CN115589047A - 用于储能电源增容提高输出功率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于储能电源增容提高输出功率的方法，其步骤为：先对储能电源进行开机自检，仅仅在判断储能电源处于非异常状态时，再通过专用导线连接两个储能电源，同时通过ID识别的方式确认专用导线与两个储能电源是否可以匹配成功，如识别匹配成功，则使两个储能电源电性导通以级联增容，使输出功率为两个储能电源的额定功率之和，最后对两个储能电源级联后的放电过程实施能量均衡控制策略，确保根据储能电源中各储能单元的能量状态实时动态调整各储能单元的放电能量分配，实现各储能单元的能量均衡控制，并按大额定功率输出/放电。

Description

用于储能电源增容提高输出功率的方法

技术领域：

本发明涉及电源技术领域，特指一种用于储能电源增容提高输出功率的方法。

背景技术：

储能电源是一种内置锂离子电池，自身可储备电能的便携电源。便携式储能电源可以为各种电器设备提供电力供应，特别是在无法供应市电的场所。目前储能电源已广泛用于自驾旅行、航拍摄影、露营聚会、移动办公等场景，同时也在应急抢险、医疗救援、环境监测、测绘勘探、军队信息化等户外工作中也有大量使用。

然而，随着储能电源的广泛应用，人们对于储能电源的需求越来越多样化，导致某些应用场景，单个储能电源的交流/直流输出功率无法满足使用要求，可能无法带动功率较大的负载设备，对使用者造成较大的困扰，同时，如果储能电源的可输出大功率较大，其内部储能单元(即电池)则较多，体积也相对较大，重量也较大，导致不便于携带和使用。

有鉴于此，本发明人提出以下技术方案。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于储能电源增容提高输出功率的方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用了下述技术方案：该用于储能电源增容提高输出功率的方法包括以下步骤：储能电源进行开机自检，其方法为：通过获取储能电源的电压参数、电流参数、功率参数，以确定储能电源处于工作状态或充电状态或待机状态，并根据每个状态的规律特点判断储能电源是否处于异常状态；确定储能电源处于非异常状态，再通过专用导线连接两个储能电源，其中，储能电源与专用导线通过ID识别的方式确认是否实现电性导通，如识别匹配成功，则使两个储能电源电性导通以级联增容；如识别匹配不成功，两个储能电源不导通；当两个储能电源级联后，输出功率为两个储能电源的额定功率之和；对两个储能电源级联后的放电过程的能量均衡控制策略为：获取两个储能电源内各个储能单元实际存储的电能，并找到其中最大的电能；计算最大的电能与其它各储能单元的实际存储的电能的误差值，并判断各误差值与设定均衡阈值的大小；对于超出设定均衡阈值的各误差值对应的储能单元，按照相应的PWM控制脉冲控制各储能单元进行放电，PWM控制脉冲的占空比与误差值的大小呈反比；根据各储能单元的能量状态实时动态调整各储能单元的放电能量分配，实现各储能单元的能量均衡控制，并按大额定功率输出/放电。

进一步而言，上述技术方案中，所述专用导线具有特定ID码，专用导线与储能电源对接后，该储能电源通过识别模块与特定ID码进行匹配，如匹配成功，该储能电源与专用导线电性导通。

进一步而言，上述技术方案中，专用导线的插头上设置有电阻，并以电阻的阻值作为特定ID码；插头与储能电源的插座对插后自锁固定连接，由储能电源的识别模块读取特定ID码，并与预设的ID码进行匹配，如果特定ID码与预设的ID码相同，则判断为匹配成功。

进一步而言，上述技术方案中，充电状态或待机状态的判断规则为：当处于充电状态时，获取储能电源的电压参数、电流参数中的任一参数的变化情况不符合预先设置的变化规律时，判定储能电源处于异常状态；当处于待机状态时，获取储能电源的电压参数、电流参数、功率参数中的任一参数的大于预设阈值时，判定储能电源处于异常状态。

