CN112436580A - 一种手提箱式便携储能装置及其充电方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种手提箱式便携储能装置及其充电方法；所述装置包括：壳体；壳体内安装有：48V/20AH耐低温锂电池组、充电电源和直流电压输出模块；壳体上设有AC输入端口、DC输出端口；AC输入端口连接充电电源的输入端；充电电源的输出端连接48V/20AH耐低温锂电池组；48V/20AH耐低温锂电池组的输出端连接直流电压输出模块，直流电压输出模块的输出端连接DC输出端口；所述DC输出端口连接DTU蓄电池的充电端口。本发明手提箱式便携储能装置，实现智能为DTU蓄电池充电及反向供电，装置本身非常便捷；可用于DTU的应急供电，为配网应急通信创造价值。

Description

一种手提箱式便携储能装置及其充电方法
技术领域
本发明属于配网自动化领域，特别涉及一种手提箱式便携储能装置及其充电方法。
背景技术
配电自动化终端(以下简称DTU)是配网自动化系统的一部分。现有的问题是，经常发生交流失电后，DTU未完成检修等工作即失电，发生通信中断和无法远程控制等实际问题。
现有技术的缺点：
1、DTU设备缺陷：
因DTU设备空间及技术规范等原因，其蓄电池容量一般仅为4到7AH。DTU设备检修或失电后经常发生通信中断，信息无法采集，后台无法远控事件。
2、较近的电源行业常规电源箱的技术缺点：
a)、直流输出固定为DC220V/110V。
b)、配备笨重的18只/9只铅酸电池组，并联在直流母线上，不方便搬运。
c)、任何情况下都需要交流输入电源，否则无法输出DC220V/110V电源。
d)、输出电流无法智能控制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种手提箱式便携储能装置及其充电方法，以解决DTU发生交流失电后，发生通信中断和无法远程控制的技术问题。本发明手提箱式便携储能装置，实现智能为DTU蓄电池充电及反向供电，装置本身非常便捷。可用于DTU的应急供电，为配网应急通信创造价值。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种手提箱式便携储能装置，包括：
壳体；
壳体内安装有：48V/20AH耐低温锂电池组、充电电源和直流电压输出模块；壳体上设有AC输入端口、DC输出端口；
AC输入端口连接充电电源的输入端；充电电源的输出端连接48V/20AH耐低温锂电池组；48V/20AH耐低温锂电池组的输出端连接直流电压输出模块，直流电压输出模块的输出端连接DC输出端口；
所述DC输出端口连接DTU蓄电池的充电端口。
本发明进一步的改进在于：所述48V/20AH耐低温锂电池组为工作温度范围为-40℃～65℃的宽温级锂电池。
本发明进一步的改进在于：壳体采用铝型材壳体。
本发明进一步的改进在于：壳体上设有电量显示器；电量显示器连接48V/20AH耐低温锂电池组。
本发明进一步的改进在于：壳体上设有AC输入开关，所述AC输入开关连接AC输入端口。
本发明进一步的改进在于：还包括：微控制器MCU；
DTU中设有用于检测DTU蓄电池电压的第一电压霍尔传感器，用于检测DTU蓄电池电流的第一电流霍尔传感器；DTU中还设有用于检测DTU蓄电池环境温度的环境温度传感器。
手提箱式便携储能装置中还设有用于检测48V/20AH耐低温锂电池组电压的第二电压霍尔传感器，用于检测48V/20AH耐低温锂电池组电流的第二电流霍尔传感器；
第一电压霍尔传感器、第一电流霍尔传感器、第二电压霍尔传感器、第二电流霍尔传感器、环境温度传感器、AC输入开关、充电电源和直流电压输出模块均连接微控制器MCU。
一种手提箱式便携储能装置的充电方法，包括：
S1、检测DTU蓄电池电压U1，判断U1是否低于DTU蓄电池浮充电压值U；如果U1≥U，继续监测；如果U1＜U转入步骤S2为DTU蓄电池充电；
S2、采集DTU蓄电池内阻值，判断DTU蓄电池内阻值是否大于国标1.3倍，大于1.3倍时转入步骤S3；
如果DTU的内阻值是小于或等于国标1.3倍，再判断充电电流的大小；如果充电电流为DTU蓄电池额定容量的0.08倍以上时，转入步骤S4；如果充电电流为DTU蓄电池额定容量的0.08倍或以下时，转入步骤S5；
