CN111816937B - 一种电池组故障智能调压应急处理系统及其方法 - Google Patents

一种电池组故障智能调压应急处理系统及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电池组故障智能调压应急处理系统及其方法，其中方法执行以下步骤：执行，利用单体电池跳接电缆将故障的单体电池旁路隔离；执行，通过智能控制模块采集输入切换控制模块的输入直流电压，判断高频开关整流电源处于浮充或均充状态时，发出指令给输入切换控制模块和输出切换控制模块，将电池组经可调降压模块与高频开关整流电源连通；执行，通过智能控制模块采集输入切换控制模块的输入直流电压，当判断高频开关整流电源处于市电停电需启动电池组状态时，发出指令给输入切换控制模块和输出切换控制模块，将电池组经可调升压模块与高频开关整流电源连通。本发明实现无需更换电池，保证整个电池组能正常工作，实现提高电池组的经济效益。

Description

一种电池组故障智能调压应急处理系统及其方法
技术领域
本发明涉及电池系统技术领域，更具体的，涉及一种电池组故障智能调压应急处理系统及其方法。
背景技术
目前，变电站直流电源系统、信息通信机房通信电源系统中均需用到密封阀控电池组作为交流市电停电的后备电源。电池组通常是由多个单体电池串联组成。在电池组长期的运行过程中，经常会出现个别单体电池故障的情形。目前主要有两种处理方法：
1、用同型号的单体电池更换故障单体电池，如中国专利公开号：CN 104916875 A，公开日2015.09.16，其公开了一种动力电池组故障诊断及维修方法。但是由于新旧单体电池存在内阻、容量等影响因素，导致新旧电池混用后，将直接影响整个蓄电池组的使用寿命。
2、更换整个电池组，存在更换成本过高。
以上两种处理方法在经济效益方面均存在明显不足。
发明内容
本发明为了解决以上针对电池组中的电池单体存在故障时，现有的处理方法存在经济效益存在不足的问题，提供了一种电池组单体电池故障智能调压应急处理方法及系统，其实现无需更换电池，保证整个电池组能正常工作，实现提高电池组的经济效益。
为实现上述本发明目的，采用的技术方案如下：一种电池组故障智能调压应急处理系统，包括由若干个电池单体串联而成的电池组，还包括高频开关整流电源、输入切换控制模块、可调降压模块、可调升压模块、智能控制模块、输出切换控制模块、单体电池跳线电缆；
所述的单体电池跳线电缆，用于将故障的单体电池旁路隔离，使其退出运行；
所述的高频开关整流电源与输入切换控制模块的输入端连接；
所述的可调降压模块的输入端与输入切换控制模块的第一输出端连接；
所述的可调升压模块的输出端与输入切换控制模块的第二输出端连接；
所述的输入切换控制模块的第一输出端、第二输出端可实现切换与输入端连通；
所述的输出切换控制模块的第一输出端与所述的可调降压模块的输出端连接；所述的输出切换控制模块的第二输出端与所述的可调升压模块的输入端连接；
所述的输出切换控制模块的输入端与电池组连接；
所述的输出切换控制模块的第一输出端、第二输出端可实现切换与输入端连通；
所述的智能控制模块分别采集高频开关整流电源的输出端的电压和/或电流、电池组的输出电压和/或电流；根据采集的电压和/或电流控制输入切换控制模块、输出切换控制模块、可调降压模块、可调升压模块的工作状态。
基于上述的电池组故障智能调压应急处理系统，本发明还提供了一种电池组故障智能调压应急处理方法，所述的方法执行以下步骤：
执行，利用单体电池跳接电缆将故障的单体电池旁路隔离，使其退出运行；
执行，通过智能控制模块采集输入切换控制模块的输入直流电压，判断高频开关整流电源处于浮充或均充状态时，发出指令给输入切换控制模块和输出切换控制模块，将电池组经可调降压模块与高频开关整流电源连通，为电池组提供浮充或均充；
执行，通过智能控制模块采集输入切换控制模块的输入直流电压，当判断高频开关整流电源处于市电停电需启动电池组状态时，发出指令给输入切换控制模块和输出切换控制模块，将电池组经可调升压模块与高频开关整流电源连通，为负载提供后备直流电源供电。
本发明的有益效果如下：
本发明利用单体电池跳接电缆将某个故障电池旁路，通过输入切换控制模块与输出切换控制模块的相互配合实现电路的选通，所述的可调降压模块为故障后的电池组提供安全的充电电压；所述的可调升压模块保障电池组输出稳定的工作电压，可用于变电站直流电源系统、通信电源系统中的电池组的单体电池故障应急处理。
附图说明
