CN117790939A - 一种蓄电池在线整组修复和能量保障装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种蓄电池在线整组修复和能量保障装置和方法，属于蓄电池技术领域，解决修复装置工作时产生的纹波对设备和周围环境的纹波干扰问题。装置包括核心控制处理单元分时控制恒流源功放单元生成施加至各单体电池的高频复合谐波电流；电池复合谐波高频阻抗测量单元采集与高频复合谐波电流信号相对应的各单体电池的高频电压值并提供给核心控制处理单元；核心控制处理单元基于高频复合谐波电流和高频电压值计算各单体电池的高频阻抗，基于其他单体电池的高频阻抗之和以及高频频率计算并更新滤波电容值；同步滤波网络单元实时接通与电容值相匹配的滤波电容器以进行纹波干扰滤波。通过匹配整组电池阻抗的滤波网络单元实时滤除纹波干扰。

Description

一种蓄电池在线整组修复和能量保障装置和方法

技术领域

本发明涉及蓄电池技术领域，尤其涉及一种蓄电池在线整组修复和能量保障装置和方法。

背景技术

铅酸蓄电池是一种电极主要由铅及其氧化物制成，电解液是硫酸溶液的一种蓄电池。但铅酸蓄电池使用寿命短是主要短板，彻底解决铅酸蓄电池因为硫化原因导致的使用寿命短、容量下降快的致命缺陷成为蓄电池能量保障技术的一个主要研究方向。

铅酸蓄电池的失效跟生成工艺、使用方式、环境等因素都有很大关系。电池的失效是失水伴随硫化造成电池内阻增加，电池受容性降低后充电过程产生热，从而加速失水和硫化，到一定程度后电解液密度过高出现极板软化、腐蚀、鼓包直至电池报废，因此硫化(硫酸铅结晶)是导致电池失效的根本原因。

蓄电池硫化的原因包括以下不正常使用：大电流放电、小电流深度放电、充电不及时、长期搁置以及长时间浮充条件下不放电。

铅酸蓄电池工作在放电状态时在电解液中会形成硫酸铅，当硫酸铅的浓度达到一定的阈值时就会发生结晶，结晶后的硫酸铅不能再参与到循环反应中，从而造成铅酸蓄电池容量下降。

铅酸蓄电池广泛应用于电力、军事、交通、通信、金融行业的电力储能、数据中心和基站以及恶劣环境下运行的各类设备的备用电源，蓄电池人工维护费用高昂，因此对电池的在线维护和通过除硫延长寿命有广泛的市场和技术需求；铅酸蓄电池的在线维护除硫技术在绿色环保发展和社会能源节约方面有着巨大的市场空间和深远社会经济意义。

目前常用的维修铅酸蓄电池硫化的方法为高频振谐修复，即通过产生高频共振电流与已经硫化的硫酸铅晶体产生共振，从而击碎硫酸铅结晶，以使硫酸铅晶体可以重新参与到循环反应中，最终达到恢复蓄电池容量的目的。

按照原子物理学和固体物理学的原理，硫离子具有5个不同的能级状态，通常处于亚稳定能级状态的离子趋向于迁落到最稳定的共价键能级而存在。在最低能级(即共价键能级状态)，硫以包含8个原子的环形分子形式存在，这8个原子的环形分子模式是一种稳定的组合，难以被打碎，形成电池的不可拟硫酸盐化——硫化。多次发生这样的情况，就形成一层类似于绝缘层的硫酸铅结晶。

要打碎这些硫酸盐层的束缚，要提升原子的能级到一定的程度，这时候在外层原子加带的电子被激活到下一个更高的能带，使原子之间解除束缚。每一个特定的能级都有唯一的谐振频率，必须提供给一些能量，才能够使得被激活的分子迁移到更高的能级状态，太低的能量无法达到跃迁所需要得能量要求，但是过高的能量会使已经脱离束缚而跃迁的原子处于不稳定状态，又回落到原来的能级。因此，必须通过多次谐振，使其脱离束缚，达到最活跃的能级状态而又没有回落的原来的能级，这样，就转化为溶解于电解液的自由离子，而参与电化学反应。

在修复铅酸蓄电池时，不同硫酸铅晶粒尺寸的晶体，其对应的共振频率也会不同。如果采用前沿陡峭的脉冲电流，利用傅立叶级数进行频率分析可以知道脉冲会产生丰富的谐波成分，其低频部分振幅大，高频部分振幅小。这样，大硫酸铅结晶获得的能量大，小硫酸铅结晶获得的能量小。高频振荡波形修复保养技术原理就是通过运用高频振荡波形能量冲击硫酸铅粗晶粒，使其脉冲频率与硫酸铅结晶体固有频率产生共振，当能量足够时，把蓄电池在实际使用环境下通过充电无法还原的硫酸铅晶体击碎溶解于硫酸电解液，重新参与化学反应，从而延长电池使用寿命，提高电源系统的安全可靠性。

现有在线蓄电池整组修复过程中，采用的是将高频振荡波形施加到正在运行的电池组上面，为达到修复目的，高频振荡波形需要具备特征1.足够的能量，2.丰富的频率特性。高频振荡因为其固有的波形特征原因，不可避免地会产生电磁纹波，对连接在电池回路上的其他设备的产生运行安全隐患。

为降低纹波干扰对运行设备和环境的影响，传统的降低纹波干扰技术是通过在设备上增加滤波电路来降低纹波影响，但由于前述特征，高频振荡脉冲波形会由不同频率和幅值的波形组成，其低频部分振幅大，高频部分振幅小。这样，才能保证大硫酸铅结晶获得的能量大，小硫酸铅结晶获得的能量小。传统的滤波电路采用固定的滤波电容来进行滤波存在一定的不足：1.高频振荡波形频率前后不同，采用相同的电容不能滤除所有的纹波；2.电池在修复过程中，阻抗在不断的变化，固定的电容不能实现针对不同阻抗情况下的纹波进行滤波。3.依靠电池的固定的直流阻抗不能真实反映电池在高频修复时的高频阻抗，因此选择的滤波电容达不到实际的滤波效果。不适应变化的频率和变化的高频阻抗的单纯的滤波电路，不能完全过滤脉冲波形产生的纹波。因此，如何对当前采用高频振荡波形进行电池除硫的修复技术而衍生的对系统的纹波干扰进行滤除，是制约在线维护技术推广发展的一个关键技术瓶颈，也间接造成了大量的蓄电池资源不能发挥百分百的作用和维护维修费用高昂的结果，与当前绿色环保和能源节约的社会发展思想相悖。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种蓄电池在线整组修复和能量保障装置，用以解决现有蓄电池在线修复和能量保障电路工作时产生的纹波对连接在电池组上运行的设备和周围环境的纹波干扰的问题。

