CN110729793A - 一种电池管理装置及方法 - Google Patents

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丁永生
姚彦良
孙晶晶
李自清
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冯娟
包铁华
蔡龙
马思宁
李丰攀
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Abstract

本发明公开了一种电池管理装置，包括输入模块、第一输出模块、第二输出模块和控制器；输入模块外接断路器的取电模块，第一输出模块外接FTU，第二输出模块外接一次操作机构，输入模块、第一输出模块和第二输出模块均与控制器连接，控制器还外接电池。同时公开了管理方法。本发明实现了与内置取电模块和备用电源配合的管理装置，能确保在外部输入断电的情况下，不间断地给FTU、一次操作机构供电。

Description

一种电池管理装置及方法
技术领域
本发明涉及一种电池管理装置及方法，属于配电自动化领域。
背景技术
针对南方多雷雨气候条件，外置PT频繁损坏的情况，配电自动化企业开发出一款取电模块与真空灭弧室、主回路带电体以及电压电流传感器一体化浇注于绝缘极柱的成套设备，该设备中的内置取电模块输出稳定的27～28V/18W直流，备用电源采用锂电池，现在急需一种与内置取电模块和备用电源配合的管理装置。
发明内容
本发明提供了一种电池管理装置及方法，解决了背景技术中披露的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种电池管理装置，包括输入模块、第一输出模块、第二输出模块和控制器；输入模块外接断路器的取电模块，第一输出模块外接FTU，第二输出模块外接一次操作机构，输入模块、第一输出模块和第二输出模块均与控制器连接，控制器还外接电池；
输入模块：检测输入端是否失电和反接；接收取电模块输入电量，向第一输出模块和电池输电；
第一输出模块：根据控制指令接收输入模块或电池输出电量向FTU供电；监测自身输出电量和FTU所需电量，并将监测结果反馈给控制器；
第二输出模块：接收电池输出电量向一次操作机构供电；监测自身输出电量和一次操作机构所需电量，并将监测结果反馈给控制器；
控制器：响应于输入模块输入端失电或FTU和一次操作机构所需总电量大于输出总电量，发出控制指令，控制第一输出模块切换至电池向FTU供电；
响应于输入模块输入端有电并且FTU和一次操作机构所需总电量不大于输出总电量，发出控制指令，控制第一输出模块切换至输入模块向FTU供电。
输入模块包括依次连接的EMC滤波模块、输入检测保护模块、功率变换模块、输出整流滤波模块，EMC滤波模块的输入端连接取电模块，输出整流滤波模块的输出端连接控制器和第一输出模块。
第一输出模块和第二输出模块均还用以进行输出保护。
还包括设置在电池输入输出模块，电池输入输出模块设置在控制器和电池之间，用以对电池充放电进行监测和管理。
控制器根据电池监测结果判断是否有电池告警，响应于电池告警，将告警信息通过与控制器连接的告警指示模块发送给FTU。
还包括与控制器连接的活化模块，活化模块向控制器发出活化触发信号，控制器控制电池向FTU和一次操作机构供电，直至电池电量达到阈值。
一种电池管理装置的管理方法，所述电池管理装置的外接取电模块、FTU、一次操作机构和电池，具体管理方法如下：
响应于输入端有电并且FTU和一次操作机构所需总电量不大于输出总电量，控制输入端输入的部分电量为FTU供电，另一部分电量为电池充电，控制电池输出电量为一次操作机构供电；
响应于输入端失电，控制电池输出电量分别为FTU和一次操作机构供电；
响应于FTU和一次操作机构所需总电量大于输出总电量，控制电池输出电量为FTU和一次操作机构供电，控制输入端输入为电池充电。
响应于接收到活化触发信号，控制电池输出电量为FTU和一次操作机构供电。
