CN116470164A - 蓄电池组在线维护系统、方法及电力系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种蓄电池组在线维护系统、方法及电力系统，所述蓄电池组在线维护系统包括：在线维护组件，所述在线维护组件串联于所述蓄电池组与直流母线之间，用于控制所述直流母线向蓄电池供电/停止供电；所述双向充电模块具有两个连接端口，每一所述连接端口用于接入一个所述蓄电池组；放电模块；系统监控器用于在蓄电池组满足在线维护条件或在接收到维护指令时，控制所述在线维护组件断开直流母线向蓄电池的输出，并控制所述放电模块连通与所述蓄电池组之间的放电回路；本发明旨在不影响系统的正常运行的前提下，解决直流电源系统不能实现蓄电池组自动在线维护的问题。

Description

蓄电池组在线维护系统、方法及电力系统

技术领域

本发明涉及汽车供电技术领域，特别涉及一种蓄电池组在线维护系统、方法及电力系统。

背景技术

目前，现有技术中的电力系统在进行蓄电池组维护时，需要将蓄电池组离线维护，也即将蓄电池组通过开关与直流母线进行断开，单独对蓄电池组进行放电，然而，由于蓄电池组的离线，在交流电网故障导致充电机无法为直流母线供电时，对于双充双电系统，就会需要将两段直流母线之间的母线开关接通，所述母线开关在规定中只允许人为接通与断开，因此维护过程中需要专业操作人员全程跟踪，且每组蓄电池维护一次的时间约为20小时以上，电力系统中使用的蓄电池组数量庞大，因此需要大量的专业操作人员，人力成本高。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种蓄电池组在线维护系统、方法及电力系统，旨在不影响系统的正常运行的前提下，解决直流电源系统不能实现蓄电池组自动在线维护的问题。

为实现上述目的，本发明提出的蓄电池组在线维护系统，应用于电力系统，所述电力系统包括直流母线，以及与所述直流母线连接的蓄电池组，所述蓄电池组在线维护系统包括：

在线维护组件，所述在线维护组件串联于所述蓄电池组与直流母线之间，用于控制所述直流母线向蓄电池供电/停止供电，以及始终保持蓄电池组可向直流母线供电；

双向充电模块，所述双向充电模块具有两个连接端口，每一所述连接端口用于接入一个所述蓄电池组；

系统监控器，所述系统监控器分别与所述放电模块及所述双向充电模块通信连接，并与所述在线维护组件的控制端电连接，所述系统监控器用于在蓄电池组满足在线维护条件或在接收到维护指令时，控制所述在线维护组件断开直流母线向蓄电池的输出，并控制所述放电模块连通与所述蓄电池组之间的放电回路；所述放电模块还用于在检测到所述直流母线的电压低于预设母线低压时，控制所述放电模块停止工作，以使所述蓄电池组停止放电；

在蓄电池组满足放电结束条件时，控制所述双向充电模块通过另一段直流母线对所述蓄电池组进行预充电，并在预充电结束时控制所述在线维护组件中的开关电路闭合。

可选地，所述在线维护组件包括：

单向放电电路，所述单向放电电路的输入端与所述被测蓄电池组连接，所述单向放电电路的输出端与所述被测蓄电池组对应的直流母线连接；

开关电路，所述开关电路并联于所述单向放电电路的两端；

所述单向放电电路用于在所述开关电路断开时，使所述蓄电池可向直流母线供电；

所述开关电路用于控制所述直流母线向蓄电池供电/停止供电。

可选地，所述放电模块包括：

有源逆变模块，所述有源逆变模块的输入端与所述蓄电池组电连接，所述有源逆变模块的输出端用于接入交流电网，所述有源逆变模块还用于在工作时与所述蓄电池组形成放电回路，并将所述蓄电池组输出的直流电源进行逆变处理后，输出对应的交流电源至所述交流电网。

可选地，所述蓄电池组在线维护系统还包括：

电池巡检仪，所述电池巡检仪与所述系统监控器通信连接，并与所述蓄电池组电连接，所述电池巡检仪用于检测所述蓄电池组中的各单节电池的检测参数，并上传至所述系统监控器；

所述系统监控器还用于根据在所述蓄电池组放电时接收到的蓄电池组中的各单节电池的检测参数和所述蓄电池组的检测参数，并将所述蓄电池组的检测参数与预设电池组参数进行对比，根据对比结果确定所述蓄电池组是否处于正常状态。