进一步而言，上述技术方案中，当处于工作状态时，即储能电源为用电设备提高电能，获取用电设备的设备工作参数，再获取同一时间段内储能电源的工作参数和用电设备的工作参数，并根据储能电源的工作参数和用电设备的工作参数对储能电源进行异常检测，其中，工作参数至少包括电压参数、电流参数、功率参数。

进一步而言，上述技术方案中，在对两个级联的储能电源在放电过程能量均衡控制策略中，需要对各个储能单元按照实际存储电能的大小分配放电时电能输出量，其中，放电时电能越小的储能单元的放电电能输出量越小，PWM占空比越小，以缩短实际存储电能小的储能单元与最大电能的储能单元之间的差距，进而保护储能电源。

进一步而言，上述技术方案中，在对两个级联的储能电源进行放电过程中，如某个储能单元实际存储的电能小于可放电最小值时，该储能单元停止放电。

进一步而言，上述技术方案中，当判断储能电源是否处于异常状态时，发出灯光报警；所述储能电源通过无线连接方式与终端设备连接，可由终端设备显示/设置储能电源的各类参数、异常状态信息通知。

进一步而言，上述技术方案中，所述储能电源的上部设置有一照明灯组，该照明灯组被点亮后，该照明灯组产生的灯光照向储能电源的工作面板上，其中，所述照明灯组包括可转动安装于储能电源上部的翻盖、设置于该翻盖内侧的LED灯板和与LED灯板连接的霍尔元件；所述储能电源上部具有用于收纳闭合后的翻盖的安装槽，该安装槽内设置有磁铁，该翻盖安装于该安装槽并可相对该安装槽向外打开，或向内闭合收纳；翻盖相对收纳于安装槽中后，该霍尔元件与磁铁接触，此时控制该LED灯板不发光，当该翻盖相对安装槽向外打开后，此时触发控制该LED灯板发光，实现打开翻盖自动发光。

进一步而言，上述技术方案中，所述专用导线包括有正极导线和负极导线、位于正极导线和负极导线旁侧的地线和信号传输线、包裹于信号传输线外部的屏蔽层、固定于屏蔽层外围的金属编织层、包裹于正极导线和负极导线及金属编织层外围的防护层以及固定于该防护层外围的塑胶外被；专用导线上设置有开关，该开关控制正极导线导通，或者是，该开关控制负极导线22导通。

采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：本发明用于储能电源增容提高输出功率的方法可以将两个小功率的储能电源级联成为大功率的储能电源，以达到增容提高输出功率的功能，同时还需要进行对储能电源进行开机自检、ID识别导通、放电过程实施能量均衡控制，保证级联的安全可靠性，并且保护各个储能电源中的各储能单元，提高使用寿命。在不需要增容提高输出功率时，可以直接拆卸专用导线即可，后期可以使用单个储能电源，然而单个储能电源体积小，重量轻，便于携带和使用。

附图说明：

图1是本发明的步骤示意图；

图2是本发明中两根储能电源级联后的主视图；

图3是本发明中储能电源与终端设备的连接图；

图4是本发明中储能电源的侧视图；

图5是本发明中储能电源的侧视图；

具体实施方式：

下面结合具体实施例和附图对本发明进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

如图1所示，本发明为一种用于储能电源增容提高输出功率的方法，该方法包括以下步骤：

储能电源1进行开机自检，其方法为：通过获取储能电源1的电压参数、电流参数、功率参数，以确定储能电源1处于工作状态或充电状态或待机状态，并根据每个状态的规律特点判断储能电源1是否处于异常状态；

确定储能电源1处于非异常状态，再通过专用导线2连接两个储能电源1，其中，储能电源1与专用导线2通过ID识别的方式确认是否实现电性导通，如识别匹配成功，则使两个储能电源1电性导通以级联增容；如识别匹配不成功，两个储能电源1不导通；当两个储能电源1级联后，输出功率为两个储能电源1的额定功率之和，例如两个储能电源1的额定功率均为1KW，则两个储能电源1级联后，可输出的最大功率为2KW，进而提高输出功率；