一方面，本发明实施例提供了一种蓄电池在线整组修复和能量保障装置，包括：核心控制处理单元，用于分时控制恒流源功放单元生成施加至整组电池单元中各单体电池的高频复合谐波电流；电池复合谐波高频阻抗测量单元，用于采集与所述高频复合谐波电流相对应的各单体电池的高频电压值并提供给所述核心控制处理单元；所述核心控制处理单元，还用于基于所述高频复合谐波电流和所述高频电压值计算所述整组电池单元中各单体电池的高频阻抗，基于所述整组电池单元中除当前正在修复的单体电池之外其他单体电池的高频阻抗之和以及高频频率计算滤波电容值以实时更新存储器中的滤波电容值，其中，所述滤波电容值在所述整组电池单元的修复过程中随各单体电池的高频阻抗变化而变化；以及同步滤波网络单元，用于基于所述核心控制处理单元的控制，实时接通所述同步滤波网络单元中与所述电容值相匹配的滤波电容器以进行纹波干扰滤波。

上述技术方案的有益效果如下：蓄电池能量在线维护装置，既要通过高频复合谐波实现对电池的修复和保养，又要防止高频复合谐波对环境和接入电池的其他电路和电气设备产生纹波干扰影响，因此在设计上需要综合考虑；整组电池单元由各个单体电池组合而成，如果施加单一的高频复合谐波对整组电池同时进行修复和维护，则此波形会同时施加到外部电路上形成纹波干扰，如果加上滤波电容，又会削弱波形信号强度，达不到修复效果，这是一对矛盾。因此本装置分时对整组电池中的各个单体电池进行修复和保养，对单体电池进行高频复合谐波修复，同时通过匹配整组电池阻抗的滤波网络单元对高频复合谐波产生的纹波干扰进行滤波处理，实现了对单体电池的修复保养和对整组电池对外的滤波的统一设计思路和原则。

基于上述装置的进一步改进，所述核心控制处理单元，用于在首个修复周期的首个修复循环内，基于所述整组电池单元中除当前正在修复的单体电池之外其他单体电池的默认高频阻抗之和以及高频频率计算初始电容值并将所述初始电容值存储在存储器中作为滤波电容值，其中，多个修复周期包括首个修复周期和后续修复周期，每个修复周期包括首个修复循环和后续修复循环。

基于上述装置的进一步改进，所述核心控制处理单元用于在对所述单体电池K修复时通过以下公式计算不同高频频率相对应的滤波电容值：

C1＝1/(2π*Rkn-1*F1)；

C2＝1/(2π*Rkn-1*F2)；

C3＝1/(2π*Rkn-1*F3)；

其中，Rkn-1表示所述整组电池单元中除当前正在修复的单体电池K之外其他单体电池的高频阻抗之和，Rkn-1＝(R1+......+RN)-RK，F1、F2和F3分别为所述高频复合谐波电流信号包含的3种高频频率，其中，F1＝7kHz；F2＝8.5kHz；F3＝10kHz。

基于上述装置的进一步改进，所述核心控制处理单元的PWM输出接口连接至所述恒流源功放单元的输入端，所述恒流源功放单元基于所述PWM信号生成高频复合谐波电流，以及通过所述恒流源功放单元的正向输出端和负向输出端分别输出正向高频复合谐波电流I+和负向高频复合谐波电流I-。

基于上述装置的进一步改进，所述整组电池单元包括N个单体电池和N对电池选择开关，每对电池选择开关用于根据所述核心控制处理单元提供的开关控制信号接通所述N个单体电池中的一个单体电池，其中，所述恒流源功放单元的正向输出端和负向输出端连接至所述N对电池选择开关中每对电池选择开关的一端；所述每对电池选择开关的另一端连接至对应的一个单体电池的正极和负极；以及所述核心控制处理单元经由N个开关控制信号接口B分别连接至所述N对电池选择开关的控制端，其中，在每个修复周期内分别经由所述N个开关控制信号接口B将第一开关控制信号至第N开关控制信号分时提供给所述N对电池选择开关的控制端。

基于上述装置的进一步改进，所述电池复合谐波高频阻抗测量单元包括运算放大器、第一电阻器、第二电阻器、第三电阻器、第一电容器、第二电容器、第三电容器和稳压器，其中，所述运算放大器的反向输入端经由所述第一电阻器连接至所述第一电容器的一端，所述第一电容器的另一端连接至所述恒流源功放单元的正向输出端；所述运算放大器的正向输入端经由所述第二电阻器连接至第二节点，所述第二节点连接至参考电压端并连接至所述第二电容器的一端，所述第二电容器的另一端连接至所述恒流源功放单元的负向输出端；所述运算放大器的输出端经由第三电阻器连接至所述运算放大器的反向输入端，连接至所述核心控制处理单元的模拟量采集接口以及经由稳压二极管接地；所述运算放大器的正极电源端经由第三电容器接地并连接正向电压源，以及所述运算放大器的负极电源端接地。

基于上述装置的进一步改进，所述同步滤波网络单元设置在多层高速线路板中，所述同步滤波网络单元包括多个电容器和多个高频电子开关，所述多个电容器包括m个uF级别的电容器、m个nF级别的电容器和m个pF级别的电容器，其中，每个电容器通过多个高频电子开关中的一个高频电子开关接入滤波系统。

基于上述装置的进一步改进，所述多个高频电子开关为3m个高频电子开关，所述3m个高频电子开关根据开关控制信号A接通所述同步滤波网络单元中与所述电容值相匹配的电容器，其中，所述3m个高频电子开关的一端分别连接至对应的3m个电容器的一端，所述3m个电容器的另一端均连接至所述整组电池单元的正极输出端并连接至外部用电设备的正极端；所述3m个高频电子开关的另一端均连接至所述整组电池单元的负极输出端并连接至外部用电设备的负极端；所述3m个高频电子开关的控制端分别连接至所述核心控制处理单元的3m个开关控制信号接口A，其中所述核心控制处理单元基于存储在存储器中的电容值生成开关控制信号A，并且所述开关控制信号A经由所述3m个开关控制信号接口A提供给对应的3m个高频电子开关。

另一方面，本发明实施例提供了一种蓄电池在线整组修复和能量保障方法，包括：在每个修复周期内通过核心控制处理单元分时控制恒流源功放单元生成施加至整组电池单元中各单体电池的高频复合谐波电流信号；通过电池复合谐波高频阻抗测量单元在每个修复周期内采集与所述高频复合谐波电流信号相对应的各单体电池的高频电压值并将所述高频电压值提供给核心控制处理单元，通过所述核心控制处理单元基于所述高频复合谐波电流信号和所述高频电压值，计算所述整组电池单元中各单体电池的高频阻抗，其中，多个修复周期包括首个修复周期和后续修复周期，所述每个修复周期包括首个修复循环和后续修复循环；在首个修复周期的后续修复循环内以及后续修复周期内，通过所述核心控制处理单元基于所述整组电池单元中除当前正在修复的单体电池之外其他单体电池的高频阻抗之和以及高频频率计算滤波电容值并实时更新存储在存储器中的滤波电容值，其中，在首个修复周期的首个修复循环内，基于所述整组电池单元中除当前正在修复的单体电池之外其他单体电池的默认高频阻抗之和以及高频频率计算初始电容值并将所述初始电容值存储在存储器中作为滤波电容值，所述滤波电容值在所述整组电池单元的修复过程中随各单体电池的高频阻抗变化而变化；以及在首个修复周期的后续修复循环内以及后续修复周期内，通过所述核心控制处理单元实时接通同步滤波网络单元中与所述滤波电容值相匹配的滤波电容器以进行纹波干扰滤波。