图1是实施例所述的电池组故障智能调压应急处理系统的框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做详细描述。
实施例1
如图1所示，一种电池组故障智能调压应急处理系统，包括由若干个电池单体串联而成的电池组，还包括高频开关整流电源、输入切换控制模块、可调降压模块、可调升压模块、智能控制模块、输出切换控制模块、单体电池跳线电缆；
所述的单体电池跳线电缆，用于将故障的单体电池旁路隔离，使其退出运行；
所述的高频开关整流电源与输入切换控制模块的输入端连接；
所述的可调降压模块的输入端与输入切换控制模块的第一输出端连接；
所述的可调升压模块的输出端与输入切换控制模块的第二输出端连接；
所述的输入切换控制模块的第一输出端、第二输出端可实现切换与输入端连通；所述的输出切换控制模块的第一输出端与所述的可调降压模块的输出端连接；所述的输出切换控制模块的第二输出端与所述的可调升压模块的输入端连接；
所述的输出切换控制模块的输入端与电池组连接；
所述的输出切换控制模块的第一输出端、第二输出端可实现切换与输入端连通；具体地，输出切换控制模块根据智能控制模块的指令，将输入端的正负极分别与第一输出端和第二输出端等两个直流输出端子中的某一个正负极双向连通。
所述的智能控制模块分别采集高频开关整流电源的输出端的电压和/或电流、电池组的输出电压和/或电流；根据采集的电压和/或电流控制输入切换控制模块、输出切换控制模块、可调降压模块、可调升压模块的工作状态。
在一个具体的实施例中，还包括应急直流电源，所述的应急直流电源的输出端与所述的输入切换控制模块的第三输出端连接，所述的输入切换控制模块的第三输出端可切换实现与输入端连通。
具体的所述的输入切换控制模块根据智能控制模块的指令，将输入端的正负极分别与第一输出端子、第二输出端子和第三输出端子等三个直流输出端子中的某一个正负极双向连通。
在一个具体的实施例中，所述的输入切换控制模块采用绝缘栅双极性晶体管(IGBT)。
在一个具体的实施例中，所述的输出切换控制模块采用绝缘栅双极性晶体管。
在一个具体的实施例中，还包括远方网管监控中心；所述的智能控制模块与远方网管监控中心通信连接。所述的远方网管监控中心包括变电站监控终端、智能移动终端。
实施例2
基于实施例1所述的电池组故障智能调压应急处理系统，本实施例提供一种电池组故障智能调压应急处理方法，所述的方法执行以下步骤：
执行，利用单体电池跳接电缆将故障的单体电池旁路隔离，使其退出运行；
执行，通过智能控制模块采集输入切换控制模块的输入直流电压，判断高频开关整流电源处于浮充或均充状态时，发出指令给输入切换控制模块和输出切换控制模块，将电池组经可调降压模块与高频开关整流电源连通，为电池组提供浮充或均充；
执行，通过智能控制模块采集输入切换控制模块的输入直流电压，当判断高频开关整流电源处于市电停电需启动电池组状态时，发出指令给输入切换控制模块和输出切换控制模块，将电池组经可调升压模块与高频开关整流电源连通，为负载提供后备直流电源供电。
在一个具体的实施例中，执行，采集输出切换控制模块的输入直流电压，当判断电池组处于放电欠压状态时，智能控制模块发出指令给输出切换控制模块将电池组断开，同时发出指令给输入切换控制模块将应急直流电源与高频开关整流电源连通，为负载提供后备直流电源供电。
在一个具体的实施例中，执行，利用智能控制模块采集到的数据信息通过以太网络通讯接口上传至远方网管监控中心。所述的数据信息包括高频开关整流电源的电压及电流、电池组的电压及电流、输入切换控制模块工作状态、输出切换控制模块工作状态、可调降压模块工作状态、可调升压模块工作状态。
实施例3
当电池组放电核容后，如发现有单体电池故障，先将单体电池与电池组连接的电缆断开并退出运行，然后用单体电池跳接电缆直接连通与故障单体电池相邻的两个电池。
将输入切换控制模块的输入端与高频开关整流电源的输出端子连接；将输出切换控制模块的输入端与电池组连接；如果电池组运行年限较长或者负载较重要，可选配应急直流电源并将其输出端与输入切换控制模块的第三输出端连接。
本实施例可根据故障单体电池的数量，通过智能控制模块设置可调降压模块、可调升压模块的输出电压。以-48V电池组为例，变电站通信机房通常配置24个2V单体电池。假设有1个单体电池故障，则降压比例设置为24:23，升压比例设置为23:24；假设有5个单体电池故障，则降压比例设置为24:19，升压比例设置为19:24。
