CN103647336A - 油电混合电源系统及该电源系统的控制方法 - Google Patents

Abstract

油电混合电源系统及该电源系统的控制方法，涉及一种电源自动供电装置以及实现该自动供电装置的控制方法，本发明为解决现有电源供电装置供电方式单一、使用寿命短的问题。本发明包括柴油发电机组、三个交流接触器、整流器、交直流输入电源模块、BMS电池管理系统、两个锂离子电池组、主控制器和柴油机控制器；柴油发电机组与市电按照市电优先的原则采用双输入供电方式对两个锂离子电池组和负载同时进行供电，柴油发电机组和市电不工作，锂离子电池组给负载供电；锂离子电池组容量低于设定值时，启动柴油发电机组给负载供电，同时给锂离子电池组充电，充满后柴油发电机组停机。本发明用于供电系统。

Description

油电混合电源系统及该电源系统的控制方法

技术领域

本发明涉及一种电源自动供电装置以及该自动供电装置的控制方法。

背景技术

目前，公知的电源供电系统，都是采用柴油发电机组单一供电，或者由柴油发电机组和铅酸电池混合供电。采用柴油发电机组供电的弊端是显而易见的，发电机组不停运行，在小电流供电的情况下，既浪费柴油资源，又减少柴油发电机组的使用寿命。而采用柴油机组、铅酸电池混合供电的弊端是铅酸电池充电时间长，柴油机组的发电时间同样延长。

发明内容

本发明目的是为了解决现有电源供电装置供电方式单一、使用寿命短的问题，提供了油电混合电源系统及该电源系统的控制方法。

本发明所述油电混合电源系统，它包括柴油发电机组、第一交流接触器、整流器、第二交流接触器、第三交流接触器、市电接入口、多个交直流输入电源模块、BMS电池管理系统、两个锂离子电池组、主控制器和柴油机控制器；

柴油发电机组与市电接入口按照市电优先的原则采用双输入供电方式对两个锂离子电池组和负载同时进行供电，市电接入口通过第三交流接触器和第二交流接触器提供第一电源信号，柴油发电机组通过第一交流接触器提供第二电源信号；整流器串联连接在第一交流接触器和第二交流接触器之间；柴油机控制器的控制信号输出端连接到柴油发电机组的控制信号输入端上；交直流输入电源模块用于将交流输入信号和直流输入信号都转换成48V直流信号，然后输出给两个锂离子电池组和负载；BMS电池管理系统串联连接到交直流输入电源模块的直流信号输出端和两个锂离子电池组之间；主控制器的第一控制信号输出端连接柴油机控制器的控制信号输入端，主控制器的第二控制信号输出端同时连接到每个交直流输入电源模块的控制信号输入端上，主控制器的第三控制信号输出端连接到BMS电池管理系统的控制信号输入端上。