可选地，所述电池巡检仪还用于将接收到的所述各单节电池的检测参数相互比较，确定所述蓄电池组中各单节电池是否处于正常状态。

可选地，所述电力系统还包括与直流母线连接的充电机，所述系统监控器具体用于在所述蓄电池组满足在线放电维护条件，或者接收到维护指令后，控制所述蓄电池组通过所述放电模块进行恒流放电前，调节所述充电机的输出电压至预设均充电压，以使所述充电机通过所述直流母线为所述蓄电池组进行均衡充电；以及，

在监测到的所述蓄电池组达到均充结束条件时，调节所述充电机的输出电压至预设浮充电压。

可选地，所述蓄电池组在线维护系统还包括：

双向充电模块，所述双向充电模块具有两个连接端口，每一所述连接端口用于接入一个所述蓄电池组；

在蓄电池组满足放电结束条件时，控制所述双向充电模块对所述蓄电池组进行预充电，并在预充电结束时控制所述直流母线向蓄电池供电。

可选地，所述双向充电模块还用于在未进行在线维护，且检测到任意一个连接端口的电压低于预设充电电压时，配置端口电压低于预设充电电压的连接端口为输出端口，端口电压未低于预设充电电压端口为输入端口，以对所述电压低于预设充电电压的接入的所述直流母线进行供电。

本发明还提出一种电力系统，包括直流母线、充电机、蓄电池组及上述的蓄电池组在线维护系统。

本发明还提出一种蓄电池组在线维护的控制方法，应用于如权利要求1至8任意一项所述蓄电池组在线维护系统中，所述蓄电池组在线维护系统包括系统监控器、在线维护组件、双向充电模块、放电模块及电池巡检仪；所述蓄电池组在线维护的控制方法包括：

在所述蓄电池组满足在线维护条件时，控制所述在线维护组件断开所述直流母线对所述蓄电池组的输出；

在对应的所述在线维护组件断开时，控制被维护的所述蓄电池组通过所述放电模块进行恒流放电直至放电结束；以及，

配置所述双向充电模块与被维护的所述蓄电池组连接的一端为输出端口，所述双向充电模块与未被维护的所述蓄电池组连接的一端为输入端口，以对被维护的所述蓄电池组进行预充电；

在被维护的所述蓄电池组预充电结束时，控制所述在线维护组件接通所述直流母线对所述蓄电池组的输出。

本发明技术方案通过设置在线维护组件，在电力系统进行放电维护时，直流母线不能通过在线维护组件向蓄电池供电，从而在蓄电池组通过放电模块进行放电维护时，不会因为直流母线向蓄电池组充电对放电检测产生影响，同时，由于被维护的蓄电池组能够对直流母线单向供电，因此在系统监控器检测到与被维护的蓄电池组对应的直流母线的电压低于预设临界电压时，能够通过控制所述放电模块停止工作，使蓄电池组单独为直流母线供电，或另外一段直流母线通过双向充电模块为此直流母线供电，防止直流母线失压，从而在蓄电池组维护过程中，无需对母线开关进行接通与断开，能够实现在线自动维护，减少了对人力的需求。

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的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明蓄电池组在线维护系统一实施例的功能模块示意图；

图2为现有直流电源系统常用的连接方式示意图；

图3为本发明蓄电池组在线维护方法一实施例的流程框图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种蓄电池组在线维护系统。

目前，现有电力系统中直流电源系统常用的连接方式如图2，系统配置两组蓄电池，分为两段直流母线，通过母联开关K0互为备用。系统正常运行时，直流母线由交流电网通过充电机供电；当交流电网异常时，由相应的蓄电池组为直流母线供电。假设交流电网和蓄电池组同时发生故障，直流母线将会失压。鉴于蓄电池组的重要性，为了保证蓄电池组能长期可靠运行，需要定期对蓄电池组进行维护。目前常规的蓄电池组维护方法一般是采用放电仪离线维护方式，通过在放电过程中，计算蓄电池组的容量并根据各单节电池端电压的一致性来判断蓄电池组的优劣。这种维护方法需要断开被维护蓄电池组的输出开关(K1或K2)、闭合被维护蓄电池组的放电开关(K3或K4)，使得被维护的蓄电池组脱离直流母线，从而导致在被维护的蓄电池组对应的充电机或交流电网出现故障时，会使得无蓄电池供电的直流母线电压迅速下降，因此，需要及时接通母联开关K0通过未被维护的蓄电池组为所述直流母线供电，防止母线失压。然而在电力系统的直流电源系统中，规定只能通过人工对母联开关K0进行闭合与断开，不允许远程遥控母联开关K0，因此母联开关K0的操作需要专业维护人员现场手动操作，维护过程中需要专业操作人员全程跟踪，且每组蓄电池维护一次的时间约为20小时以上，电力系统中使用的蓄电池组数量庞大，因此需要大量的专业操作人员，人力成本高。

