CN107086637B - 一种蓄电池智能均衡及故障重构方法 - Google Patents

一种蓄电池智能均衡及故障重构方法 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种蓄电池智能均衡及故障重构方法，本发明实施例可高效解决具有备用蓄电池单体组不一致性导致单体过充或过放导致的蓄电池容量降低技术难题，同时可以根据采集的数据预测单体是够存在故障并隔离故障，稳定蓄电池组电压的输出，保证蓄电池构成的直流系统的稳定运行。本发明实施例还提供了一种蓄电池智能均衡及故障重构装置。

Description

一种蓄电池智能均衡及故障重构方法
技术领域
本发明涉及蓄电池智能均衡领域，尤其涉及一种蓄电池智能均衡及故障重构方法。
背景技术
阀控铅酸蓄电池相对与其他蓄电池具有体积小，重量轻，寿命长，而且在运行过程中无需加水，也不会溢出酸雾，这种基本免维护、高性能的优点使得阀控铅酸蓄电池广泛应用于变电站。蓄电池单体通过串联方式满足电压要求，但是蓄电池单体由于制造工艺的限制，不同单体之间存在性能上的差异，导致不同单体存在电压差。在整组蓄电池放电过程中，电压低的蓄电池容易过放电；而在充电过程中，电压高的单体容易过充电。在循环的充放电过程中，不同单体的不平衡性加剧，导致整组蓄电池组的寿命严重下降。为了减缓不同单体的不平衡性，目前通过均衡控制实现不同单体的电压均衡。但是均衡控制以不同单体电压一致为目标，并没有考虑到单体存在故障的情况。由于整组蓄电池一个单体或几个单体存在故障，均衡策略需要对这些故障单体进行频繁的充放电，这样不但没有减缓不同单体之间的不平衡性，而且加剧了单体之间的不一致，进一步减低了整组蓄电池的寿命。
目前，整组蓄电池中一个单体或几个蓄电池单体故障情况下，蓄电池组不能隔离故障单体，即不能重构蓄电池组连接，故障单体的继续运行不仅会导致整组蓄电池组供电质量下降，而且会加速其他完好蓄电池的老化。目前蓄电池均衡系统通过蓄电池单体的电压或容量来制定均衡策略，并没有考虑到蓄电池单体故障引起单体电压或容量偏低，由于单体故障而触发的均衡策略可能会导致整个蓄电池组寿命的降低。
因此，提供一种蓄电池智能均衡及故障重构方法为本领域技术人员需要解决的技术问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种蓄电池智能均衡及故障重构方法，可以实现蓄电池电压智能均衡，同时能根据采样的数据实时预测单体是否存在故障，并对可能的故障单体进行判别，对确实故障的单体进行隔离，隔离故障单体并启用备用蓄电池单体，从而稳定串联蓄电池组的直流输出电压。
本发明实施例提供了一种蓄电池智能均衡及故障重构方法，包括：
S1：获取到所述蓄电池的电压，判断所述蓄电池的电压是否超过预置均衡阈值，若超过，则执行S2，若不超过，则执行S3；
S2：导通所述蓄电池的均衡回路，直至所述蓄电池的电压降低至预置正常范围内，并重新执行S1；
S3：在判断所述蓄电池的电压低于预置故障阈值后，并通过预置数据判断所述蓄电池不正常后，导通所述蓄电池的内阻回路和核容回路，得到故障结果；
S4：根据所述故障结果判断所述蓄电池是否故障，若故障，则执行S5，若不故障，则重新执行S1；
S5：将所述蓄电池确认为故障蓄电池，启动备用蓄电池并隔离所述故障蓄电池。
优选地，所述步骤S2具体为：
连接所述蓄电池的均衡开关，导通所述蓄电池的均衡回路，直至所述蓄电池的电压降低至预置正常范围内，并重新执行S1。
优选地，所述步骤S3具体包括：
在判断所述蓄电池的电压低于预置故障阈值后，并通过预置数据判断所述蓄电池不正常后，连接所述蓄电池的内阻开关和核容开关，导通所述蓄电池的内阻回路和核容回路，得到故障结果，所述故障结果包括所述蓄电池的内阻值和核定容量。
优选地，本发明实施例提供的一种蓄电池智能均衡及故障重构装置，包括：
采集模块，用于获取到所述蓄电池的电压，判断所述蓄电池的电压是否超过预置均衡阈值，若超过，则触发均衡模块，若不超过，则导通模块；
所述均衡模块，用于导通所述蓄电池的均衡回路，直至所述蓄电池的电压降低至预置正常范围内，并重新触发所述采集模块；
导通模块，用于在判断所述蓄电池的电压低于预置故障阈值后，并通过预置数据判断所述蓄电池不正常后，导通所述蓄电池的内阻回路和核容回路，得到故障结果；
故障判别模块，用于根据所述故障结果判断所述蓄电池是否故障，若故障，则触发故障重构模块，若不故障，则重新触发所述采集模块；