本发明所述基于油电混合电源系统的控制方法，该方法的具体过程为：

步骤一、主控制器判断市电接入口是否有市电接入，如果是则执行步骤二，如果否则执行步骤三；

步骤二、市电接入口通过交直流输入电源模块给两个锂离子电池组充电，同时给负载供电，然后返回执行步骤一；

步骤三、主控制器判断锂离子电池组SOC是否大于等于设定值，如果否执行步骤四，如果是执行步骤十三；

步骤四、柴油机控制器控制柴油发电机组启动，主控制器判断柴油机组是否有输出，如果是则执行步骤五，如果否则柴油机控制器先发出告警信号，然后执行步骤十三；

步骤五、主控制器判断锂离子电池组的每个单体电池的温度是否小于5℃或者是否大于45℃，如果是则执行步骤六，如果否则执行步骤七；

步骤六、柴油发电机组给负载供电，然后主控制器判断锂离子电池组的每个单体电池的温度是否大于5℃或者是否小于45℃，如果是则执行步骤七，如果否则重复执行步骤六；

步骤七、柴油发电机组给锂离子电池组充电，同时给负载供电供电，然后执行步骤八；

步骤八、主控制器判断锂离子电池组中的每个单体电池的电压是否大于3.9V，如果否则执行步骤九，如果是则执行步骤十二；

步骤九、主控制器判断市电接入口是否有市电接入，如果是则执行步骤十，如果否则执行步骤十一；

步骤十、主控制器判断锂离子电池组SOC是否大于等于60%，如果否则返回执行步骤七，如果是则返回执行步骤一；

步骤十一、主控制器判断锂离子电池组SOC是否等于100%，如果是则执行步骤十二，如果否则返回执行步骤一；

步骤十二、柴油机控制器控制柴油发电机组停机，然后执行步骤十三；

步骤十三、主控制器判断锂离子电池组是否放电，如果否则执行步骤十四，如果是执行步骤十五；

步骤十四、柴油机控制器控制柴油发电机组启动，给负载供电，然后判断BMS电池管理系统的电池保护是否打开，如果是则返回执行步骤一，如果否则返回执行步骤十三；

步骤十五，主控制器判断锂离子电池组的电池温度是否大于55℃，如果否则执行步骤十六，如果是则返回执行步骤十四；

步骤十六、主控制器判断锂离子电池组中的每个单体电池的电压是否小于2.5V，如果是则返回执行步骤一，如果否则执行步骤十七；

步骤十七、主控制器判断锂离子电池组的电压是否小于45V，如果是则返回执行步骤一，如果否则执行步骤十八；

步骤十八、主控制器判断锂离子电池组SOC是否小于等于50%，如果是则返回执行步骤一，如果否则返回执行步骤十三。

本发明的优点：本发明所述的油电混合电源系统及该电源系统的控制方法克服了现有的柴油发电机组单一供电，或者柴油发电机组和铅酸电池混合供电的弊端。本发明所述的油电混合电源自动供电装置充分利用了磷酸铁锂电池充电时间短、使用寿命长的特点，采用短时柴油机启动给磷酸铁锂电池充电和负载供电，当磷酸铁锂电池充满电后，自动关闭柴油发电机组，切换到磷酸铁锂电池供电，当磷酸铁锂电池放电到电量的一半时，自动启动柴油发电机组供电，在有市电接入的时候可以自动切换到市电供电。本发明还有无人值守运行功能，以及远程检测控制功能。

本发明的有益效果：

1、本发明采用柴油发电机组与磷酸铁锂离子电池交替供电的新供电模式，既延长了柴油发电机组的使用寿命，并且节约了能源，又将新能源电池的应用领域进一步拓宽，充分利用了磷酸铁锂离子电池的充电时间短、使用寿命长、清洁环保的特征；

2、本发明新增有无人值守运行功能和远程检测控制功能，进一步提高了机组运行的全自动化，使此设备的应用范围更加广泛；

3、柴油发电机组、油箱、磷酸铁锂电池、电气控制独立分舱放置，避免了各部分的互相干扰，对环境的要求也进一步的放宽。使设备的适应环境进一步扩大，也便于各部分独立生产，提高生产效率；

4、箱体采用夹层加吸音隔热材料的设计，柜体内侧贴多孔消音板，上部加装排烟消音器，柴油机舱采用风道通风方式，进风采用狭长式风道，出风通过多管式消音器排放到箱体外侧的静音箱体设计，减少噪音危害，使设备的应用区域进一步扩大，可以直接放置到居民区内，噪声和尾气排防可以满足要求。

附图说明

图1、图2和图3是本发明所述油电混合电源系统的电气原理示意图；

图4和图5是油电混合电源系统的控制方法的流程框图；

图6是本发明所述油电混合电源系统的外部结构示意图；

图7是本发明所述油电混合电源系统的内部结构示意图；

图8是图7的俯视图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1、图2和图3说明本实施方式，本实施方式所述油电混合电源系统，它包括柴油发电机组1、第一交流接触器2、整流器3、第二交流接触器4、第三交流接触器5、市电接入口6、多个交直流输入电源模块10、BMS电池管理系统13、两个锂离子电池组14、主控制器17和柴油机控制器18；