对两个储能电源1级联后的放电过程的能量均衡控制策略为：获取两个储能电源1内各个储能单元实际存储的电能，并找到其中最大的电能；计算最大的电能与其它各储能单元的实际存储的电能的误差值，并判断各误差值与设定均衡阈值的大小；对于超出设定均衡阈值的各误差值对应的储能单元，按照相应的PWM控制脉冲控制各储能单元进行放电，PWM控制脉冲的占空比与误差值的大小呈反比；根据各储能单元的能量状态实时动态调整各储能单元的放电能量分配，实现各储能单元的能量均衡控制，并按大额定功率输出/放电。

也就是说，本发明用于储能电源增容提高输出功率的方法的步骤为：先对储能电源1进行开机自检，如判断储能电源1是处于异常状态，会及时发出警报，让用户检修，而不会进入以下的步骤，进而可以保护储能电源1，避免造成储能电源1损坏；仅仅在判断储能电源1处于非异常状态时，再通过专用导线2连接两个储能电源1，如图2所示，同时通过ID识别的方式确认专用导线2与两个储能电源1是否可以匹配成功，如识别匹配成功，则使两个储能电源1电性导通以级联增容，使输出功率为两个储能电源1的额定功率之和，最后对两个储能电源1级联后的放电过程实施能量均衡控制策略，确保根据储能电源1中各储能单元(即电池)的能量状态实时动态调整各储能单元的放电能量分配，实现各储能单元的能量均衡控制，并按大额定功率输出/放电。本发明用于储能电源增容提高输出功率的方法可以将两个小功率的储能电源级联成为大功率的储能电源，以达到增容提高输出功率的功能，同时还需要进行对储能电源1进行开机自检、ID识别导通、放电过程实施能量均衡控制，保证级联的安全可靠性，并且保护各个储能电源1中的各储能单元，提高使用寿命。在不需要增容提高输出功率时，可以直接拆卸专用导线2即可，后期可以使用单个储能电源1，然而单个储能电源1体积小，重量轻，便于携带和使用。

所述专用导线2具有特定ID码，专用导线2与储能电源1对接后，该储能电源1通过识别模块与特定ID码进行匹配，如匹配成功，该储能电源1与专用导线2电性导通。通过ID识别导通的目的是限定用户仅能使用专用导线2连接两个储能电源1，然而专用导线2能够满足大电流通电、信号传输稳定的要求，以此保证两个储能电源1级联使用的安全可靠性。

具体而言，专用导线2的插头上设置有电阻，并以电阻的阻值作为特定ID码，其中，该电阻两端连接插头的两个信号端子，当插头与储能电源1的插座对插后，该电阻可以与插座内部控制板形成回路，即通过检测电阻的阻值实现ID识别。其中，插头与储能电源1的插座对插后自锁固定连接，以保证专用导线2与储能电源1实现稳定连接，并避免出现因专用导线2与储能电源1连接的问题而出现各类异常问题，特别是出现因插头与插座接触不良而导致起电弧的问题，后期由储能电源1的识别模块读取特定ID码，并与预设的ID码进行匹配，如果特定ID码与预设的ID码相同，则判断为匹配成功，此时，两个储能电源1实现级联，即可进行通电和信号传输。

充电状态或待机状态的判断规则为：

当处于充电状态时，获取储能电源的电压参数、电流参数中的任一参数的变化情况不符合预先设置的变化规律时，判定储能电源处于异常状态；具体而言，在处于充电状态时，电源适配器对该储能电源进行充电，其电压参数、电流参数都会按照相应的充电规律进行变化，形成一个实际充电曲线，当该实际充电曲线与预先设置的充电曲线不同，且变化较大时，则判断为充电异常。

当处于待机状态时，获取储能电源的电压参数、电流参数、功率参数中的任一参数的大于预设阈值时，判定储能电源处于异常状态。在待机状态时，储能电源的电压参数、电流参数、功率参数在理论上不会发生变化或小幅度变化，而获取储能电源的实施的电压参数、电流参数、功率参数大于预设阈值时，即发生变化量较大时，判定储能电源处于异常状态。