所述故障重构模块，用于将所述蓄电池确认为故障蓄电池，启动备用蓄电池并隔离所述故障蓄电池。
优选地，所述均衡模块还用于连接所述蓄电池的均衡开关，导通所述蓄电池的均衡回路，直至所述蓄电池的电压降低至预置正常范围内，并重新触发所述采集模块。
优选地，所述导通模块还用于在判断所述蓄电池的电压低于预置故障阈值后，并通过预置数据判断所述蓄电池不正常后，连接所述蓄电池的内阻开关和核容开关，导通所述蓄电池的内阻回路和核容回路，得到故障结果，所述故障结果包括所述蓄电池的内阻值和核定容量。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
本发明实施例提供了一种蓄电池智能均衡及故障重构方法，该蓄电池智能均衡及故障重构方法包括：S1：获取到所述蓄电池的电压，判断所述蓄电池的电压是否超过预置均衡阈值，若超过，则执行S2，若不超过，则执行S3；S2：导通所述蓄电池的均衡回路，直至所述蓄电池的电压降低至预置正常范围内，并重新执行S1；S3：在判断所述蓄电池的电压低于预置故障阈值后，并通过预置数据判断所述蓄电池不正常后，导通所述蓄电池的内阻回路和核容回路，得到故障结果；S4：根据所述故障结果判断所述蓄电池是否故障，若故障，则执行S5，若不故障，则重新执行S1；S5：将所述蓄电池确认为故障蓄电池，启动备用蓄电池并隔离所述故障蓄电池。本发明实施例可高效解决具有备用蓄电池单体组不一致性导致单体过充或过放导致的蓄电池容量降低技术难题，同时可以根据采集的数据预测单体是够存在故障并隔离故障，稳定蓄电池组电压的输出，保证蓄电池构成的直流系统的稳定运行。
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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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它的附图。
图1为本发明实施例提供的一种蓄电池智能均衡及故障重构方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的一种蓄电池智能均衡及故障重构方法的另一流程示意图；
图3为本发明实施例提供的一种蓄电池智能均衡及故障重构装置的结构示意图；
图4为智能均衡及故障重构单体模块的结构示意图；
图5为蓄电池智能均衡及故障重构装置与蓄电池组的连接关系示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种蓄电池智能均衡及故障重构方法，可以实现蓄电池电压智能均衡，同时能根据采样的数据实时预测单体是否存在故障，并对可能的故障单体进行判别，对确实故障的单体进行隔离，隔离故障单体并启用备用蓄电池单体，从而稳定串联蓄电池组的直流输出电压。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明实施例提供的一种蓄电池智能均衡及故障重构方法的一个实施例，包括：
101、获取到蓄电池的电压，判断蓄电池的电压是否超过预置均衡阈值，若超过，则执行102，若不超过，则执行103；
实时获取到蓄电池组各个蓄电池的数据，在该数据汇总提取蓄电池单体的电压，判断蓄电池的电压是否超过预置均衡阈值，若超过，则执行102，若不超过，则执行103。
102、导通蓄电池的均衡回路，直至蓄电池的电压降低至预置正常范围内，并重新执行101；
在判断蓄电池的电压超过预置均衡阈值后，导通蓄电池的均衡回路，直至蓄电池的电压降低至预置正常范围内，并重新执行101。
103、在判断蓄电池的电压低于预置故障阈值后，并通过预置数据判断蓄电池不正常后，导通蓄电池的内阻回路和核容回路，得到故障结果；
在判断蓄电池的电压不超过预置均衡阈值并在判断蓄电池的电压低于预置故障阈值后，且通过预置数据判断蓄电池不正常后，导通蓄电池的内阻回路和核容回路，得到故障结果。
104、根据故障结果判断蓄电池是否故障，若故障，则执行105，若不故障，则重新执行101；
得到故障结果后，根据故障结果判断蓄电池是否故障，若故障，则执行105，若不故障，则重新执行101。
105、将蓄电池确认为故障蓄电池，启动备用蓄电池并隔离故障蓄电池。
在判断蓄电池故障后，将蓄电池确认为故障蓄电池，启动备用蓄电池并隔离故障蓄电池。
本发明实施例可高效解决具有备用蓄电池单体组不一致性导致单体过充或过放导致的蓄电池容量降低技术难题，同时可以根据采集的数据预测单体是够存在故障并隔离故障，稳定蓄电池组电压的输出，保证蓄电池构成的直流系统的稳定运行。