基于上述方法的进一步改进，蓄电池在线整组修复和能量保障方法还包括：通过电池选择开关分时对所述整组电池单元中各个单体电池施加高频复合谐波电流，其中，将所述高频复合谐波电流施加在单体电池上单独成为一个回路，同时将所述高频复合谐波电路信号作为一个信号源，通过所述整组电池单元的其他N-1个单体电池的高频阻抗对外部电路和环境生成对外辐射干扰的纹波干扰源回路，既能对所述整组电池单元中各单体电池进行修复，又能利用所述整组电池单元中其他单体电池的阻抗匹配滤波电容器进行纹波干扰抑制。

与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

1、蓄电池能量在线维护装置，既要通过高频复合谐波实现对电池的修复和保养，又要防止高频复合谐波对环境和接入电池的其他电路和电气设备产生纹波干扰影响，因此在设计上需要综合考虑；整组电池单元由各个单体电池组合而成，如果施加单一的高频复合谐波对整组电池同时进行修复和维护，则此波形会同时施加到外部电路上形成纹波干扰，如果加上滤波电容，又会削弱波形信号强度，达不到修复效果，这是一对矛盾。因此本装置分时对整组电池中的各个单体电池进行修复和保养，对单体电池进行高频复合谐波修复，同时通过匹配整组电池阻抗的滤波网络单元对高频复合谐波产生的纹波干扰进行滤波处理，实现了对单体电池的修复保养和对整组电池对外的滤波的统一设计思路和原则。

2、通过对整组电池中的各个电池的复合谐波高频阻抗进行测量，得出各单体电池进行高频复合谐波修复时的高频阻抗，为装置进行抑制纹波干扰提供对应的复合谐波高频阻抗，而非电池静态下的电池直流电阻，确保装置通过阻容滤波将纹波干扰抑制到国家标准以下，解决了铅酸蓄电池在线维护产生的纹波干扰影响的技术难题。

3、区别于传统的固定的阻容滤波匹配电路，通过同步滤波网络单元，可以根据电池复合谐波高频阻抗的变化，动态地匹配滤波电容值，达到最优的抑制纹波的效果。

4、实现铅酸蓄电池在线维护和复合谐波高频阻抗的同步进行，简化复杂的电池阻抗测试电路，通过分时电池修复和分周期动态阻抗测量方法，通过整组电池的自身阻抗匹配动态变化的滤波电容，实现对高频复合谐波的对外纹波干扰的抑制，将整组电池的纹波干扰降低到一个极低的水平。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为根据本发明实施例的蓄电池在线整组修复和能量保障装置的框图；

图2A和图2B分别为根据本发明实施例的蓄电池在线整组修复和能量保障装置的工作原理示图和等效分析电路图；

图3为根据本发明实施例的电池复合谐波高频阻抗测量原理的电路示意图；

图4为根据本发明实施例的电池复合谐波高频阻抗测量单元的电路示意图；

图5为根据本发明实施例的蓄电池在线整组修复和能量保障装置的同步滤波原理的电路示意图；

图6为根据本发明实施例的高频复合谐波电流波形图；以及

图7为根据本发明实施例的蓄电池在线整组修复和能量保障方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

本发明的一个具体实施例，参考图1，公开了一种蓄电池在线整组修复和能量保障装置包括：核心控制处理单元100，用于分时控制恒流源功放单元130生成施加至整组电池单元140中各单体电池的高频复合谐波电流；电池复合谐波高频阻抗测量单元110，用于采集与高频复合谐波电流相对应的各单体电池的高频电压值并提供给核心控制处理单元100；核心控制处理单元100还用于基于高频复合谐波电流和高频电压值计算整组电池单元140中各单体电池的高频阻抗，基于整组电池单元140中除当前正在修复的单体电池之外其他单体电池的高频阻抗之和以及高频频率计算滤波电容值以实时更新存储器中的滤波电容值，其中，滤波电容值在整组电池单元140的修复过程中随各单体电池的高频阻抗变化而变化；以及同步滤波网络单元120，用于基于核心控制处理单元100的控制，实时接通同步滤波网络单元120中与电容值相匹配的滤波电容器以进行纹波干扰滤波。

与现有技术相比，本实施例提供的蓄电池在线整组修复和能量保障装置中，蓄电池能量在线维护装置，既要通过高频复合谐波实现对电池的修复和保养，又要防止高频复合谐波对环境和接入电池的其他电路和电气设备产生纹波干扰影响，因此在设计上需要综合考虑；整组电池单元由各个单体电池组合而成，如果施加单一的高频复合谐波对整组电池同时进行修复和维护，则此波形会同时施加到外部电路上形成纹波干扰，如果加上滤波电容，又会削弱波形信号强度，达不到修复效果，这是一对矛盾。因此本装置分时对整组电池中的各个单体电池进行修复和保养，对单体电池进行高频复合谐波修复，同时通过匹配整组电池阻抗的滤波网络单元对高频复合谐波产生的纹波干扰进行滤波处理，实现了对单体电池的修复保养和对整组电池对外的滤波的统一设计思路和原则。

下文中，将参考图1至图6，对根据本发明实施例的蓄电池在线整组修复和能量保障装置进行详细说明。蓄电池在线整组修复和能量保障装置包括：核心控制处理单元100、电池复合谐波高频阻抗测量单元110、同步滤波网络单元120、恒流源功放单元130和整组电池单元140。

参考图1和图3，核心控制处理单元100用于在每个修复周期内分时控制恒流源功放单元130生成施加至整组电池单元140中各单体电池的高频复合谐波电流。具体地，恒流源功放单元130，经由核心控制处理单元100的PWM输出接口连接至恒流源功放单元130的输入端，恒流源功放单元130基于PWM信号生成高频复合谐波电流，以及通过恒流源功放单元130的正向输出端和负向输出端分别输出正向高频复合谐波电流I+和负向高频复合谐波电流I-。多个修复周期包括首个修复周期和后续修复周期，每个修复周期包括首个修复循环和后续修复循环。