当处于工作状态(即对外放电状态)时，即储能电源1为用电设备提高电能，获取用电设备的设备工作参数，再获取同一时间段内储能电源1的工作参数和用电设备的工作参数，并根据储能电源1的工作参数和用电设备的工作参数对储能电源进行异常检测，其中，工作参数至少包括电压参数、电流参数、功率参数，以此可以实现对储能电源1的工作状态的工作参数进行精准检测，如工作参数变化异常，而判断为储能电源处于异常状态。

在对两个级联的储能电源在放电过程能量均衡控制策略中，需要对各个储能单元按照实际存储电能的大小分配放电时电能输出量，其中，放电时电能越小的储能单元的放电电能输出量越小，PWM占空比越小，以缩短实际存储电能小的储能单元与最大电能的储能单元之间的差距，进而保护储能电源。其中，在对两个级联的储能电源进行放电过程中，如某个储能单元实际存储的电能小于可放电最小值时，该储能单元停止放电。

当判断储能电源1是否处于异常状态时，发出灯光报警。

结合图3所示，所述储能电源通过无线连接方式与终端设备连接，可由终端设备显示/设置储能电源的各类参数、异常状态信息通知。在实际过程中，通过终端设备观看/设置储能电源的各类参数、异常状态信息通知，使用极为方便，其中，终端设备包括有手机、平板电脑等。

所述专用导线2包括有线材以及连接于该线材两端并电性导接的插头，该插头用于与储能电源的插座对插，以实现电性导接，可以进行数据/信号传输，还可以电能的级联。

所述线材包括正极导线21和负极导线22、位于正极导线21和负极导线22旁侧的地线27和信号传输线23、包裹于信号传输线23外部的屏蔽层24、固定于屏蔽层24外围的金属编织层25、包裹于正极导线21和负极导线22及金属编织层25外围的防护层26以及固定于该防护层26外围的塑胶外被28。该线材将用于导电(即导通电流)的正极导线21和负极导线22及地线27与用于传输数据的传输信号传输线23进行分开设计，最后再由防护层26和塑胶外被28集合在一起；其中，该信号传输线23外部还设置有屏蔽层24和金属编织层25，以达到双重防信号干扰的目的，以此能够有效防止外部信号干扰信号传输线23，尤其是有效防止正极导线21和负极导线22及地线27在工作时对信号传输线23产生信号干扰，保证信号传输线23信号传输的品质。另外，该专用导线2采用两根地线27进行接触，达到双接地的效果，以此使用起来更加安全可靠。

由于专用导线2的插头与储能电源的插座对插后实现自锁，在拆卸时需要进行解锁，以致如发生意外需要断开两个储能电源1的级联状态时，通过对插头与插座进行解锁后再拔出插头，其操作较为繁琐，且不方便，易出现因无法及时断开两个储能电源1的级联状态而对储能电源1造成损坏，做出了以下设计：为提高使用的安全可靠性和便利性，于线材上设置有开关20，结合图2所示，该开关20控制正极导线21导通，或者是，该开关20控制负极导线22导通，如发生意外需要断开两个储能电源1的级联状态，可以直接通过开关20断开，其操作极为方便，且十分快速，使用起来更加安全可靠。

另外，结合图5所示，信号传输线23的数量为多根，该信号传输线23通过绞接的方式结合在一起，并且该信号传输线23外部还设置有若干第一填充线201，以此保证信号传输线23外部与屏蔽层24和金属编织层25之间装配饱满，信号传输线23被屏蔽层24和金属编织层25包裹更加稳定，不会松散，保证产品质量。所述正极导线21和负极导线22之间还设置有第二填充线202，通过该第二填充线202将正极导线21和负极导线22隔开，保证通电的品质。