柴油发电机组1与市电接入口6按照市电优先的原则采用双输入供电方式对两个锂离子电池组14和负载12同时进行供电，市电接入口6通过第三交流接触器5和第二交流接触器4提供第一电源信号，柴油发电机组1通过第一交流接触器2提供第二电源信号；整流器3串联连接在第一交流接触器2和第二交流接触器4之间；柴油机控制器18的控制信号输出端连接到柴油发电机组1的控制信号输入端上；交直流输入电源模块10用于将交流输入信号和直流输入信号都转换成48V直流信号，然后输出给两个锂离子电池组14和负载12；BMS电池管理系统13串联连接到交直流输入电源模块10的直流信号输出端和两个锂离子电池组14之间；主控制器17的第一控制信号输出端连接柴油机控制器18的控制信号输入端，主控制器17的第二控制信号输出端同时连接到每个交直流输入电源模块10的控制信号输入端上，主控制器17的第三控制信号输出端连接到BMS电池管理系统13的控制信号输入端上。

本发明中，柴油发电机组1放置在柴油机舱内，与舱底采用螺栓固定，通过膨胀节24与箱体连接，再连接到排烟消音器25，将烟尘排到箱体外部；柴油发电机组1的水箱通过密封胶条28与箱体接触密封，柴油发电机组1的水箱风扇将箱内空气加速吹向水箱，将水箱的热量通过多管式消音器26降噪后，从排风百叶窗31排到箱体两侧。柴油发电机组1的进回油管通过进回油口29与油箱20相连接。柴油发电机组舱的进风通过进风百叶窗23，通过扁长式风道22进入舱内。本实施方式中，在柴油发电机组1和市电都不工作时，由锂离子电池组14给负载12供电。BMS电池管理系统13用于对锂离子电池组14进行管理。所述柴油机舱的箱体采用夹层加吸音隔热材料。

本实施方式中，在柴油发电机组1和市电都不工作时，由锂离子电池组14给负载12供电。BMS电池管理系统13用于对锂离子电池组14进行管理。主控制器17用于控制整个系统的运行。

具体实施方式二：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，所述锂离子电池组14采用磷酸铁锂离子电池。

具体实施方式三：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，它还包括触摸屏16，主控制器17的显示信号输出端连接触摸屏16的显示信号输入端，触摸屏16的修改指令信号输出端连接主控制器17的修改指令信号输入端。

本实施方式中，触摸屏16用于显示和修改控制参数。

具体实施方式四：本实施方式对实施方式二作进一步说明，所述主控制器17内部集成GPRS通讯模块，用于将触摸屏16输入的修改指令信号传输到远程数据中心。

具体实施方式五：下面结合图2说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，它还包括交流防雷器7，交流防雷器7并联在市电接入口6上。

具体实施方式六：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，它还包括直流防雷器15，直流防雷器15并联在交直流输入电源模块10的直流信号输出端上。

具体实施方式七：下面结合图3说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，它还包括充电控制电路8和启动电池9，通过充电控制电路8将启动电池9的第一充电信号输入端连接到市电接入口6，通过充电控制电路8将启动电池9的第二充电信号输入端连接到柴油发电机组1上。

工作过程：在市电接入口6有市电接入时，市电给交直流输入电源模块10供电，交直流输入电源模块10输出48V电源给负载12供电，同时给两个磷酸铁锂离子电池组14充电；在市电接入口6没有市电接入的情况下，先采用两个磷酸铁锂离子电池组14给负载12供电；当两个磷酸铁锂离子电池组14的容量低于设定值时，启动柴油发电机组1给负载12供电，同时给两个磷酸铁锂离子电池组14充电；两个磷酸铁锂离子电池组14充满电后，主控制器17通过柴油机控制器18控制柴油发电机组1停机。

具体实施方式八：下面结合图4说明本实施方式，本实施方式所述油电混合电源系统的控制方法，该方法的具体过程为：

步骤一、主控制器17判断市电接入口6是否有市电接入，如果是则执行步骤二，如果否则执行步骤三；

步骤二、市电接入口6通过交直流输入电源模块10给两个锂离子电池组14充电，同时给负载12供电，然后返回执行步骤一；

步骤三、主控制器17判断锂离子电池组14SOC是否大于等于设定值，如果否执行步骤四，如果是执行步骤十三；

步骤四、柴油机控制器18控制柴油发电机组1启动，主控制器17判断柴油机组是否有输出，如果是则执行步骤五，如果否则柴油机控制器18先发出告警信号，然后执行步骤十三；