为解决上述问题，参照图1至图3，在一实施例中，所述电力系统包括直流母线，以及与所述直流母线连接的蓄电池组，所述蓄电池组在线维护系统包括：

在线维护组件20，所述在线维护组件20串联于所述蓄电池组与直流母线之间，用于控制所述直流母线向蓄电池组供电/停止供电，以及始终保持蓄电池组可向直流母线放电；

放电模块30，所述放电模块30的输入端与所述蓄电池组电连接，用于在工作时与所述蓄电池组形成放电回路，以使所述蓄电池组放电；

双向充电模块，所述双向充电模块具有两个连接端口，每一所述连接端口用于接入一个所述蓄电池组；

系统监控器10，所述系统监控器10分别与所述放电模块30及所述双向充电模块50通信连接，并与所述在线维护组件20的控制端电连接，所述系统监控器10用于在蓄电池组满足在线维护条件或在接收到维护指令时，控制所述在线维护组件20断开直流母线向蓄电池的输出，并控制所述放电模块30连通与所述蓄电池组之间的放电回路；所述放电模块30还用于在检测到所述直流母线的电压低于预设母线低压时，控制所述放电模块30停止工作，以使所述蓄电池组停止放电；

在蓄电池组满足放电结束条件时，控制所述双向充电模块通过另一段直流母线对所述蓄电池组进行预充电，并在预充电结束时控制所述在线维护组件中的开关电路闭合。

在本实施例中，所述放电模块30可以采用高功率放电仪，也可以采用有源逆变模块等，在此不做限定。

需要说明的是，电力系统在工作时，系统监控器会实时与中央服务器通信，将监控到的直流母线数据或蓄电池组的数据实时输出至中央服务器，在监控人员需要对蓄电池组进行维护时，可以通过中央服务器向系统监控器输出对应蓄电池组的维护请求信号，所述蓄电池组的维护请求信号即为维护指令。

所述放电维护条件可以为任意蓄电池组距离上一次维护达到预设间隔时间，所述预设间隔时间可以为半年、3个月等；所述放电停止条件可以为任意单节蓄电池达到放电终止电压或者放电达到预设放电时间。

本发明通过设置在线维护组件20，在电力系统进行放电维护时，直流母线不能通过在线维护组件20向蓄电池供电，从而在蓄电池组通过放电模块30进行放电维护时，不会因为直流母线向蓄电池组充电对放电检测产生影响，同时，由于被维护的蓄电池组能够对直流母线单向放电，因此在系统监控器10检测到与被维护的蓄电池组对应的直流母线的电压低于预设临界电压时，能够通过控制所述放电模块30停止工作，使蓄电池组单独为直流母线供电，或另外一段直流母线通过双向充电模块为此直流母线供电，防止直流母线失压，从而在蓄电池组维护过程中，无需对母线开关进行接通与断开，能够实现在线自动维护，减少了对人力的需求。

具体地，以任意蓄电池组距离上一次维护达到半年为在线维护条件，在蓄电池组据上一次维护结束经过半年时，驱动所述在线维护组件20控制所述直流母线向蓄电池停止供电。在断开直流母线向蓄电池的供电后，系统监控器10控制所述放电模块30进行工作，所述放电模块30的输出端可以接大功率负载或者电网，使得蓄电池组能够通过放电模块30形成放电回路，进行放电。从而使得系统监控器10能够根据蓄电池组的电压及电流，统计规定时间(如3小时、4小时等)内蓄电池组输出的总电能，对蓄电池组进行放电维护。