参考图1和图4，电池复合谐波高频阻抗测量单元110用于在每个修复周期内，采集与高频复合谐波电流相对应的各单体电池的高频电压值并提供给核心控制处理单元100。电池复合谐波高频阻抗测量单元110包括运算放大器U12A、第一电阻器R1、第二电阻器R2、第三电阻器R3、第一电容器C1、第二电容器C2、第三电容器C3和稳压器VD1。

具体地，运算放大器U12A的反向输入端2经由第一电阻器R1连接至第一电容器C1的一端，第一电容器C1的另一端连接至恒流源功放单元130的正向输出端。运算放大器U12A的正向输入端3经由第二电阻器R2连接至第二节点，第二节点连接至参考电压端V1.25并连接至第二电容器C2的一端，第二电容器C2的另一端连接至恒流源功放单元130的负向输出端。运算放大器U12A的输出端1经由第三电阻器R3连接至运算放大器U12A的反向输入端，连接至核心控制处理单元100的模拟量采集接口以及经由稳压二极管VD1接地。运算放大器U12A的正极电源端经由第三电容器C3接地并连接正向电压源AVCC，以及运算放大器U12A的负极电源端接地。

参考图1和图3，核心控制处理单元100用于在每个修复周期内基于高频复合谐波电流和高频电压值计算整组电池单元140中各单体电池的高频阻抗。核心控制处理单元100用于在首个修复周期的后续修复循环内以及后续修复周期内，基于整组电池单元140中除当前正在修复的单体电池之外其他单体电池的高频阻抗之和以及高频频率计算滤波电容值以实时更新存储器中的滤波电容值，其中，滤波电容值在整组电池单元140的修复过程中随各单体电池的高频阻抗变化而变化。此外，核心控制处理单元100用于在首个修复周期的首个修复循环内，基于整组电池单元140中除当前正在修复的单体电池之外其他单体电池的默认高频阻抗之和以及高频频率计算初始电容值并将初始电容值存储在存储器中作为滤波电容值。

具体地，核心控制处理单元110用于在对单体电池K修复时通过以下公式计算不同高频频率相对应的滤波电容值C1、C2和C3：

C1＝1/(2π*Rkn-1*F1)；

C2＝1/(2π*Rkn-1*F2)；

C3＝1/(2π*Rkn-1*F3)；

其中，Rkn-1表示整组电池单元140中除当前正在修复的单体电池K之外其他单体电池的高频阻抗之和，Rkn-1＝(R1+......+RN)-RK，F1、F2和F3分别为高频复合谐波电流信号包含的3种高频频率，其中，F1＝7kHz；F2＝8.5kHz；F3＝10kHz。

整组电池单元140包括N个单体电池和N对电池选择开关K1、K2、…、KN，每对电池选择开关用于根据核心控制处理单元100提供的开关控制信号接通N个单体电池中的一个单体电池。具体地，恒流源功放单元130的正向输出端和负向输出端连接至N对电池选择开关K1、K2、…、KN中每对电池选择开关的一端；每对电池选择开关的另一端连接至对应的一个单体电池的正极和负极；以及核心控制处理单元100经由N个开关控制信号接口B分别连接至N对电池选择开关的控制端，其中，在每个修复周期内分别经由N个开关控制信号接口B将第一开关控制信号至第N开关控制信号分时提供给N对电池选择开关的控制端。

同步滤波网络单元120用于在首个修复周期的后续修复循环内及后续修复周期内基于核心控制处理单元100的控制，实时接通同步滤波网络单元120中与电容值相匹配的滤波电容器以进行纹波干扰滤波。同步滤波网络单元120设置在多层高速线路板中，同步滤波网络单元120包括多个电容器和多个高频电子开关，多个电容器包括m个uF级别的滤波电容器、m个nF级别的滤波电容器和m个pF级别的滤波电容器，其中，每个电容器通过多个高频电子开关中的一个高频电子开关接入滤波系统。

多个高频电子开关为3m个高频电子开关，3m个高频电子开关根据开关控制信号A接通同步滤波网络单元120中与电容值相匹配的滤波电容器。3m个高频电子开关的一端分别连接至对应的3m个电容器的一端，3m个电容器的另一端均连接至整组电池单元的正极输出端并连接至外部用电设备的正极端；3m个高频电子开关的另一端均连接至整组电池单元的负极输出端并连接至外部用电设备的负极端；3m个高频电子开关的控制端分别连接至核心控制处理单元的3m个开关控制信号接口A，其中核心控制处理单元100基于存储在存储器中的电容值生成开关控制信号A，并且开关控制信号A经由3m个开关控制信号接口A提供给对应的3m个高频电子开关。

本发明的另一个具体实施例，公开了蓄电池在线整组修复和能量保障方法包括：在步骤S701中，在每个修复周期内通过核心控制处理单元分时控制恒流源功放单元生成施加至整组电池单元中各单体电池的高频复合谐波电流信号；在步骤S702中，通过电池复合谐波高频阻抗测量单元在每个修复周期内采集与高频复合谐波电流信号相对应的各单体电池的高频电压值并将高频电压值提供给核心控制处理单元，通过核心控制处理单元基于高频复合谐波电流信号和高频电压值，计算整组电池单元中各单体电池的高频阻抗，其中，多个修复周期包括首个修复周期和后续修复周期，每个修复周期包括首个修复循环和后续修复循环；在步骤S703中，在首个修复周期的后续修复循环内以及后续修复周期内，通过核心控制处理单元基于整组电池单元中除当前正在修复的单体电池之外其他单体电池的高频阻抗之和以及高频频率计算滤波电容值并实时更新存储在存储器中的滤波电容值，其中，在首个修复周期的首个修复循环内，基于整组电池单元中除当前正在修复的单体电池之外其他单体电池的默认高频阻抗之和以及高频频率计算初始电容值并将初始电容值存储在存储器中作为滤波电容值，滤波电容值在整组电池单元的修复过程中随各单体电池的高频阻抗变化而变化；以及在步骤S704中，在首个修复周期的后续修复循环内以及后续修复周期内，通过核心控制处理单元实时接通同步滤波网络单元中与滤波电容值相匹配的滤波电容器以进行纹波干扰滤波。

蓄电池在线整组修复和能量保障方法还包括：通过电池选择开关分时对整组电池单元中各个单体电池施加高频复合谐波电流，其中，将高频复合谐波电流施加在单体电池上单独成为一个回路，同时将高频复合谐波电路信号作为一个信号源，通过整组电池单元的其他N-1个单体电池的高频阻抗对外部电路和环境生成对外辐射干扰的纹波干扰源回路，既能对整组电池单元中各单体电池进行修复，又能利用整组电池单元中其他单体电池的阻抗匹配滤波电容器进行纹波干扰抑制。