为了使储能电源1在光线不足的环境下使用更加方便，于储能电源1的上部设置有一照明灯组11，如图2所示，该照明灯组11被点亮后，该照明灯组11产生的灯光照向储能电源1的工作面板12上，该工作面板12具有开关和供电插座，这样可以在光线不足的环境下使用储能电源1时，可以直接由照明灯组11实现照明，可以清楚看到开关和供电插座的位置，而不需要用户用一只手手持照明工具实现对工作面板12照明，另一只手手持供电插头插入供电插座，以致使用起来更加方便。

具体而言，结合图4所示，所述照明灯组11包括可转动安装于储能电源1上部的翻盖111、设置于该翻盖111内侧的LED灯板和与LED灯板连接的霍尔元件，该LED灯板的LED112显露于该翻盖111内侧；所述储能电源1上部具有用于收纳闭合后的翻盖111的安装槽，该安装槽内设置有磁铁，该翻盖111安装于该安装槽并可相对该安装槽向外打开，或向内闭合收纳，当翻盖111收纳于安装槽内内后，该翻盖111外表面与储能电源1前端面平顺衔接，保证外观的美观性。翻盖111相对收纳于安装槽中后，该霍尔元件与磁铁接触，此时控制该LED灯板不发光，当该翻盖111相对安装槽向外打开后，此时触发控制该LED灯板发光，且此时翻盖111内侧朝下，使LED灯板也朝下，以致使LED灯板发出的灯光照向储能电源1的工作面板12上，此结构的照明灯组11可实现打开翻盖111自动发光，无需开关控制，其使用起来极为方便。

综上所述，本发明用于储能电源增容提高输出功率的方法的步骤为：先对储能电源1进行开机自检，如判断储能电源1是处于异常状态，会及时发出警报，让用户检修，而不会进入以下的步骤，进而可以保护储能电源1，避免造成储能电源1损坏；仅仅在判断储能电源1处于非异常状态时，再通过专用导线2连接两个储能电源1，同时通过ID识别的方式确认专用导线2与两个储能电源1是否可以匹配成功，如识别匹配成功，则使两个储能电源1电性导通以级联增容，使输出功率为两个储能电源1的额定功率之和，最后对两个储能电源1级联后的放电过程实施能量均衡控制策略，确保根据储能电源1中各储能单元(即电池)的能量状态实时动态调整各储能单元的放电能量分配，实现各储能单元的能量均衡控制，并按大额定功率输出/放电。本发明用于储能电源增容提高输出功率的方法可以将两个小功率的储能电源级联成为大功率的储能电源，以达到增容提高输出功率的功能，同时还需要进行对储能电源1进行开机自检、ID识别导通、放电过程实施能量均衡控制，保证级联的安全可靠性，并且保护各个储能电源1中的各储能单元，提高使用寿命。在不需要增容提高输出功率时，可以直接拆卸专用导线2即可，后期可以使用单个储能电源1，然而单个储能电源1体积小，重量轻，便于携带和使用。

当然，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并非来限制本发明实施范围，凡依本发明申请专利范围所述构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明申请专利范围内。

Claims (10)

1.用于储能电源增容提高输出功率的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

储能电源进行开机自检，其方法为：通过获取储能电源的电压参数、电流参数、功率参数，以确定储能电源处于工作状态或充电状态或待机状态，并根据每个状态的规律特点判断储能电源是否处于异常状态；

确定储能电源处于非异常状态，再通过专用导线连接两个储能电源，其中，储能电源与专用导线通过ID识别的方式确认是否实现电性导通，如识别匹配成功，则使两个储能电源电性导通以级联增容；如识别匹配不成功，两个储能电源不导通；

当两个储能电源级联后，输出功率为两个储能电源的额定功率之和；

对两个储能电源级联后的放电过程的能量均衡控制策略为：获取两个储能电源内各个储能单元实际存储的电能，并找到其中最大的电能；计算最大的电能与其它各储能单元的实际存储的电能的误差值，并判断各误差值与设定均衡阈值的大小；对于超出设定均衡阈值的各误差值对应的储能单元，按照相应的PWM控制脉冲控制各储能单元进行放电，PWM控制脉冲的占空比与误差值的大小呈反比；根据各储能单元的能量状态实时动态调整各储能单元的放电能量分配，实现各储能单元的能量均衡控制，并按大额定功率输出/放电。