请参阅图2，本发明实施例提供的一种蓄电池智能均衡及故障重构方法的另外一个实施例，包括：
201、获取到蓄电池的电压，判断蓄电池的电压是否超过预置均衡阈值，若超过，则执行202，若不超过，则执行203；
实时获取到蓄电池组各个蓄电池的数据，在该数据汇总提取蓄电池单体的电压，判断蓄电池的电压是否超过预置均衡阈值，若超过，则执行202，若不超过，则执行203。
202、连接蓄电池的均衡开关，导通蓄电池的均衡回路，直至蓄电池的电压降低至预置正常范围内，并重新执行201；
在判断蓄电池的电压超过预置均衡阈值后，导通蓄电池的均衡回路，直至蓄电池的电压降低至预置正常范围内，并重新执行201。
203、在判断蓄电池的电压低于预置故障阈值后，并通过预置数据判断蓄电池不正常后，连接蓄电池的内阻开关和核容开关，导通蓄电池的内阻回路和核容回路，得到故障结果，故障结果包括蓄电池的内阻值和核定容量；
在判断蓄电池的电压低于预置故障阈值后，并通过预置数据判断蓄电池不正常后，连接蓄电池的内阻开关和核容开关，导通蓄电池的内阻回路和核容回路，得到故障结果，故障结果包括蓄电池的内阻值和核定容量，需要说明的是，预置数据由蓄电池的厂家大数据构成，包括充放电曲线、浮充电压电流、均充电压电流、均衡电流、浮充均充阶段温度、同类型同厂家蓄电池投运电池的电压电流、温度、内阻等数据，以及该蓄电池组此前的运行数据。
204、根据故障结果判断蓄电池是否故障，若故障，则执行205，若不故障，则重新执行201；
得到故障结果后，根据故障结果判断蓄电池是否故障，若故障，则执行205，若不故障，则重新执行201。
205、将蓄电池确认为故障蓄电池，启动备用蓄电池并隔离故障蓄电池。
在判断蓄电池故障后，将蓄电池确认为故障蓄电池，启动备用蓄电池并隔离故障蓄电池。
请参阅图3，本发明实施例提供的一种蓄电池智能均衡及故障重构装置的一个实施例，包括：
采集模块301，用于获取到蓄电池的电压，判断蓄电池的电压是否超过预置均衡阈值，若超过，则触发均衡模块302，若不超过，则导通模块303；
均衡模块302，用于导通蓄电池的均衡回路，直至蓄电池的电压降低至预置正常范围内，并重新触发采集模块301；
均衡模块302实时接收采集模块301的信号，并根据蓄电池组内各单体电池的工作状态，执行蓄电池的均衡策略。蓄电池单体电压超过均衡阈值时，执行均衡控制，合上开关导通均衡回路进行放电，直至蓄电池单体电压调整至正常范围；蓄电池单体电压低于故障阈值时，执行故障判别和故障重构。
导通模块303，用于在判断蓄电池的电压低于预置故障阈值后，并通过预置数据判断蓄电池不正常后，导通蓄电池的内阻回路和核容回路，得到故障结果；
其中，预置数据由蓄电池的厂家大数据构成，包括充放电曲线、浮充电压电流、均充电压电流、均衡电流、浮充均充阶段温度、同类型同厂家蓄电池投运电池的电压电流、温度、内阻等数据，以及该蓄电池组此前的运行数据，并实时更新组件的判断逻辑所需的数据。需要说明的是，该预置数据用于对蓄电池单体进行逻辑预测，判断蓄电池单体是否可能存在故障(即是否状态正常)，在判断蓄电池能存在故障后，在线测量疑似故障单体的内阻值或隔离故障单体后核定容量，即得出故障结果。
故障判别模块304，用于根据故障结果判断蓄电池是否故障，若故障，则触发故障重构模块305，若不故障，则重新触发采集模块301；
在得出故障结果后，故障判别模块304对故障结果进行判断，加以确认蓄电池是否真正故障。
故障重构模块305，用于将蓄电池确认为故障蓄电池，启动备用蓄电池并隔离故障蓄电池。
故障重构模块305能够根据故障判别模块的判别结果自动隔离故障单体并快速启用备用蓄电池，稳定整组蓄电池的输出电压。隔离故障蓄电池单体时，闭锁故障蓄电池单体的均衡功能，并将此蓄电池单体隔离，即断开蓄电池单体两端的开关并合上短接蓄电池单体的开关。启用备用蓄电池时，合上单体两端的开关，并投入故障单体的均衡功能。
进一步地，均衡模块302还用于连接蓄电池的均衡开关，导通蓄电池的均衡回路，直至蓄电池的电压降低至预置正常范围内，并重新触发采集模块301；
进一步地，导通模块303还用于在判断蓄电池的电压低于预置故障阈值后，并通过预置数据判断蓄电池不正常后，连接蓄电池的内阻开关和核容开关，导通蓄电池的内阻回路和核容回路，得到故障结果，故障结果包括蓄电池的内阻值和核定容量。