下文中，参考图1至图7，以具体实例的方式，对根据本发明实施例的蓄电池在线整组修复和能量保障装置和方法进行详细说明。

参考图1，本发明实施例提供了蓄电池在线整组修复和能量保障装置包括核心控制处理单元，电池复合谐波高频阻抗测量单元，同步滤波网络单元，恒流源功放单元，整组电池单元。首先核心控制处理单元分时控制通过恒流源功放单元对整组电池单元中的一个单体电池施加高频复合谐波电流信号进行除硫修复，核心控制处理单元同步启动电池复合谐波高频阻抗测量单元采集高频电流信号对应的高频电压值，核心控制处理单元根据施加的高频电流值和其对应的高频电压值，计算处理得出本单体电池的高频阻抗。通过对整组电池单元中各个单体电池一次修复循环会得出整组电池中各个单体电池的高频信号阻抗，紧接着下一次修复循环时，除继续进行上面的高频电流信号施加和高频信号阻抗测量外，同步投入同步滤波网络单元对高频信号对外的输出纹波进行滤波处理，同步滤波电容容量选择，是核心控制处理单元根据除当前进行高频电流信号修复的电池之外的其他的电池阻阻抗之合和高频频率结合进行计算后匹配得出的电容值，通过控制同步滤波网络单元接通相对应电容值接入滤波电路进行滤波，达到整体产生的纹波低于国家标准要求的纹波输出范围的电路设计效果。核心控制处理单元持续进行上述操作，分时控制向整组电池的所有电池施加高频复合谐波电流信号进行修复并同时进行同步滤波，直至完成整体的修复和能量保障效果和理想的低纹波输出。

上述技术方案的有益效果如下：蓄电池能量在线维护装置，既要通过高频复合谐波实现对电池的修复和保养，又要防止高频复合谐波对环境和接入电池的其他电路和电气设备产生纹波干扰影响，因此在设计上需要综合考虑；整组电池单元由各个单体电池组合而成，如果施加单一的高频复合谐波对整组电池同时进行修复和维护，则此波形会同时施加到外部电路上形成纹波干扰，如果加上滤波电容，又会削弱波形信号强度，达不到修复效果，这是一对矛盾。因此本装置分时对整组电池中的各个单体电池进行修复和保养，对单体电池进行高频复合谐波修复，同时通过匹配整组电池阻抗的滤波网络单元对高频复合谐波产生的纹波干扰进行滤波处理，实现了对单体电池的修复保养和对整组电池对外的滤波的统一设计思路和原则。

整组电池单元由N个单体电池组合而成，装置对脉冲修复电路和纹波干扰电路进行了等效分析，进行了电池修复保养和纹波干扰滤除双回路电路分析设计，装置通过电池选择开关分时对整组电池中的各个单体电池进行施加高频复合谐波电流信号的修复和保养，脉冲修复电路的高频复合谐波电流信号施加在单体电池上单独成为一个回路，同时该高频复合谐波信号作为一个信号源，通过整组电池的其他N-1个单体电池的阻抗对外部电路和环境生成一个对外辐射干扰的纹波干扰源回路。基于电池修复保养和纹波干扰滤除双回路电路分析设计，即保证了对电池组中各单体电池的修复和保养，又利用了电池组中其他单体电池的阻抗匹配滤波电容实现了纹波干扰抑制。

传统的电池静态阻抗是对应的电池自身的直流静态阻抗，而对高频复合谐波进行滤波时的动态高频阻抗不同于直流静态阻抗，采用直流静态阻抗匹配滤波电容达不到理想的滤波效果。本装置阻抗测试是动态的高频阻抗测试，而非常态下的静态阻抗。核心控制单元根据动态的高频阻抗配备对应的滤波电容，达到理想的滤波效果。

高频动态阻抗的测量是在施加高频复合谐波时同步测试的高频电压值，核心控制单元换算得出的高频阻抗；本装置不需增加额外的测试电路，阻抗测试与电池维护同步进行。

同步滤波网络单元由不同量级容量的滤波电容组成，包括uF、nF、pF级别的一系列电容；各个电容通过高频电子开关接入滤波系统，高频电子开关的响应时间至少3倍于对应的高频复合谐波频率，保证高频复合谐波施加与滤波电容的施加同步响应进行。滤波网络单元采用多层高速线路板设计，降低高频开关导通时的干扰。

由于铅酸蓄电池的阻抗增加或减小，不是突变发生的，是一个长期积累的效果，因此，为节省能量，高频动态阻抗的测量是分一定的周期(例如每96小时)进行的，在一次测量过程中对整组电池单元中的各单体电池完成动态阻抗测量后，作为本周期滤波网络单元的电容投入的选择依据。

装置的各单体电池与功放单元、各单体电池与电池复合谐波高频阻抗测量单元的连接均是通过独立的可控制的电子开关连接，各单体电池在不投入修复或阻抗测试时与功放单元和电池复合谐波高频阻抗测量单元完全断开，最大程度地降低了修复系统静态运行对环境和连接到电池上的其他设备的干扰影响。

现有在线蓄电池整组修复过程中，采用的是将高频振荡波形施加到正在运行的电池组上面，为达到修复目的，高频振荡波形需要具备特征1.足够的能量，2.丰富的频率特性。高频振荡因为其固有的波形特征原因，不可避免地会产生电磁纹波，对连接在电池回路上的其他设备的产生运行安全隐患。

为降低纹波干扰对运行设备和环境的影响，传统的降低纹波干扰技术是通过在设备上增加滤波电路来降低纹波影响，但由于前述特征，高频振荡脉冲波形会由不同频率和幅值的波形组成，其低频部分振幅大，高频部分振幅小。这样，才能保证大硫酸铅结晶获得的能量大，小硫酸铅结晶获得的能量小。传统的滤波电路采用固定的滤波电容来进行滤波存在一定的不足：1、高频复合谐波波形频率前后不同，采用相同的电容不能滤除所有的纹波；2、电池在修复过程中，阻抗在不断的变化，固定的电容不能实现针对不同阻抗情况下的纹波进行滤波；3、依靠电池的固定的直流阻抗不能真实反映电池在高频修复时的高频阻抗，因此选择的滤波电容达不到实际的滤波效果。

不适应变化的频率和变化的高频阻抗的单纯的滤波电路，不能完全过滤脉冲波形产生的纹波。因此，如何对当前采用高频振荡波形进行电池除硫的修复技术而衍生的对系统的纹波干扰进行滤除，是制约在线维护技术推广发展的一个关键技术瓶颈，也间接造成了大量的蓄电池资源不能发挥百分百的作用和维护维修费用高昂的结果，与当前绿色环保和能源节约的社会发展思想相悖。

本发明的一个具体实施例，旨在提供一种动态纹波抑制的蓄电池在线整组修复和能量保障的电路和方法，用以解决现有蓄电池在线修复和能量保障电路工作时产生的纹波对连接在电池组上运行的设备和周围环境的纹波干扰的问题，从根本上解决蓄电池在线维护设备使用的安全性。