如图1所示，假设系统为220VDC系统、两段直流母线、两组充电机、两组蓄电池，蓄电池组1和蓄电池组2的配置完全一致，均为200Ah/104节/2V电池串联，单节蓄电池放电终止电压为1.8V，对应整组放电末期端电压为104*1.8＝187.2VDC。以蓄电池组1为被维护的蓄电池组为例，系统正常运行时，蓄电池组均处于浮充状态，端电压均为234VDC，电力系统中的开关Ka1，Ka2，Kb1，Kb2，Kd1，Kd2均处于闭合状态，K0处于断开状态，放电模块的辅助开关Kc打到C档位，蓄电池组1与直流母线1连接，蓄电池组2与直流母线2连接；电力系统中的充电机1为直流母线1上的设备供电和为蓄电池组1补充电；电力系统中的充电机2为直流母线2上的设备供电和为蓄电池组2补充电。

当系统监控器监测到系统满足蓄电池组在线维护条件或接受到远程蓄电池维护指令时，系统监控器驱动在线维护组件控制直流母线停止向蓄电池组供电，使得充电机1不能为蓄电池组1补充电能。系统监控器控制放电模块接通与蓄电池组的连接，使得蓄电池组与放电模块形成一个放电回路，使蓄电池组1进行放电。当监测到任意单节蓄电池达到1.8V时，系统监控器将控制放电模块停止放电，断开与蓄电池组形成的放电回路，蓄电池组1放电结束，从而使得系统监控器根据接收到的蓄电池组1的容量和各单节蓄电池的端电压，检测蓄电池的状态。

所述放电模块还具有恒流放电功能，所述恒流放电值根据蓄电池的额定容量进行设置，通常为额定容量的10％，如果蓄电池容量是200AH，0.1C＝0.1*200＝20A，其中C是蓄电池容量。

在蓄电池组进行放电维护时，系统监控器10始终对直流母线的电压进行监控，所述系统监控器10中预存有预设母线低压，所述预设母线低压由设计人员在生产时，根据直流母线的最低要求电压进行设置，从而在所述系统监控器10监控到直流母线电压低于所述预设母线低压时，说明此时电力系统中交流电网或充电机等向直流母线供电的模块可能存在故障，如果不能及时恢复直流母线的供电，会导致直流母线失压，使得直流母线上所接通的负载会失电停止工作。由于在线维护组件20在蓄电池组进行放电维护时，始终保持蓄电池组可向直流母线供电，因此系统监控器10立即控制放电模块30停止工作，能够停止放电模块30对蓄电池组输出的直流电源的分流，使得蓄电池组单独向直流母线供电，从而保证直流母线的电压在规定时间内不会出现失电故障，保证了直流母线的供电连续性。

进一步地，双向充电模块50包含两个直流端口，每一直流端口用于接入一个蓄电池组，在同一时刻，两个蓄电池组只能有一个处于维护状态。双向充电模块50与系统监控器10通信，并受控于系统监控器10，双向充电模块50在工作时，未被维护的蓄电池组对应的直流母线可通过双向充电模块50给被维护的蓄电池组充电，且双向充电模块50具有限流控制功能，可实现对蓄电池组的预充电。

在被维护的蓄电池组结束放电时，放电模块30停止工作，系统监控器启动双向充电模块，使得被维护的蓄电池组通过双向充电模块50进行预充电，双向充电模块50与未被维护的蓄电池组连接的端口被设置为输入端，与被维护的蓄电池组连接被设置为输出端，两个直流端口均可根据设置进行输入输出特性切换。在一实施例中，蓄电池组1放电结束时，对应整组蓄电池端电压约为187.2VDC，小于直流母线1的电压234VDC。系统监控器将控制在线维护组件1的开关Kd1维持断开状态，控制双向充电模块的端口2为输入端口，端口1为输出端口，且端口1的输出电压为234VDC，输出限流值设定为20A，系统监控器启动双向充电模块，使得充电机2通过在线维护组件的Kb2和双向充电模块为蓄电池组1进行预充电。当系统监控器监测到蓄电池组1的端电压达到234VDC时，系统监控器控制双向充电模块恢复到备用状态，蓄电池组1的预充电过程结束。

被维护的蓄电池组在预充电结束后，在线维护组件20控制所述直流母线向蓄电池供电，使得蓄电池组能够通过直流母线继续充电。从而在蓄电池组放电结束时，通过对蓄电池进行预充电，减少直流母线直接向蓄电池组供电引起的电流冲击损坏零部件的情况，提升蓄电池组维护的安全性。