S3、对DTU蓄电池按照高于额定电流的电流进行均充，充电至DTU电池电压达到给定值，转恒压继续充电；监测充电电流为DTU蓄电池额定容量的0.02倍或以下时，继续进行2小时尾充后转入步骤S5；
S4、对DTU蓄电池按照额定电流均充，充电至DTU电池电压达到给定值，转恒压56V继续充电；监测充电电流为DTU蓄电池额定容量的0.02倍或以下时，继续进行2小时尾充后转入步骤S5；
S5、对DTU蓄电池按照浮充电压进行浮充。
本发明进一步的改进在于：浮充过程中，初始浮充电压为53.5V，根据环境温度不断的修正浮充电压。
本发明进一步的改进在于：所述根据环境温度不断的修正浮充电压，具体包括：
25℃为基准温度，按-3mv/℃的温补系数调节浮充充电电压；环境温度每增加1℃，充电电压降低3mv；环境温度每降低1℃，充电电压增加3mv。
本发明进一步的改进在于：步骤S3、S4、S5中，如果检测到48V/20AH耐低温锂电池组的电压小于43.2V，停止充电。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明产品适用环境温度范围较宽，可在-40～65℃内使用，安全，可靠，且待机长；
本发明安全可靠，环保：低温电池不含任何重金属和稀有金属，安全，无毒无污染，为绝对的绿色环保电池；并且可以在宽温环境下使用；
本发明装置在DTU应急处理上，可通过CAN通讯和智能电源实现充放电智能控制，可同时对DTU蓄电池、DTU反向供电、DTU48V应急负荷，实现分流控制，区分电压等级输出，既保证了蓄电池的饱和充电，又保证了反向供电回路及48V应急负荷的稳压电能供应，母线无波动及冲击电流发生。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明一种手提箱式便携储能装置的结构框图；
图2为本发明一种手提箱式便携储能装置的充电方法流程图。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本申请所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。
实施例1
请参阅图1所示，本发明提供一种手提箱式便携储能装置，包括：
壳体1；壳体采用铝型材壳体；壳体内安装有：48V/20AH耐低温锂电池组2、充电电源3和直流电压输出模块4。
壳体1上设有AC输入开关11、AC输入端口12、DC输出端口13和电量显示器14。AC输入端口连接充电电源的输入端，用于向充电电源输入交流电；充电电源的输出端连接48V/20AH耐低温锂电池组，用于向48V/20AH耐低温锂电池组充电；48V/20AH耐低温锂电池组的输出端连接直流电压输出模块，直流电压输出模块的输出端连接DC输出端口，用于输出稳定的直流电。AC输入开关连接AC输入端口，用于控制交流电输入的通断。
48V/20AH耐低温锂电池组采用宽温级锂电池。
交流充电时输入电压范围AC220V±15％50Hz。充电时可通过便携电源AC端航插直接通过充电电源给锂电池充电；外壳上设有电池电量显示器，用于实时显示锂电池组的电量。
48V/20AH耐低温锂电池组，标称电压为55V。
充电电源的输出为54.6V/15A。
直流电压输出模块的输出为50V直流。
本发明一种手提箱式便携储能装置，还包括：微控制器MCU。
DC输出端口13连接DTU的蓄电池充电端口；DTU中设有用于检测DTU蓄电池电压的第一电压霍尔传感器，用于检测DTU蓄电池电流的第一电流霍尔传感器。DTU中还设有用于检测DTU蓄电池环境温度的环境温度传感器。
手提箱式便携储能装置中还设有用于检测48V/20AH耐低温锂电池组电压的第二电压霍尔传感器，用于检测48V/20AH耐低温锂电池组电流的第二电流霍尔传感器。
第一电压霍尔传感器、第一电流霍尔传感器、第二电压霍尔传感器、第二电流霍尔传感器、环境温度传感器、AC输入开关、充电电源和直流电压输出模块均连接微控制器MCU。
实施例2
请参阅图2所示，本发明一种手提箱式便携储能装置的充电方法，主要用于现场应急，实现为DTU蓄电池智能充电，包括以下步骤：
S1、微控制器MCU通过第一电压霍尔传感器检测DTU蓄电池电压U1，微控制器MCU判断U1是否低于DTU蓄电池浮充电压值53.5V；如果U1≥53.5V，继续监测；如果U1＜53.5V转入步骤S2为DTU蓄电池充电；