步骤五、主控制器17判断锂离子电池组14的每个单体电池的温度是否小于5℃或者是否大于45℃，如果是则执行步骤六，如果否则执行步骤七；

步骤六、柴油发电机组1给负载12供电，然后主控制器17判断锂离子电池组14的每个单体电池的温度是否大于5℃或者是否小于45℃，如果是则执行步骤七，如果否则重复执行步骤六；

步骤七、柴油发电机组1给锂离子电池组14充电，同时给负载12供电供电，然后执行步骤八；

步骤八、主控制器17判断锂离子电池组14中的每个单体电池的电压是否大于3.9V，如果否则执行步骤九，如果是则执行步骤十二；

步骤九、主控制器17判断市电接入口6是否有市电接入，如果是则执行步骤十，如果否则执行步骤十一；

步骤十、主控制器17判断锂离子电池组14SOC是否大于等于60%，如果否则返回执行步骤七，如果是则返回执行步骤一；

步骤十一、主控制器17判断锂离子电池组14SOC是否等于100%，如果是则执行步骤十二，如果否则返回执行步骤一；

步骤十二、柴油机控制器18控制柴油发电机组1停机，然后执行步骤十三；

步骤十三、主控制器17判断锂离子电池组14是否放电，如果否则执行步骤十四，如果是执行步骤十五；

步骤十四、柴油机控制器18控制柴油发电机组1启动，给负载12供电，然后判断BMS电池管理系统13的电池保护是否打开，如果是则返回执行步骤一，如果否则返回执行步骤十三；

步骤十五，主控制器17判断锂离子电池组14的电池温度是否大于55℃，如果否则执行步骤十六，如果是则返回执行步骤十四；

步骤十六、主控制器17判断锂离子电池组14中的每个单体电池的电压是否小于2.5V，如果是则返回执行步骤一，如果否则执行步骤十七；

步骤十七、主控制器17判断锂离子电池组14的电压是否小于45V，如果是则返回执行步骤一，如果否则执行步骤十八；

步骤十八、主控制器17判断锂离子电池组14SOC是否小于等于50%，如果是则返回执行步骤一，如果否则返回执行步骤十三。

Claims (8)

1.油电混合电源系统，其特征在于，它包括柴油发电机组（1）、第一交流接触器（2）、整流器（3）、第二交流接触器（4）、第三交流接触器（5）、市电接入口（6）、多个交直流输入电源模块（10）、BMS电池管理系统（13）、两个锂离子电池组（14）、主控制器（17）和柴油机控制器（18）；

柴油发电机组（1）与市电接入口（6）按照市电优先的原则采用双输入供电方式对两个锂离子电池组（14）和负载（12）同时进行供电，市电接入口（6）通过第三交流接触器（5）和第二交流接触器（4）提供第一电源信号，柴油发电机组（1）通过第一交流接触器（2）提供第二电源信号；整流器（3）串联连接在第一交流接触器（2）和第二交流接触器（4）之间；柴油机控制器（18）的控制信号输出端连接到柴油发电机组（1）的控制信号输入端上；交直流输入电源模块（10）用于将交流输入信号和直流输入信号都转换成48V直流信号，然后输出给两个锂离子电池组（14）和负载（12）；BMS电池管理系统（13）串联连接到交直流输入电源模块（10）的直流信号输出端和两个锂离子电池组（14）之间；主控制器（17）的第一控制信号输出端连接柴油机控制器（18）的控制信号输入端，主控制器（17）的第二控制信号输出端同时连接到每个交直流输入电源模块（10）的控制信号输入端上，主控制器（17）的第三控制信号输出端连接到BMS电池管理系统（13）的控制信号输入端上。

2.根据权利要求1所述油电混合电源系统，其特征在于，所述锂离子电池组（14）采用磷酸铁锂离子电池。

3.根据权利要求1所述油电混合电源系统，其特征在于，它还包括触摸屏（16），主控制器（17）的显示信号输出端连接触摸屏（16）的显示信号输入端，触摸屏（16）的修改指令信号输出端连接主控制器（17）的修改指令信号输入端。