本发明通过设置在线维护组件20，在电力系统进行放电维护时，直流母线不能通过在线维护组件20向蓄电池供电，从而在蓄电池组通过放电模块30进行放电维护时，不会因为直流母线向蓄电池组充电对放电检测产生影响，同时，由于被维护的蓄电池组能够对直流母线单向供电，因此在系统监控器10检测到与被维护的蓄电池组对应的直流母线的电压低于预设临界电压时，能够通过控制所述放电模块30停止工作，使蓄电池组单独为直流母线供电，或另外一段直流母线通过双向充电模块为此直流母线供电，防止直流母线失压，从而在蓄电池组维护过程中，无需对母线开关进行接通与断开，能够实现在线自动维护，减少了对人力的需求。

可选地，所述在线维护组件20包括：

单向放电电路，所述单向放电电路的输入端与所述被测蓄电池组连接，所述单向放电电路的输出端与所述被测蓄电池组对应的直流母线连接；

开关电路，所述开关电路并联于所述单向放电电路的两端；

所述单向放电电路用于在所述开关电路断开时，使所述蓄电池可向直流母线供电；

所述开关电路用于控制所述直流母线向蓄电池供电/停止供电。

在本实施例中，在对蓄电池组进行维护时，系统监控器10输出断路控制信号至蓄电池组对应的开关电路，使蓄电池组与对应的直流母线直接只能通过单向放电电路连接，因此在蓄电池组进行放电时，电能可以通过单向放电电路输出至直流母线，而直流母线不能通过单向放电电路为蓄电池组补充电能。

在蓄电池组未进行维护，或者结束维护时，系统监控器10输出闭合控制信号至蓄电池组对应的开关电路，所述开关电路闭合后将其并联的单向放电电路旁路，使得蓄电池组与直流母线通过开关电路双向导通，充电机能够通过直流母线为蓄电池组进行充电。

可选地，所述开关电路包括并联开关Kd1，所述单向放电电路包括二极管D1，所述所述二极管D1的阳极与所述蓄电池组1的阳极连接，所述二极管D1的阴极与所述直流母线1连接，所述并联开关Kd1并联于所述二极管D1两端。

在对蓄电池组1进行维护时，系统监控器控制在线维护组件1的并联开关Kd1断开，使得充电机1不能为蓄电池组1补充电能。

可选地，所述放电模块30包括：

有源逆变模块，所述有源逆变模块的输入端与所述蓄电池组电连接，所述有源逆变模块的输出端用于接入交流电网，所述有源逆变模块还用于在工作时与所述蓄电池组形成放电回路，并将所述蓄电池组输出的直流电源进行逆变处理后，输出对应的交流电源至所述交流电网。

在本实施例中，有源逆变模块具有至少两个档位的辅助开关Kc，辅助开关Kc包括至少一个输入档A与一个空挡C，其中一所述输入档用于接入一个蓄电池组，且同一时刻只能接通一个输入档，使一个蓄电池组放电，有源逆变模块需要与系统监控器10通信，可采用RS485或CAN等通讯总线进行通讯，有源逆变模块受控于系统监控器10。

在工作时，系统监控器控制辅助开关Kc切到A档位，并且根据蓄电池容量设置好有源逆变器直流端口的恒流放电值，启动有源逆变器使蓄电池组1进行恒流放电。有源逆变模块将蓄电池组输出的直流电源进行逆变处理，输出对应的交流电源回馈到交流电网。当监测到任意单节蓄电池达到放电终止电压或者放电时间到时，系统监控器将控制有源逆变器停止放电，并且将开关Kc切换到C档位，蓄电池组1放电结束。

参照图1至图3，在一实施例中，所述蓄电池组在线维护系统还包括：

电池巡检仪40，所述电池巡检仪40与所述系统监控器10通信连接，并与所述蓄电池组电连接，所述电池巡检仪40用于检测所述蓄电池组的端电压及所述蓄电池组中的各单节电池的电压，并上传至所述系统监控器10；

所述系统监控器还用于根据在所述蓄电池组放电时接收到的蓄电池组中的各单节电池的检测参数和所述蓄电池组的检测参数，并将所述蓄电池组的检测参数与预设电池组参数进行对比，根据对比结果确定所述蓄电池组是否处于正常状态。

在本实施例中，每一蓄电池组配置一台电池巡检仪40，电池巡检仪40需要与系统监控器10通信，可采用RS485或CAN等通讯总线进行通讯，电池巡检仪40受控于系统监控器10，电池巡检仪40在工作时，实时采集蓄电池组的端电压，单节电池电压，充放电电流，并将相应的监测数据实时上传系统监控器10。