参考图1，蓄电池在线整组修复和能量保障装置包括核心控制处理单元100，电池复合谐波高频阻抗测量单元110，同步滤波网络单元120，恒流源功放单元130，整组电池单元140。一个修复和能量保障修复循环是指对整组电池单元140中各个单体电池分时进行一次施加高频复合谐波电流的除硫和能量保障修复过程；一个修复和能量保障周期是由多个修复循环组成的一段时间。

首先，在一个修复和能量保障周期的首个修复循环，核心控制处理单元100分时控制通过恒流源功放单元130对整组电池单元中的各单体电池施加高频复合谐波电流信号进行除硫修复，核心控制处理单元100同步启动电池复合谐波高频阻抗测量单元110采集高频电流信号对应的各单体电池的高频电压值，核心控制处理单元100根据施加的高频电流值和其对应的高频电压值，计算处理得出各单体电池的高频阻抗。

进一步地，核心控制处理单元100在一个修复和能量保障周期的后续修复循环中，根据所测得的整组电池中各个单体电池的高频阻抗和高频复合谐波电流信号包含的频率值，计算得出各个单体电池进行复合谐波电流修复和能量保障时对应的滤除纹波干扰所需的电容值并存储于核心控制处理单元100的存储器。

进一步地，核心控制处理单元100在一个修复和能量保障周期的后续修复循环中，在对各个单体电池进行修复和能量保障时，同时通过同步滤波网络单元120选通各个单体电池对应的电容进行纹波干扰的滤波。由于个单体电池对应的滤波电容值不同，同步滤波网络单元120会实时动态调整所需电容的投入。

重复以上步骤，实现根据整组电池不同修复和能量保障周期中各单体电池的阻抗变化，进行动态实时匹配滤波电容的循环修复和能量保障操作。达到修复和能量保障效果和理想的低纹波输出电路设计效果。

上述技术方案的有益效果如下：装置的同步滤波网络单元120的滤波电容投入，是根据整组电池中单元140的各个单体电池阻抗和的恒流源功放单元130输出的高频电流信号的不同频率进行实时动态调整，保证了对高频复合谐波电流信号产生的不同频率的纹波信号都进行了实时匹配不同的电容进行了滤波处理，达到了常规固定电容无法实现的精准滤波效果。

蓄电池在线整组修复和能量保障装置既要通过高频复合谐波实现对电池的修复和保养，又要防止高频复合谐波产生的纹波对环境和接入电池的其他电路和电气设备的干扰影响，因此在设计上需要综合考虑。图2A为蓄电池能量在线和能量保障装置系统的工作原理示意图，整组电池单元由电池1-电池2-...电池K...电池N共N个单体电池串联组合而成，如果施加单一的高频复合谐波到整组电池的正极和负极对整组电池同时进行修复和维护，则此波形会同时施加到外部电路上形成纹波干扰，这时加上滤波电容，又会削弱波形信号强度，达不到修复效果，这是一对矛盾。为解决这一固有矛盾，装置通过开关分时对整组电池中的各个单体电池进行修复和保养，对单体电池施加高频复合谐波电流信号进行修复。参考图2B的等效分析电路图，脉冲修复电路的高频复合谐波电流信号施加在单体电池上单独成为一个回路，同时该高频复合谐波信号作为一个信号源，通过整组电池的其他N-1个单体电池的阻抗对外部电路和环境生成一个对外辐射干扰的纹波干扰源回路。装置通过匹配阻抗和复合谐波电流信号中不同的频率，得出一组可选择和可调整改变的对应的滤波电容值，通过同步滤波网络单元120对对应频率的纹波信号进行滤波处理，实现了对单体电池的修复保养和对整组电池对外的滤波的统一设计思路和原则。

传统的电池静态阻抗是对应的电池自身的直流静态阻抗，而对高频复合谐波进行滤波时的动态高频阻抗不同于直流静态阻抗，采用直流静态阻抗匹配滤波电容达不到理想的滤波效果。参考图3，本装置阻抗测试是动态的高频阻抗测试。核心控制处理单元100通过PWM输出接口连接到恒流源功放单元130；核心控制处理单元100通过开关信号接口B连接到整组电池单元140的电池选择开关K1、K2、....KN的控制端，控制开关是否导通；恒流源高频功放单元130的电流信号输出I+、I-连接到电池选择开关K1、K2、....KN的一端，电池选择开关K1、K2、....KN的另一端连接到各个单体电池的正负极。恒流源功放单元130的电流信号在单体电池上产生的电压信号通过I+、I-连接到电池复合谐波高频阻抗测量单元110的输入，通过运放输出U连接到核心控制处理单元100的模拟量采集接口。核心控制处理单元100施加PWM信号时，同步通过控制选通其中的一个电池选择开关来选择将高频复合谐波电流信号施加到对应的单体电池上。同步启动电池复合谐波高频阻抗测量单元110模拟量采集对应的单体电池的电压信号，通过已知的输出高频复合谐波电流值和采集到的高频电压信号，计算得出该单体电池的复合高频阻抗值。

整组电池单元140由N个单体电池组合而成，由于不同单体电池的高频阻抗值不同，导致每个电池对应的其他N-1阻抗之和也不同，所以对每个单体电池进行修复时，投入的滤波网络的电容值也不相同，核心控制处理单元100根据所测得的整组电池中各个单体电池的高频阻抗和高频复合谐波电流信号包含的频率值，计算得出各个单体电池进行复合谐波电流修复和能量保障时对应的滤除纹波干扰所需的电容值并存储于核心控制处理单元100的存储器，在一个修复和能量保障周期的后续修复循环中，调用此电容值进行同步滤波处理。

高频动态阻抗的测量是在向各单体电池施加高频复合谐波电流时同步测试的各单体电池两端电压值，核心控制单元换算得出高频阻抗；本装置不需增加额外的测试电路，阻抗测试与电池维护同步进行。

参考图4，电池两端的高频谐波电压信号的I+一端通过C82连接到R111一端，R111另一端连接到高频运放的反向输入端，电池两端的高频谐波电压信号的I+一端通过C98连接到R112一端，R112另一端连接到高频运放U12A的同向输入端，同时，R112和C98连接到V_1.25参考电压端上，抬高高频谐波电压信号的基准电压。高频运放U12A的反向输入端通过R113连接到U12的输出端，对电压信号放大处理至核心控制处理单元100的模拟量采集接口可以识别的电压范围。高频运放U12A的输出端通过VD1连接到GND，对核心控制处理单元100起到保护作用，防止过压击穿。高频运放U12A的电源正AVCC通过C99接到地，起电源电压稳压滤波作用。高频运放U12A芯片选择为高频信号响应范围宽的高频集成运放，确保经过放大的信号真实反映电池两端的高频谐波电压信号。