在本实施例中，采集模块实时采集蓄电池的数据。基于采集数据，均衡模块根据不同蓄电池单体的电压值识别单体状态，执行相应的均衡策略，实现蓄电池单体的电压均衡；导通模块通过逻辑判断蓄电池单体是否可能存在故障。蓄电池单体可能存在故障情况下，故障判别模块在线测量蓄电池单体的内阻或隔离后核定容量来确定单体是否故障，确定是故障蓄电池单体有故障重构模块隔离故障启用备用蓄电池。
在本实施例中，蓄电池单体内置有均衡回路、内阻回路和核容回路，则构成了本发明实施例提供的一种蓄电池智能均衡及故障重构装置的一个智能均衡及故障重构单体模块，如图4所示。
如图5所示，蓄电池智能均衡及故障重构装置连接一个蓄电池组，该蓄电池组有n+2个单体模块，其中n为主供单体模块数，2为备用单体模块数。为了实现冗余设计，一般蓄电池组会配用两个单体模块作为备用。
模块Mn由隔离回路由Kn1、Kn2Kn3组成、均衡回路由Kn4和Rn1组成、内阻回路由Kn4和Rn1及Kn5和Rn2共同组成、核容回路由Kn6和Rn3组成。
均衡模块执行均衡策略时控制均衡回路的开关Kn4，并通过电阻Rn1放电，从而实现不同单体电压的均衡。故障判别模块预测单体可能存在故障情况下，需要通过内阻回路Kn4和Rn1及Kn5和Rn2来测量单体的内阻或通过核容回路Kn6和Rn3核定单体的容量来确定单体是否故障。故障重构模块在确定单体故障情况下通过隔离回路Kn1、Kn2Kn3隔离单体，稳定蓄电池组的电压输出。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，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 (6)

1.一种蓄电池智能均衡及故障重构方法，其特征在于，包括：
S1：获取到所述蓄电池的电压，判断所述蓄电池的电压是否超过预置均衡阈值，若超过，则执行S2，若不超过，则执行S3；
S2：导通所述蓄电池的均衡回路，直至所述蓄电池的电压降低至预置正常范围内，并重新执行S1；
S3：在判断所述蓄电池的电压低于预置故障阈值后，并通过预置数据判断所述蓄电池不正常后，导通所述蓄电池的内阻回路和核容回路，得到故障结果；
S4：根据所述故障结果判断所述蓄电池是否故障，若故障，则执行S5，若不故障，则重新执行S1；
S5：将所述蓄电池确认为故障蓄电池，启动备用蓄电池并隔离所述故障蓄电池。
2.根据权利要求1所述的蓄电池智能均衡及故障重构方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：
连接所述蓄电池的均衡开关，导通所述蓄电池的均衡回路，直至所述蓄电池的电压降低至预置正常范围内，并重新执行S1。
3.根据权利要求1所述的蓄电池智能均衡及故障重构方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：
在判断所述蓄电池的电压低于预置故障阈值后，并通过预置数据判断所述蓄电池不正常后，连接所述蓄电池的内阻开关和核容开关，导通所述蓄电池的内阻回路和核容回路，得到故障结果，所述故障结果包括所述蓄电池的内阻值和核定容量。
4.一种蓄电池智能均衡及故障重构装置，其特征在于，包括：
采集模块，用于获取到所述蓄电池的电压，判断所述蓄电池的电压是否超过预置均衡阈值，若超过，则触发均衡模块，若不超过，则触发导通模块；
所述均衡模块，用于导通所述蓄电池的均衡回路，直至所述蓄电池的电压降低至预置正常范围内，并重新触发所述采集模块；
所述导通模块，用于在判断所述蓄电池的电压低于预置故障阈值后，并通过预置数据判断所述蓄电池不正常后，导通所述蓄电池的内阻回路和核容回路，得到故障结果；
故障判别模块，用于根据所述故障结果判断所述蓄电池是否故障，若故障，则触发故障重构模块，若不故障，则重新触发所述采集模块；
所述故障重构模块，用于将所述蓄电池确认为故障蓄电池，启动备用蓄电池并隔离所述故障蓄电池。
5.根据权利要求4所述的蓄电池智能均衡及故障重构装置，其特征在于，所述均衡模块还用于连接所述蓄电池的均衡开关，导通所述蓄电池的均衡回路，直至所述蓄电池的电压降低至预置正常范围内，并重新触发所述采集模块。
6.根据权利要求5所述的蓄电池智能均衡及故障重构装置，其特征在于，所述导通模块还用于在判断所述蓄电池的电压低于预置故障阈值后，并通过预置数据判断所述蓄电池不正常后，连接所述蓄电池的内阻开关和核容开关，导通所述蓄电池的内阻回路和核容回路，得到故障结果，所述故障结果包括所述蓄电池的内阻值和核定容量。
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