可以理解的是，所述各单节电池的检测参数可以为各单节电池的电流、电压或在预设放电时间输出的电量；所述蓄电池组的检测参数可以为蓄电池组在预设放电时间内输出的的电量，也可以为蓄电池组的输出电压下降至预设检测电压时所需要的时间。

以检测预设放电时间蓄电池组内输出的电量为例，系统监控器10检控制放电模块30工作，使得蓄电池组通过放电模块30进行放电，同时电池巡检仪40实时检测蓄电池组内各单节电池的端电压，由于蓄电池组放电为恒流放电，因此系统监控器10可以根据恒流放电值对接收到的输出电压进行积分处理，得到各单节电池在放电维护时消耗的电量，并输出对应的数据至系统监控器10。

从而使系统监控器10将各单节电池消耗的电量进行统计，获得蓄电池组在预设放电时间内消耗的总电量，并将蓄电池组消耗的总电量与预设放电电量进行比较，来确定蓄电池组的工作寿命是否缩短，或电池放电存在问题。若在预设终止电压内，蓄电池组1实际输出的电量不小于预设放电电量，则说明蓄电池组状态正常；若在预设终止电压内，蓄电池组1实际输出的电量小于预设放电电量，则说明蓄电池组状态异常，需要进一步维护。其中，所述预设电量为正常蓄电池组在预设放电时间内应输出的电量值。

参照图1至图3，在一实施例中，所述电力系统还包括与直流母线连接的充电机，所述系统监控器10具体用于在所述蓄电池组满足在线放电维护条件，或者接收到维护指令后，控制所述蓄电池组通过所述放电模块30进行恒流放电前，调节所述充电机的输出电压至预设均充电压，以使所述充电机通过所述直流母线为所述蓄电池组进行均衡充电；以及，

在监测到的所述蓄电池组达到均充结束条件时，调节所述充电机的输出电压至预设浮充电压。

在本实施例中，均充工作原理：以定电流和定时间的方式对电池充电，充电较快。在专业维护人员对电池保养时经常用的充电模式，这种模式还有利于激活电池的化学特性。其中，浮充电压通常设置在2.23～2.29VPC(Volt per Cell)；均充通常设置在2.35～2.47VPC。

浮充工作原理：当电池处于充满状态时，充电器不会停止充电，仍会提供恒定的浮充电压与很小浮充电流供给电池，因为，一旦充电器停止充电，电池会自然地释放电能，所以利用浮充的方式，平衡这种自然放电。

需要说明的是，在浮充电压设置过低时，电池长期处于欠充电状态，可能会存在电池自放电，容量必然损失，并且由于单体电池自放电大小的差异，致使电池的比重、端电压等出现不均衡，投入使用前应对电池进行一次均衡充电，否则，个别电池会进一步发展成落后电池并会导致整组电池不可用。

因此，当系统监控器10监测到系统满足蓄电池组在线维护条件或接受到远程蓄电池维护指令时，系统监控器10将调整被测蓄电池组对应的充电机的输出电压为均充电压，以对被测蓄电池组进行均衡充电，当蓄电池组达到均充结束条件时，系统监控器10调整所述充电机的输出电压为浮充电压。例如，假设被测蓄电池组的输出电压为220VDC，则对应的均衡充电电压为242VDC，浮充充电电压为234VDC。系统监控器10监测到蓄电池组需要进行在线维护，系统监控器10将调整充电机的输出电压为242VDC，对蓄电池组进行均衡充电，当均衡充电结束时，系统监控器10调整充电机的输出电压为234VDC。

参照图1至图3，在一实施例中，所述双向充电模块50还用于在未进行在线维护，且检测到任意一个连接端口的电压低于预设充电电压时，配置端口电压低于预设充电电压的连接端口为输出端口，端口电压未低于预设充电电压端口为输入端口，以对所述电压低于预设充电电压的接入的所述直流母线进行供电。

在本实施例中，所述双向充电模块50中预设有预设充电电压，所述预设充电电压为直流母线的最低要求电压，在检测到任意一个端口的电压值低于直流母线的最低要求电压时，将电压较低的一端设置为输出端，电压较高的一端设置为输入端，从而在电力系统存在蓄电池组及其对应交流电网故障使得直流母线失电时，能够通过正常输出的蓄电池组及交流电网进行供电。