S2、微控制器MCU判断对DTU蓄电池进行浮充或者均充：
首先，采集DTU蓄电池内阻值，微控制器MCU判断DTU蓄电池内阻值是否大于国标1.3倍，大于1.3倍时转入步骤S3；DTU蓄电池内阻值采集方法：便携式充电装置输出瞬间脉冲电压，通过采集瞬时电压电流的变化量，计算DTU内阻值。
如果DTU的内阻值是小于或等于国标1.3倍，再通过第二电流霍尔传感器采集充电电流的大小；如果充电电流为DTU蓄电池额定容量的0.08倍以上时，转入步骤S4；如果充电电流为DTU蓄电池额定容量的0.08倍或以下时，转入步骤S5；
S3、对DTU蓄电池按照1.5倍额定电流均充，充电至DTU电池电压达到给定值，转恒压56V继续充电；MCU监测充电电流为DTU蓄电池额定容量的0.02倍或以下时，继续进行2小时尾充后转入步骤S5；
S4、对DTU蓄电池按照额定电流均充，充电至DTU电池电压达到给定值，转恒压56V继续充电；MCU监测充电电流为DTU蓄电池额定容量的0.02倍或以下时，继续进行2小时尾充后转入步骤S5；
S5、对DTU蓄电池按照浮充电压进行浮充；浮充过程中，初始浮充电压为53.5V，MCU根据环境温度不断的修正浮充电压：25℃为基准，环境温度越高，充电电压越低；按-3mv/℃的温补系数调节充电电压；环境温度每增加1℃，充电电压降低3mv；反之环境温度每降低1℃，充电电压增加3mv。
步骤S3、S4、S5中检测到48V/20AH耐低温锂电池组的电压小于43.2V，停止充电。
步骤S3和S4均充过程中，MCU监测48V/20AH耐低温锂电池组容量减半时，将充电电流减半。
当DTU蓄电池内阻大于国标1.3倍时，增大均充电流，增大倍数为1.5，不得设置超过2倍，此功能起到活化蓄电池的作用，其原理为分解蓄电池内部硫酸铅，降低内阻，加速溶液流动，减少分层，从而活化蓄电池。
便携电源装置低温锂电池容量降低至50％时，对DTU充电功能开始限流，限流值为额定电流的1/2，当便携装置锂电容量放空时停止充电，避免深度放电对电池造成损害。
现在行业内的电源都是笨重的铅酸电池和普通充电锂电池，携带笨重充电环境要求严苛，只能在常温环境下使用，超过此范围会出现不能放电甚至爆炸的事故问题，给施工带来了很大的不便。
本发明产品适用环境温度范围较宽，可在-40～65℃内使用，安全，可靠，且待机长
本发明区别于常规便携电池的充电方式(1、常规电池只能用专用的充电器充电，需要根据充电时间，按时拔下充电器。2、携带不方便需要同时携带充电器，AC插头等附件，不易携带。)。
本发明只需要用AC线连接电源充电接口，电源自带过充过放功能，操作者不需要顾虑充电时间，电源本身系统和算法会智能截止调节；更智能安全可靠。
本发明通过通讯控制直接对电池充电，并且可以通过不同的需求同时给电源充电且不占用其他用电资源。
本发明安全可靠，环保：低温电池不含任何重金属和稀有金属，安全，无毒无污染，为绝对的绿色环保电池；并且可以在宽温环境下使用，希望予以保护。
本发明为DTU蓄电池组智能充电：本电源装置在DTU应急处理上，可通过CAN通讯和智能电源实现充放电智能控制，可同时对DTU蓄电池、DTU反向供电、DTU48V应急负荷，实现分流控制，区分电压等级输出，既保证了蓄电池的饱和充电，又保证了反向供电回路及48V应急负荷的稳压电能供应，母线无波动及冲击电流发生，希望予以保护。
本发明因宽温级锂电池能量密度较高，同等容量情况下，与磷酸铁锂电池、铅酸电池的密度比为：宽温锂电池：磷酸铁锂电池：铅酸电池＝3:4:9，故电源重量较轻，相较于铅酸电池轻2/3，磷酸铁锂电池重量轻1/4，便于携带。
本发明便携电源适用于开闭所、户外小型开闭所、环网柜、小型变电站、箱式变电站等处的DTU设备的应急使用，可在DTU交流失电后，在DTU蓄电池回路开关断开的情况下单独对DTU蓄电池组充电，并在图1的1DY15、1DY16的蓄电池接线端子处对DTU设备继续进行反向供电，可通过软硬件创新方法，实现分别控制蓄电池充电电流及反向供电电流，另当DTU交流正常时，亦可对其蓄电池组进行充电，以及为DTU的48V负荷侧分流供电，降低DTU的负荷量。
表1：48V/20AH耐低温锂电池组参数