2.根据权利要求1所述的用于储能电源增容提高输出功率的方法，其特征在于：所述专用导线具有特定ID码，专用导线与储能电源对接后，该储能电源通过识别模块与特定ID码进行匹配，如匹配成功，该储能电源与专用导线电性导通。

3.根据权利要求2所述的用于储能电源增容提高输出功率的方法，其特征在于：专用导线的插头上设置有电阻，并以电阻的阻值作为特定ID码；插头与储能电源的插座对插后自锁固定连接，由储能电源的识别模块读取特定ID码，并与预设的ID码进行匹配，如果特定ID码与预设的ID码相同，则判断为匹配成功。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的用于储能电源增容提高输出功率的方法，其特征在于：充电状态或待机状态的判断规则为：

当处于充电状态时，获取储能电源的电压参数、电流参数中的任一参数的变化情况不符合预先设置的变化规律时，判定储能电源处于异常状态；

当处于待机状态时，获取储能电源的电压参数、电流参数、功率参数中的任一参数的大于预设阈值时，判定储能电源处于异常状态。

5.根据权利要求4所述的用于储能电源增容提高输出功率的方法，其特征在于：当处于工作状态时，即储能电源为用电设备提高电能，获取用电设备的设备工作参数，再获取同一时间段内储能电源的工作参数和用电设备的工作参数，并根据储能电源的工作参数和用电设备的工作参数对储能电源进行异常检测，其中，工作参数至少包括电压参数、电流参数、功率参数。

6.根据权利要求4所述的用于储能电源增容提高输出功率的方法，其特征在于：在对两个级联的储能电源在放电过程能量均衡控制策略中，需要对各个储能单元按照实际存储电能的大小分配放电时电能输出量，其中，放电时电能越小的储能单元的放电电能输出量越小，PWM占空比越小，以缩短实际存储电能小的储能单元与最大电能的储能单元之间的差距，进而保护储能电源。

7.根据权利要求6所述的用于储能电源增容提高输出功率的方法，其特征在于：在对两个级联的储能电源进行放电过程中，如某个储能单元实际存储的电能小于可放电最小值时，该储能单元停止放电。

8.根据权利要求4所述的用于储能电源增容提高输出功率的方法，其特征在于：当判断储能电源是否处于异常状态时，发出灯光报警；所述储能电源通过无线连接方式与终端设备连接，可由终端设备显示/设置储能电源的各类参数、异常状态信息通知。

9.根据权利要求4所述的用于储能电源增容提高输出功率的方法，其特征在于：所述储能电源的上部设置有一照明灯组，该照明灯组被点亮后，该照明灯组产生的灯光照向储能电源的工作面板上，其中，所述照明灯组包括可转动安装于储能电源上部的翻盖、设置于该翻盖内侧的LED灯板和与LED灯板连接的霍尔元件；所述储能电源上部具有用于收纳闭合后的翻盖的安装槽，该安装槽内设置有磁铁，该翻盖安装于该安装槽并可相对该安装槽向外打开，或向内闭合收纳；翻盖相对收纳于安装槽中后，该霍尔元件与磁铁接触，此时控制该LED灯板不发光，当该翻盖相对安装槽向外打开后，此时触发控制该LED灯板发光，实现打开翻盖自动发光。

10.根据权利要求4所述的用于储能电源增容提高输出功率的方法，其特征在于：所述专用导线包括有正极导线和负极导线、位于正极导线和负极导线旁侧的地线和信号传输线、包裹于信号传输线外部的屏蔽层、固定于屏蔽层外围的金属编织层、包裹于正极导线和负极导线及金属编织层外围的防护层以及固定于该防护层外围的塑胶外被；专用导线上设置有开关，该开关控制正极导线导通，或者是，该开关控制负极导线22导通。

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