本发明所达到的有益效果：本发明实现了与内置取电模块和备用电源配合的管理装置，能确保在外部输入断电的情况下，不间断地给FTU、一次操作机构供电。
附图说明
图1为本发明装置的系统框图；
图2为装置的前面板示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，一种电池管理装置，包括输入模块、第一输出模块、第二输出模块、控制器、电池输入输出模块、告警指示模块和活化模块。
输入模块外接新型柱上断路器的取电模块，第一输出模块外接FTU，第二输出模块外接一次操作机构，电池输入输出模块外接电池，输入模块、第一输出模块、第二输出模块、电池输入输出模块、告警指示模块和活化模块均与控制器连接。
输入模块的输入端为电池管理装置的输入端，其作用为：接收取电模块输入电量并对其进行检测和处理，向第一输出模块和电池输电；其中，电量检测为检测输入端是否失电和反接，并根据检测结果进行输入保护；电量处理为对输入量进行滤波、功率变换等，滤除其中的噪音，使其符合后续的供电要求。
沿电量的输入方向，输入模块包括依次连接的EMC滤波模块、输入检测保护模块、功率变换模块和输出整流滤波模块；其中，EMC滤波模块的输入端连接取电模块，用以EMC滤波；输入检测保护模块用以输入检测和保护；功率变换模块用以进行输入功率变换；输出整流滤波模块的输出端连接控制器和第一输出模块，用以进行输出的整形滤波。
第一输出模块的作用为：根据控制器的控制指令接收输入模块或电池输出电量向FTU供电；监测自身输出电量和FTU所需电量，并将监测结果反馈给控制器；进行输出保护，如：输出短路保护、输出过流保护、输出过压保护等。
第二输出模块的作用为：接收电池输出电量向一次操作机构供电；监测自身输出电量和一次操作机构所需电量，并将监测结果反馈给控制器；进行输出保护，如：输出短路保护、输出过流保护、输出过压保护等。
电池输入输出模块的作用为：用以对电池充放电进行监测和管理，同时还进行电池反接保护。
告警指示模块的作用为：接收控制器的告警信息，通过显示器或指示灯进行告警指示，同时向FTU发送告警信息。
活化模块的作用为：向控制器发出活化触发信号；活化模块可以是一个触发按钮。
控制器的作用为：
1、响应于输入模块输入端失电或FTU和一次操作机构所需总电量大于输出总电量，发出控制指令，控制第一输出模块切换至电池向FTU供电。即在失电时，控制第一输出模块切换至电池向FTU供电，此时电池还继续为一次操作机构供电；FTU和一次操作机构所需总电量大于输出总电量时，控制第一输出模块切换至电池向FTU供电，此时电池还继续为一次操作机构供电，输入模块的输出(即外部电)还继续给电池充电。
2、响应于输入模块输入端有电并且FTU和一次操作机构所需总电量不大于输出总电量，发出控制指令，控制第一输出模块切换至输入模块向FTU供电。输入模块输入端有电并且FTU和一次操作机构所需总电量不大于输出总电量时，为正常工作状态，控制第一输出模块切换至输入模块向FTU供电，此时电池为一次操作机构供电，输入模块的输出为给电池充电。
3、根据电池监测结果判断是否有电池告警，响应于电池告警，将告警信息发送给告警指示模块。
4、响应于接收到活化触发信号，控制第一输出模块切换至电池向FTU供电，即电池向FTU和一次操作机构供电，直至电池电量达到阈值。
如图2所述为整个装置的具体前面板，前面板上增设有状态指示灯，分别为活化指示灯、放电指示灯和充电指示灯；充电指示灯充电时常亮，未充电时闪烁，放电指示灯放电时常亮，未放电时闪烁，活化指示灯活化时常亮，未活化时闪烁。
前面板上还增设有电池按钮，包括投入按钮和退出按钮，轻触投入按钮电池手动投入，进行供电，轻触退出按钮，电池手动退出，停止供电。按住投入按钮可以在电池电压低于过放关断点时，应急强制要求电池对负载供电(时间不宜过长，避免损坏电池)。
活化模块采用的是按钮，包括启动按钮和停止按钮，设置在前面板上，按下启动按钮1～2S，开始活化启动，此时电池进入活化状态，电池开始放电。当电池放电至活化退出点电压时，外部输入(即取电模块输入)向FTU供电并同时为电池充电。按下停止按钮1～2S，可以提前终止电池的活化。