如图2所示，蓄电池组1和蓄电池组2通过双向充电模块实现互为备用，提高直流母线的供电可靠性。假设交流电网1和蓄电池组1同时发生故障，导致直流母线1电压降低时，双向充电模块将自动投入，将端口2设置为输入状态，端口1设置为输出状态，且输出电压设置在直流母线1的要求电压范围内，即充电机2或蓄电池组2通过双向充电模块为直流母线1提供电能，保持直流母线1不会失压，有效提高直流母线的供电可靠性。

本发明还提出一种蓄电池组在线维护的控制方法，应用于所述的蓄电池组在线维护系统中，所述蓄电池组在线维护系统包括系统监控器10、在线维护组件20、双向充电模块50、放电模块30及电池巡检仪40；所述蓄电池组在线维护的控制方法包括：

在所述蓄电池组满足在线维护条件时，控制所述在线维护组件20断开所述直流母线对所述蓄电池组的输出；

在对应的所述在线维护组件20断开时，控制被维护的所述蓄电池组通过所述放电模块30进行恒流放电直至放电结束；以及，

配置所述双向充电模块50与被维护的所述蓄电池组连接的一端为输出端口，所述双向充电模块50与未被维护的所述蓄电池组连接的一端为输入端口，以对被维护的所述蓄电池组进行预充电；

在被维护的所述蓄电池组预充电结束时，控制所述在线维护组件20接通所述直流母线对所述蓄电池组的输出。

在本实施例中，所述在线维护组件20可以包括并联开关Kd1及二极管D1，所述在线维护组件20受控于系统监控器10，在对蓄电池组进行维护时，在线维护组件20中的并联开关会断开，使得被维护的蓄电池组与直流母线之间只能通过二极管D1进行导通，由于二极管具有单向导通的性能，此时被维护的蓄电池组只能单向向直流母线进行供电，而不能使交流电网通过充电机向被维护的蓄电池组充电。如果在蓄电池进行维护时，充电机出现故障使直流母线失压，此时蓄电池组仍然可以通过二极管D1向直流母线供电，维持直流母线所连接的负载的工作状态。

蓄电池组在进行放电维护时，在本实施例中，以放电模块30具体采用有源逆变模块为例，有源逆变模块的输入端与辅助开关Kc的输出端连接，有源逆变模块的输出端可以接入交流电网，将所述蓄电池组输出的直流电源进行逆变处理，输出对应的交流电源至所述交流电网。有源逆变模块在工作时，辅助开关Kc接通与被维护的蓄电池组连接的输入档，使得蓄电池组可通过有源逆变模块向交流电源放电，有源逆变模块将蓄电池组输出的直流电源进行逆变处理，输出对应的交流电源至所述交流电网。且有源逆变模块的输入端具有恒流控制功能，可实现蓄电池组的恒流放电。

而在蓄电池组放电结束时，辅助开关Kc在系统监控器10的控制下打到空挡，有源逆变模块停止工作，被维护的蓄电池组通过双向充电模块50进行预充电，以减少并联开关Kd1闭合时直流母线的高压产生的火花拉弧，避免电流冲击损坏零部件，提升蓄电池组维护的安全性。双向充电模块50在工作时，未被维护的蓄电池组对应的直流母线可通过双向充电模块50给被维护的蓄电池组充电，且双向充电模块50具有限流控制功能，可实现对蓄电池组的预充电。

被维护的蓄电池组在预充电结束后，在线维护组件20中的并联开关Kd1闭合，将二极管D1旁路，使得交流电网能够通过充电机向被维护的蓄电池组进行充电。

本发明还提出一种电力系统，该电力系统包括直流母线、充电机、蓄电池组及上述的蓄电池组在线维护系统，该蓄电池组在线维护系统的具体结构参照上述实施例，由于本电力系统采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种蓄电池组在线维护系统，应用于电力系统，所述电力系统包括直流母线，以及与所述直流母线连接的蓄电池组，其特征在于，所述蓄电池组在线维护系统包括：