Figure BDA0002834955130000081
Figure BDA0002834955130000091
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (10)

1.一种手提箱式便携储能装置，其特征在于，包括：
壳体(1)；
壳体(1)内安装有：48V/20AH耐低温锂电池组(2)、充电电源(3)和直流电压输出模块(4)；壳体(1)上设有AC输入端口(12)、DC输出端口(13)；
AC输入端口连接充电电源的输入端；充电电源的输出端连接48V/20AH耐低温锂电池组；48V/20AH耐低温锂电池组的输出端连接直流电压输出模块，直流电压输出模块的输出端连接DC输出端口；
所述DC输出端口连接DTU蓄电池的充电端口。
2.根据权利要求1所述的一种手提箱式便携储能装置，其特征在于，所述48V/20AH耐低温锂电池组为工作温度范围为-40℃～65℃的宽温级锂电池。
3.根据权利要求1所述的一种手提箱式便携储能装置，其特征在于，壳体采用铝型材壳体。
4.根据权利要求1所述的一种手提箱式便携储能装置，其特征在于，壳体(1)上设有电量显示器(14)；电量显示器(14)连接48V/20AH耐低温锂电池组(2)。
5.根据权利要求1所述的一种手提箱式便携储能装置，其特征在于，壳体(1)上设有AC输入开关(11)，所述AC输入开关(11)连接AC输入端口(12)。
6.根据权利要求1所述的一种手提箱式便携储能装置，其特征在于，还包括：微控制器MCU；
DTU中设有用于检测DTU蓄电池电压的第一电压霍尔传感器，用于检测DTU蓄电池电流的第一电流霍尔传感器；DTU中还设有用于检测DTU蓄电池环境温度的环境温度传感器；
手提箱式便携储能装置中还设有用于检测48V/20AH耐低温锂电池组电压的第二电压霍尔传感器，用于检测48V/20AH耐低温锂电池组电流的第二电流霍尔传感器；
第一电压霍尔传感器、第一电流霍尔传感器、第二电压霍尔传感器、第二电流霍尔传感器、环境温度传感器、AC输入开关、充电电源和直流电压输出模块均连接微控制器MCU。
7.一种手提箱式便携储能装置的充电方法，其特征在于，基于权利要求1至6中任一项所述的一种手提箱式便携储能装置，包括：
S1、检测DTU蓄电池电压U1，判断U1是否低于DTU蓄电池浮充电压值U；如果U1≥U，继续监测；如果U1＜U转入步骤S2为DTU蓄电池充电；
S2、采集DTU蓄电池内阻值，判断DTU蓄电池内阻值是否大于国标1.3倍，大于1.3倍时转入步骤S3；
如果DTU的内阻值是小于或等于国标1.3倍，再判断充电电流的大小；如果充电电流为DTU蓄电池额定容量的0.08倍以上时，转入步骤S4；如果充电电流为DTU蓄电池额定容量的0.08倍或以下时，转入步骤S5；
S3、对DTU蓄电池按照高于额定电流的电流进行均充，充电至DTU电池电压达到给定值，转恒压继续充电；监测充电电流为DTU蓄电池额定容量的0.02倍或以下时，继续进行2小时尾充后转入步骤S5；
S4、对DTU蓄电池按照额定电流均充，充电至DTU电池电压达到给定值，转恒压56V继续充电；监测充电电流为DTU蓄电池额定容量的0.02倍或以下时，继续进行2小时尾充后转入步骤S5；
S5、对DTU蓄电池按照浮充电压进行浮充。
8.根据权利要求7所述的一种手提箱式便携储能装置的充电方法，其特征在于，浮充过程中，初始浮充电压为53.5V，根据环境温度不断的修正浮充电压。
9.根据权利要求7所述的一种手提箱式便携储能装置的充电方法，其特征在于，所述根据环境温度不断的修正浮充电压，具体包括：
25℃为基准温度，按-3mv/℃的温补系数调节浮充充电电压；环境温度每增加1℃，充电电压降低3mv；环境温度每降低1℃，充电电压增加3mv。
10.根据权利要求7所述的一种手提箱式便携储能装置的充电方法，其特征在于，步骤S3、S4、S5中，如果检测到48V/20AH耐低温锂电池组的电压小于43.2V，停止充电。
CN202011468515.6A 2020-12-14 2020-12-14 一种手提箱式便携储能装置及其充电方法 Active CN112436580B (zh)

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