装置在获取到各个单体电池的高频阻抗值后，在后续的电池修复保养过程中，投入同步滤波网络单元120同步进行纹波抑制处理，参考图5，核心控制处理单元100通过PWM输出接口连接到恒流源功放单元130；恒流源功放单元130的电流信号输出I+、I-连接到电池选择开关K1、K2、....KN的一端，电池选择开关K1、K2、....KN的另一端连接到个单体电池的正负极。核心控制处理单元100通过开关信号接口A连接到同步滤波网络单元120的电容选择开关KX1、KX2、....KXm、KY1、KY2、....KYm、KZ1、KZ2、....KZm的控制端，控制开关是否导通；滤波电容CX1、CX2、....CXm、CY1、CY2、....CYm、CZ1、CZ2、....CZm的一端连接到整组电池单元140的正极输出BAT+上，另一端通过电容选择开关KX1、KX2、....KXm、KY1、KY2、....KYm、KZ1、KZ2、....KZm连接到整组电池单元140的负极输出BAT-上。整组电池单元140的正负极输出BAT+和BAT-通过同步滤波网络单元120滤波后输出电源至外部用电设备。核心控制处理单元100施加PWM信号时，同步通过控制选通电池选择开关K1、K2、....KN其中的一个开关来选择将高频复合谐波电流信号施加到对应的单体电池上。同时，核心控制处理单元100根据存储的电容值，在开通电池选择开关K1、K2、....KN其中一个时，开通同步滤波网络单元120对应的电容选择开关对电池修复产生的纹波干扰进行滤波处理。

参考图6，装置输出恒流的高频复合谐波电流信号，该恒流源电流信号由低于核心频率的7kHz大电流、高于核心频率的10kHz小电流信号以及核心频率8.5kHz的电流多种频率信号组成的复合谐波电流。高频复合谐波电流低频部分振幅大，高频部分振幅小，保证大硫酸铅结晶获得的能量大，小硫酸铅结晶获得的能量小，确保不同形态的结晶体均能被击碎，重新参与化学反应。由于高频复合谐波电流信号的频率不同，所以对于不同的频率对应的滤波电容也不相同。

对整组电池单元140中一个单体电池K进行修复和保养时，施加的高频复合谐波电流信号包含3种频率：F1＝7kHz；F2＝8.5kHz；F3＝10kHz。

高频复合谐波电流信号与电池K本身阻抗结合形成一个高频电压UK。

整组电池单元140中的其他电池阻抗之和：

Rkn-1＝(R1+......+RN)-RK。

UK和Rkn-1为整组电池等效的对外纹波干扰的一个干扰源，该干扰源包含F1、F2、F3三种频率的纹波信号。

根据公式，电容滤波频率F＝1/(2πRC)得出单体电池K修复保养时不同的频率对应的滤波电容值：

C1＝1/(2π*Rkn-1*F1)；

C2＝1/(2π*Rkn-1*F2)；

C3＝1/(2π*Rkn-1*F3)；

因此所述的核心控制处理单元100根据F1、F2、F3不同频率的复合谐波电流施加的顺序，同时启动对应C1、C2、C3数值同步滤波网络单元120中的电容选择开关导通，对相应频率的纹波进行滤波处理。

由于每个单体电池的阻抗不相同，所以其对应的其他电池阻抗之和也不相同，所以每个单体电池对应的滤波电容值C1、C2、C3数值也不相同，这就需要核心控制处理单元100在对每个单体电池进行修复时实时调整同步滤波网络单元120的电容选择，实现动态滤波的设计效果。

参考图5，所述的同步滤波网络单元由不同量级容量的滤波电容组成，包括uF、nF、pF级别的一系列电容；各个电容通过高频电子开关接入滤波系统，高频电子开关的响应时间至少3倍于对应的高频复合谐波频率，保证高频复合谐波施加与滤波电容的施加同步响应进行。滤波网络单元采用多层高速线路板设计，降低高频开关导通时的干扰。

由于铅酸蓄电池的阻抗增加或减小，不是突变发生的，是一个长期积累的效果，因此，为节省能量，高频动态阻抗的测量是分一定的周期(例如每96小时)进行的，在一次测量过程中对整组电池单元中的各单体电池完成动态阻抗测量后，作为本周期滤波网络单元的电容投入的选择依据。

装置的各单体电池与功放单元、各单体电池与电池复合谐波高频阻抗测量单元的连接均是通过独立的可控制的电子开关连接，各单体电池在不投入修复或阻抗测试时与功放单元和电池复合谐波高频阻抗测量单元完全断开，最大程度地降低了修复系统静态运行对环境和连接到电池上的其他设备的干扰影响。

与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

1、一种动态纹波抑制的蓄电池在线整组修复和能量保障的电路和方法，通过对整组电池中的各个电池的复合谐波高频阻抗进行测量，得出各单体电池进行高频复合谐波修复时的动态阻抗，为装置进行抑制纹波干扰提供对应的复合谐波高频阻抗，而非电池静态下的电池直流电阻，确保装置通过阻容滤波将纹波干扰抑制到国家标准以下，解决了铅酸蓄电池在线维护产生的纹波干扰影响的技术难题。

2、一种动态纹波抑制的蓄电池在线整组修复和能量保障的电路和方法，区别于传统的固定的阻容滤波匹配电路，通过同步滤波网络单元，可以根据电池复合谐波高频阻抗的变化和高频复合谐波频率特点，动态地匹配滤波电容值，达到最优的抑制纹波的效果。

3、一种动态纹波抑制的蓄电池在线整组修复和能量保障的电路和方法，实现了铅酸蓄电池在线维护和复合谐波高频阻抗的同步进行，简化了复杂的电池阻抗测试电路，通过分时电池修复和分周期动态阻抗测量方法，通过整组电池的自身阻抗匹配动态变化的滤波电容，实现了对高频复合谐波的对外纹波干扰的抑制，将整组电池的纹波干扰降低到一个极低的水平。

本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读存储介质中。其中，所述计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种蓄电池在线整组修复和能量保障装置，其特征在于，包括：

核心控制处理单元，用于分时控制恒流源功放单元生成施加至整组电池单元中各单体电池的高频复合谐波电流；

电池复合谐波高频阻抗测量单元，用于采集与所述高频复合谐波电流相对应的各单体电池的高频电压值并提供给所述核心控制处理单元；

所述核心控制处理单元，还用于基于所述高频复合谐波电流和所述高频电压值计算所述整组电池单元中各单体电池的高频阻抗，基于所述整组电池单元中除当前正在修复的单体电池之外其他单体电池的高频阻抗之和以及高频频率计算滤波电容值以实时更新存储器中的滤波电容值，其中，所述滤波电容值在所述整组电池单元的修复过程中随各单体电池的高频阻抗变化而变化；以及