在线维护组件，所述在线维护组件串联于所述蓄电池组与直流母线之间，用于控制所述直流母线向蓄电池组供电/停止供电，以及始终保持蓄电池组可向直流母线供电；

放电模块，所述放电模块的输入端与所述蓄电池组电连接，用于在工作时与所述蓄电池组形成放电回路，以使所述蓄电池组放电；

双向充电模块，所述双向充电模块具有两个连接端口，每一所述连接端口用于接入一个所述蓄电池组；

系统监控器，所述系统监控器分别与所述放电模块及所述双向充电模块通信连接，并与所述在线维护组件的控制端电连接，所述系统监控器用于在蓄电池组满足在线维护条件或在接收到维护指令时，控制所述在线维护组件断开直流母线向蓄电池的输出，并控制所述放电模块连通与所述蓄电池组之间的放电回路；所述放电模块还用于在检测到所述直流母线的电压低于预设母线低压时，控制所述放电模块停止工作，以使所述蓄电池组停止放电；

在蓄电池组满足放电结束条件时，控制所述双向充电模块通过另一段直流母线对所述蓄电池组进行预充电，并在预充电结束时控制所述在线维护组件中的开关电路闭合。

2.如权利要求1所述的蓄电池组在线维护系统，其特征在于，所述在线维护组件包括：

单向放电电路，所述单向放电电路的输入端与所述被测蓄电池组连接，所述单向放电电路的输出端与所述被测蓄电池组对应的直流母线连接；

开关电路，所述开关电路并联于所述单向放电电路的两端；

所述单向放电电路用于在所述开关电路断开时，使所述蓄电池可向直流母线供电；

所述开关电路用于控制所述直流母线向蓄电池供电/停止供电。

3.如权利要求1所述的蓄电池组在线维护系统，其特征在于，所述放电模块包括：

有源逆变模块，所述有源逆变模块的输入端与所述蓄电池组电连接，所述有源逆变模块的输出端用于接入交流电网，所述有源逆变模块还用于在工作时与所述蓄电池组形成放电回路，并将所述蓄电池组输出的直流电源进行逆变处理后，输出对应的交流电源至所述交流电网。

4.如权利要求1所述的蓄电池组在线维护系统，其特征在于，所述蓄电池组在线维护系统还包括：

电池巡检仪，所述电池巡检仪与所述系统监控器通信连接，并与所述蓄电池组电连接，所述电池巡检仪用于检测所述蓄电池组中的各单节电池的参数，并上传至所述系统监控器；

所述系统监控器还用于根据在所述蓄电池组放电时接收到的蓄电池组中的各单节电池的检测参数和所述蓄电池组的检测参数，并将所述检测参数与预设参数进行对比，根据对比结果确定所述蓄电池组是否处于正常状态。

5.如权利要求4所述的蓄电池组在线维护系统，所述电力系统还包括与直流母线连接的充电机，其特征在于，所述系统监控器具体用于在所述蓄电池组满足在线放电维护条件，或者接收到维护指令后，控制所述蓄电池组通过所述放电模块进行恒流放电前，调节所述充电机的输出电压至预设均充电压，以使所述充电机通过所述直流母线为所述蓄电池组进行均衡充电；以及在监测到的所述蓄电池组达到均充结束条件时，调节所述充电机的输出电压至预设浮充电压。

6.如权利要求5所述的蓄电池组在线维护系统，其特征在于，所述双向充电模块还用于在未进行在线维护，且检测到任意一个连接端口的电压低于预设充电电压时，配置端口电压低于预设充电电压的连接端口为输出端口，端口电压未低于预设充电电压端口为输入端口，以对所述电压低于预设充电电压的接入的所述直流母线进行供电。

7.一种电力系统，其特征在于，包括直流母线、充电机、蓄电池组及如权利要求1至6任意一项所述蓄电池组在线维护系统。

8.一种蓄电池组在线维护的控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1至6任意一项所述蓄电池组在线维护系统中，所述蓄电池组在线维护系统包括系统监控器、在线维护组件、双向充电模块、放电模块及电池巡检仪；所述蓄电池组在线维护的控制方法包括：

在所述蓄电池组满足在线维护条件时，控制所述在线维护组件断开所述直流母线对所述蓄电池组的输出；

在对应的所述在线维护组件断开时，控制被维护的所述蓄电池组通过所述放电模块进行恒流放电直至放电结束；以及，

配置所述双向充电模块与被维护的所述蓄电池组连接的一端为输出端口，所述双向充电模块与未被维护的所述蓄电池组连接的一端为输入端口，以对被维护的所述蓄电池组进行预充电；

在被维护的所述蓄电池组预充电结束时，控制所述在线维护组件接通所述直流母线对所述蓄电池组的输出。