如图1所示，当智能控制模块检测到高频开关整流电源工作在浮充或均充状态时，发出指令给输入切换控制模块和输出切换控制模块工作在导通状态①，将电池组经可调降压模块与高频开关整流电源连通，为电池组提供浮充或均充。
以-48V(24*2V)电池组为例，浮充电压为53.5V，均充电压为56.4V，假设有1个单体电池故障，则可调降压模块的降压比例设置为24:23，那么实际为蓄电池组浮充电压自动调整为51.6V，均充电压自动调整为54.1V。在此情况下，每个单体电池的浮充电压或均充电压都能保持在正常范围。
当智能控制模块检测到交流市电中断后高频开关整流电源工作在电池组供电状态时，发出指令给输入切换控制模块和输出切换控制模块工作在导通状态②，将电池组经可调升压模块与高频开关整流电源连通为负载供电。
以-48V(24*2V)电池组为例，假设有1个单体电池故障，则可调升压模块的降压比例设置为23：24，那么蓄电池组初始放电电压约为50.8V，经可调升压模块调整为53V后为负载供电。
当智能控制模块检测到电池组放电达到截止电压时，为了保护电池组，其发出指令给输出切换控制模块工作在导通状态①将蓄电池组断开，同时发出指令给输入切换控制模块工作在导通状态③将应急直流电源于高频开关整流电源连通，为负载提供应急直流电源供电。
本实施例所述的电池组可以是锂电子、蓄电池等可循环利用的电池组。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种电池组故障智能调压应急处理系统的处理方法，所述的处理方法应用于电池组故障智能调压应急处理系统，包括由若干个电池单体串联而成的电池组，其特征在于：所述的电池组故障智能调压应急处理系统还包括高频开关整流电源、输入切换控制模块、可调降压模块、可调升压模块、智能控制模块、输出切换控制模块、单体电池跳线电缆；
所述的单体电池跳线电缆，用于将故障的单体电池旁路隔离，使其退出运行；
所述的高频开关整流电源与输入切换控制模块的输入端连接；
所述的可调降压模块的输入端与输入切换控制模块的第一输出端连接；
所述的可调升压模块的输出端与输入切换控制模块的第二输入端连接；
所述的输入切换控制模块的第一输出端、第二输入端可实现切换与输入切换控制模块的输入端连通；
所述的输出切换控制模块的第一输入端与所述的可调降压模块的输出端连接；所述的输出切换控制模块的第二输出端与所述的可调升压模块的输入端连接；
所述的输出切换控制模块的输入端与电池组连接；
所述的输出切换控制模块的第一输入端、第二输出端可实现切换与输出切换控制模块的输入端连通；
所述的智能控制模块分别采集高频开关整流电源的输出端的电压和/或电流、电池组的输出电压和/或电流；根据采集的电压和/或电流控制输入切换控制模块、输出切换控制模块、可调降压模块、可调升压模块的工作状态；
所述的方法执行以下步骤：
执行，利用单体电池跳接电缆将故障的单体电池旁路隔离，使其退出运行；
执行，通过智能控制模块采集输入切换控制模块的输入直流电压，判断高频开关整流电源处于浮充或均充状态时，发出指令给输入切换控制模块和输出切换控制模块，将电池组经可调降压模块与高频开关整流电源连通，为电池组提供浮充或均充；
执行，通过智能控制模块采集输入切换控制模块的输入直流电压，当判断高频开关整流电源处于市电停电需启动电池组状态时，发出指令给输入切换控制模块和输出切换控制模块，将电池组经可调升压模块与高频开关整流电源连通，为负载提供后备直流电源供电；
执行，采集输出切换控制模块的输入直流电压，当判断电池组处于放电欠压状态时，智能控制模块发出指令给输出切换控制模块将电池组断开，同时发出指令给输入切换控制模块将应急直流电源与高频开关整流电源连通，为负载提供后备直流电源供电；
执行，利用智能控制模块采集到的数据信息通过以太网络通讯接口上传至远方网管监控中心；
还包括应急直流电源，所述的应急直流电源的输出端与所述的输入切换控制模块的第三输入端连接，所述的输入切换控制模块的第三输入端可切换实现与输入切换控制模块的输入端连通；
所述的输入切换控制模块采用绝缘栅双极性晶体管；
所述的输出切换控制模块采用绝缘栅双极性晶体管；
还包括远方网管监控中心；所述的智能控制模块与远方网管监控中心通信连接；
所述的远方网管监控中心包括变电站监控终端、智能移动终端；
所述的数据信息包括高频开关整流电源的电压及电流、电池组的电压及电流、输入切换控制模块工作状态、输出切换控制模块工作状态、可调降压模块工作状态、可调升压模块工作状态。
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