同步滤波网络单元，用于基于所述核心控制处理单元的控制，实时接通所述同步滤波网络单元中与所述电容值相匹配的滤波电容器以进行纹波干扰滤波。

2.根据权利要求1所述的蓄电池在线整组修复和能量保障装置，其特征在于，所述核心控制处理单元，用于在首个修复周期的首个修复循环内，基于所述整组电池单元中除当前正在修复的单体电池之外其他单体电池的默认高频阻抗之和以及高频频率计算初始电容值并将所述初始电容值存储在存储器中作为滤波电容值，其中，多个修复周期包括首个修复周期和后续修复周期，每个修复周期包括首个修复循环和后续修复循环。

3.根据权利要求1所述的蓄电池在线整组修复和能量保障装置，其特征在于，所述核心控制处理单元用于在对所述单体电池K修复时通过以下公式计算不同高频频率相对应的滤波电容值：

C1＝1/(2π*Rkn-1*F1)；

C2＝1/(2π*Rkn-1*F2)；

C3＝1/(2π*Rkn-1*F3)；

其中，Rkn-1表示所述整组电池单元中除当前正在修复的单体电池K之外其他单体电池的高频阻抗之和，Rkn-1＝(R1+......+RN)-RK，F1、F2和F3分别为所述高频复合谐波电流信号包含的3种高频频率，其中，F1＝7kHz；F2＝8.5kHz；F3＝10kHz。

4.根据权利要求1所述的蓄电池在线整组修复和能量保障装置，其特征在于，所述核心控制处理单元的PWM输出接口连接至所述恒流源功放单元的输入端，所述恒流源功放单元基于所述PWM信号生成高频复合谐波电流，以及通过所述恒流源功放单元的正向输出端和负向输出端分别输出正向高频复合谐波电流I+和负向高频复合谐波电流I-。

5.根据权利要求4所述的蓄电池在线整组修复和能量保障装置，其特征在于，所述整组电池单元包括N个单体电池和N对电池选择开关，每对电池选择开关用于根据所述核心控制处理单元提供的开关控制信号接通所述N个单体电池中的一个单体电池，其中，

所述恒流源功放单元的正向输出端和负向输出端连接至所述N对电池选择开关中每对电池选择开关的一端；

所述每对电池选择开关的另一端连接至对应的一个单体电池的正极和负极；以及

所述核心控制处理单元经由N个开关控制信号接口B分别连接至所述N对电池选择开关的控制端，其中，在每个修复周期内分别经由所述N个开关控制信号接口B将第一开关控制信号至第N开关控制信号分时提供给所述N对电池选择开关的控制端。

6.根据权利要求5所述的蓄电池在线整组修复和能量保障装置，其特征在于，所述电池复合谐波高频阻抗测量单元包括运算放大器、第一电阻器、第二电阻器、第三电阻器、第一电容器、第二电容器、第三电容器和稳压器，其中，

所述运算放大器的反向输入端经由所述第一电阻器连接至所述第一电容器的一端，所述第一电容器的另一端连接至所述恒流源功放单元的正向输出端；

所述运算放大器的正向输入端经由所述第二电阻器连接至第二节点，所述第二节点连接至参考电压端并连接至所述第二电容器的一端，所述第二电容器的另一端连接至所述恒流源功放单元的负向输出端；

所述运算放大器的输出端经由第三电阻器连接至所述运算放大器的反向输入端，连接至所述核心控制处理单元的模拟量采集接口以及经由稳压二极管接地；

所述运算放大器的正极电源端经由第三电容器接地并连接正向电压源，以及所述运算放大器的负极电源端接地。

7.根据权利要求5所述的蓄电池在线整组修复和能量保障装置，其特征在于，所述同步滤波网络单元设置在多层高速线路板中，所述同步滤波网络单元包括多个电容器和多个高频电子开关，所述多个电容器包括m个uF级别的电容器、m个nF级别的电容器和m个pF级别的电容器，其中，每个电容器通过多个高频电子开关中的一个高频电子开关接入滤波系统。

8.根据权利要求7所述的蓄电池在线整组修复和能量保障装置，其特征在于，所述多个高频电子开关为3m个高频电子开关，所述3m个高频电子开关根据开关控制信号A接通所述同步滤波网络单元中与所述电容值相匹配的电容器，其中，

所述3m个高频电子开关的一端分别连接至对应的3m个电容器的一端，所述3m个电容器的另一端均连接至所述整组电池单元的正极输出端并连接至外部用电设备的正极端；

所述3m个高频电子开关的另一端均连接至所述整组电池单元的负极输出端并连接至外部用电设备的负极端；

所述3m个高频电子开关的控制端分别连接至所述核心控制处理单元的3m个开关控制信号接口A，其中所述核心控制处理单元基于存储在存储器中的电容值生成开关控制信号A，并且所述开关控制信号A经由所述3m个开关控制信号接口A提供给对应的3m个高频电子开关。

9.一种蓄电池在线整组修复和能量保障方法，其特征在于，包括：

在每个修复周期内通过核心控制处理单元分时控制恒流源功放单元生成施加至整组电池单元中各单体电池的高频复合谐波电流信号；通过电池复合谐波高频阻抗测量单元在每个修复周期内采集与所述高频复合谐波电流信号相对应的各单体电池的高频电压值并将所述高频电压值提供给核心控制处理单元，通过所述核心控制处理单元基于所述高频复合谐波电流信号和所述高频电压值，计算所述整组电池单元中各单体电池的高频阻抗，其中，多个修复周期包括首个修复周期和后续修复周期，所述每个修复周期包括首个修复循环和后续修复循环；

在首个修复周期的后续修复循环内以及后续修复周期内，通过所述核心控制处理单元基于所述整组电池单元中除当前正在修复的单体电池之外其他单体电池的高频阻抗之和以及高频频率计算滤波电容值并实时更新存储在存储器中的滤波电容值，其中，在首个修复周期的首个修复循环内，基于所述整组电池单元中除当前正在修复的单体电池之外其他单体电池的默认高频阻抗之和以及高频频率计算初始电容值并将所述初始电容值存储在存储器中作为滤波电容值，所述滤波电容值在所述整组电池单元的修复过程中随各单体电池的高频阻抗变化而变化；以及

在首个修复周期的后续修复循环内以及后续修复周期内，通过所述核心控制处理单元实时接通同步滤波网络单元中与所述滤波电容值相匹配的滤波电容器以进行纹波干扰滤波。

10.根据权利要求9所述的蓄电池在线整组修复和能量保障方法，其特征在于，还包括：通过电池选择开关分时对所述整组电池单元中各个单体电池施加高频复合谐波电流，其中，将所述高频复合谐波电流施加在单体电池上单独成为一个回路，同时将所述高频复合谐波电路信号作为一个信号源，通过所述整组电池单元的其他N-1个单体电池的高频阻抗对外部电路和环境生成对外辐射干扰的纹波干扰源回路，既能对所述整组电池单元中各单体电池进行修复，又能利用所述整组电池单元中其他单体电池的阻抗匹配滤波电容器进行纹波干扰抑制。