4.根据权利要求1所述油电混合电源系统，其特征在于，所述主控制器（17）内部集成GPRS通讯模块，用于将触摸屏（16）输入的修改指令信号传输到远程数据中心。

5.根据权利要求1所述油电混合电源系统，其特征在于，它还包括交流防雷器（7），交流防雷器（7）并联在市电接入口（6）上。

6.根据权利要求1所述油电混合电源系统，其特征在于，它还包括直流防雷器（15），直流防雷器（15）并联在交直流输入电源模块（10）的直流信号输出端上。

7.根据权利要求1所述油电混合电源系统，其特征在于，它还包括充电控制电路（8）和启动电池（9），通过充电控制电路（8）将启动电池（9）的第一充电信号输入端连接到市电接入口（6），通过充电控制电路（8）将启动电池（9）的第二充电信号输入端连接到柴油发电机组（1）上。

8.基于权利要求1所述油电混合电源系统的控制方法，其特征在于，该方法的具体过程为：

步骤一、主控制器（17）判断市电接入口（6）是否有市电接入，如果是则执行步骤二，如果否则执行步骤三；

步骤二、市电接入口（6）通过交直流输入电源模块（10）给两个锂离子电池组（14）充电，同时给负载（12）供电，然后返回执行步骤一；

步骤三、主控制器（17）判断锂离子电池组（14）SOC是否大于等于设定值，如果否执行步骤四，如果是执行步骤十三；

步骤四、柴油机控制器（18）控制柴油发电机组（1）启动，主控制器（17）判断柴油机组是否有输出，如果是则执行步骤五，如果否则柴油机控制器（18）先发出告警信号，然后执行步骤十三；

步骤五、主控制器（17）判断锂离子电池组（14）的每个单体电池的温度是否小于5℃或者是否大于45℃，如果是则执行步骤六，如果否则执行步骤七；

步骤六、柴油发电机组（1）给负载（12）供电，然后主控制器（17）判断锂离子电池组（14）的每个单体电池的温度是否大于5℃或者是否小于45℃，如果是则执行步骤七，如果否则重复执行步骤六；

步骤七、柴油发电机组（1）给锂离子电池组（14）充电，同时给负载（12）供电供电，然后执行步骤八；

步骤八、主控制器（17）判断锂离子电池组（14）中的每个单体电池的电压是否大于3.9V，如果否则执行步骤九，如果是则执行步骤十二；

步骤九、主控制器（17）判断市电接入口（6）是否有市电接入，如果是则执行步骤十，如果否则执行步骤十一；

步骤十、主控制器（17）判断锂离子电池组（14）SOC是否大于等于60%，如果否则返回执行步骤七，如果是则返回执行步骤一；

步骤十一、主控制器（17）判断锂离子电池组（14）SOC是否等于100%，如果是则执行步骤十二，如果否则返回执行步骤一；

步骤十二、柴油机控制器（18）控制柴油发电机组（1）停机，然后执行步骤十三；

步骤十三、主控制器（17）判断锂离子电池组（14）是否放电，如果否则执行步骤十四，如果是执行步骤十五；

步骤十四、柴油机控制器（18）控制柴油发电机组（1）启动，给负载（12）供电，然后判断BMS电池管理系统（13）的电池保护是否打开，如果是则返回执行步骤一，如果否则返回执行步骤十三；

步骤十五，主控制器（17）判断锂离子电池组（14）的电池温度是否大于55℃，如果否则执行步骤十六，如果是则返回执行步骤十四；

步骤十六、主控制器（17）判断锂离子电池组（14）中的每个单体电池的电压是否小于2.5V，如果是则返回执行步骤一，如果否则执行步骤十七；

步骤十七、主控制器（17）判断锂离子电池组（14）的电压是否小于45V，如果是则返回执行步骤一，如果否则执行步骤十八；

步骤十八、主控制器（17）判断锂离子电池组（14）SOC是否小于等于50%，如果是则返回执行步骤一，如果否则返回执行步骤十三。

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