运行状态；所述主模块的选定规则为：以直流电源系统中各个整流模块中地址最小的整流模块为主模块；若地址最小的主模块失效，则选定地址次小的整流模块为主模块；在所述直流电源系统中各个整流模块是以地址大小作为依据从小到大进行排列；

3)、由所述主模块将所有整流模块的总输出电流与预设的所述系统最小输出电流进行比较，以判定所有整流模块的总输出电流是否大于所述系统最小输出电流；若是，则进至步骤4)；反之，若否，则进至步骤5)；

4)、在下限为安全充电电压的情况下，降低所有整流模块的输出电压，确保不出现过大电流充电；接着，返回至步骤3)；

5)、在上限为浮充电压的情况下，升高所有整流模块的输出电压；接着，返回至步骤3)。

2.根据权利要求1所述的蓄电池充电限流控制方法，其特征在于，所述安全充电电压是由所述蓄电池的充电特性以及电压等级而确定的。

3.根据权利要求1所述的蓄电池充电限流控制方法，其特征在于，所述系统最小输出电流为负载总电流与充电电流之和。

4.根据权利要求1所述的蓄电池充电限流控制方法，其特征在于，所述步骤4)包括：

4-1)、判断所有整流模块的输出电压是否大于预设的所述安全充电电压；若是，则进至步骤4-2)；反之，若否，则返回至步骤3)；

4-2)、降低所有整流模块的输出电压；接着返回至步骤3)。

5.根据权利要求4所述的蓄电池充电限流控制方法，其特征在于，在所述步骤4-2)中，是以预设的电压步长来降低所有整流模块的输出电压。

6.根据权利要求1或4所述的蓄电池充电限流控制方法，其特征在于，所述步骤5)包括：

5-1)、判断所有整流模块的输出电压是否小于所述浮充电压；若是，则进至步骤5-2)；反之，返回至步骤3)；

5-2)、升高所有整流模块的输出电压；接着返回至步骤3)。

7.根据权利要求6所述的蓄电池充电限流控制方法，其特征在于，在所述步骤5-2)中，是以预设的电压步长来升高所有整流模块的输出电压。