本发明实现了与内置取电模块和备用电源配合的管理装置，适合对容量 2-28AH额定电压24V的锂电池充电，与相关锂电池组合，构成一套完整的带后备锂电池的电源供电系统，能确保在外部输入断电的情况下，不间断地给 FTU、一次操作机构供电；同时设置活化模块，能有效防止电池钝化，通过各项措施的运用，确保延长电池使用寿命。整个装置可采用金属外壳模块化封装，全密封、防氧化、防潮和防尘设计，并作了防振处理，抗振等级达到 GB/T11287-2000标准I级要求。
上述装置的管理方法，具体管理方法如下：
A)响应于输入端有电并且FTU和一次操作机构所需总电量不大于输出总电量，控制输入端输入的部分电量为FTU供电，另一部分电量为电池充电，控制电池输出电量为一次操作机构供电；
B)响应于输入端失电，控制电池输出电量分别为FTU和一次操作机构供电；
C)响应于FTU和一次操作机构所需总电量大于输出总电量，控制电池输出电量为FTU和一次操作机构供电，控制输入端输入为电池充电。
D)响应于接收到活化触发信号，控制电池输出电量为FTU和一次操作机构供电。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种电池管理装置，其特征在于：包括输入模块、第一输出模块、第二输出模块和控制器；输入模块外接断路器的取电模块，第一输出模块外接FTU，第二输出模块外接一次操作机构，输入模块、第一输出模块和第二输出模块均与控制器连接，控制器还外接电池；
输入模块：检测输入端是否失电和反接；接收取电模块输入电量，向第一输出模块和电池输电；
第一输出模块：根据控制指令接收输入模块或电池输出电量向FTU供电；监测自身输出电量和FTU所需电量，并将监测结果反馈给控制器；
第二输出模块：接收电池输出电量向一次操作机构供电；监测自身输出电量和一次操作机构所需电量，并将监测结果反馈给控制器；
控制器：响应于输入模块输入端失电或FTU和一次操作机构所需总电量大于输出总电量，发出控制指令，控制第一输出模块切换至电池向FTU供电；
响应于输入模块输入端有电并且FTU和一次操作机构所需总电量不大于输出总电量，发出控制指令，控制第一输出模块切换至输入模块向FTU供电。
2.根据权利要求1所述的一种电池管理装置，其特征在于：输入模块包括依次连接的EMC滤波模块、输入检测保护模块、功率变换模块、输出整流滤波模块，EMC滤波模块的输入端连接取电模块，输出整流滤波模块的输出端连接控制器和第一输出模块。
3.根据权利要求1所述的一种电池管理装置，其特征在于：第一输出模块和第二输出模块均还用以进行输出保护。
4.根据权利要求1所述的一种电池管理装置，其特征在于：还包括设置在电池输入输出模块，电池输入输出模块设置在控制器和电池之间，用以对电池充放电进行监测和管理。
5.根据权利要求4所述的一种电池管理装置，其特征在于：控制器根据电池监测结果判断是否有电池告警，响应于电池告警，将告警信息通过与控制器连接的告警指示模块发送给FTU。
6.根据权利要求1所述的一种电池管理装置，其特征在于：还包括与控制器连接的活化模块，活化模块向控制器发出活化触发信号，控制器控制电池向FTU和一次操作机构供电，直至电池电量达到阈值。
7.一种电池管理装置的管理方法，其特征在于：所述电池管理装置的外接取电模块、FTU、一次操作机构和电池，具体管理方法如下：
响应于输入端有电并且FTU和一次操作机构所需总电量不大于输出总电量，控制输入端输入的部分电量为FTU供电，另一部分电量为电池充电，控制电池输出电量为一次操作机构供电；
响应于输入端失电，控制电池输出电量分别为FTU和一次操作机构供电；
响应于FTU和一次操作机构所需总电量大于输出总电量，控制电池输出电量为FTU和一次操作机构供电，控制输入端输入为电池充电。
8.根据权利要求7所述的一种电池管理装置的管理方法，其特征在于：响应于接收到活化触发信号，控制电池输出电量为FTU和一次操作机构供电。
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