CN117833400A - 一种无需单体配组的蓄电池组实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于直流系统蓄电池技术领域，尤其涉及一种无需单体配组的蓄电池组实现方法。本发明包括：控制模块B接收通信模块E的命令，或根据程序设定，启动蓄电池单体的轮巡充电；控制多路开关模块C，选择接通单体电压模块的连接；采集单体模块D工作，采集单体蓄电池电压；控制电源模块A的输出，令控制模块A的输出电压逐步上升，给蓄电池单体充电；充电过程中，根据采集模块B的采集信息，决定是否停止单体模块充电；重复操作第三步，对每个蓄电池单体进行充电，直到全部单体充电完成。本发明可以在完成前期充电后，给每个蓄电池单体轮巡充电，令蓄电池组储能能力达到最大，让不同性能的蓄电池单体可构成电池组使用。

Description

一种无需单体配组的蓄电池组实现方法

技术领域

本发明属于直流系统蓄电池技术领域，尤其涉及一种无需单体配组的蓄电池组实现方法。

背景技术

蓄电池是一种能够储存化学能并转化为电能的电池，作为直流供电系统的重要组成部分，一直是直流系统的关键构成部分，被广泛应用于家用电器、电力系统、交通工具等各个领域。而蓄电池的稳定性以及在实际应用中放出的电量对保障直流系统的正常运行有重要意义。

但是，蓄电池组的单体配组，是蓄电池组性能的关键环节，也是技术难点。单体蓄电池的容量，容量及性能保证非常容易实现，但是，多个蓄电池单体串联，形成蓄电池组时，蓄电池组的容量、蓄电池组的性能、蓄电池组的寿命却非常难保证；蓄电池是电化学产品，电化学产品在生产过程中，由于材料的因素，几乎不可能实现所有蓄电池单体的一致性保持一致。当蓄电池单体的一致性差异明显时，会导致蓄电池组充电过程中个别蓄电池单体提前充满，对外部充电呈现抗拒蓄电池单体被充电的反电动势，导致蓄电池组无法继续充电，导致蓄电池组充电不足而不能发挥蓄电池组的性能；当蓄电池单体的一致性差异明显时，蓄电池组对外放电时，个别蓄电池单体电量提前释放，导致蓄电池单体内阻增大，影响蓄电池组继续放电。

由于单个电池容量有限，难以支撑起用电量，在实际使用通常会把多个蓄电池通过串并的方式组合起来，以便达到设计的电压等级和容量要求。多块蓄电池串联组成的蓄电池组要求每个蓄电池的性能接近才能使用，但是蓄电池在生产过程中由于极板厚度、酸量多少等因素影响，导致蓄电池的均匀性不一致,因此蓄电池要进行出厂之前的配组工作。

蓄电池配组是由多只蓄电池连接在一起形成的一个电池组，达到一个能正常使用的状态，配组就是要保证一组电池中的每只电池的每单格的性能的一致性。按分容出来的电池，将电池容量、内压、充放电电压平台、电池内阻等技术参数非常接近的电池分配在一组内，并组装成一定电压等级的电池组，只有一致性非常接近的电池在使用过程中才能将电池组的性能发挥出来。

目前蓄电池生产厂家均采用人工比较配组的方式,即蓄电池充满电后,对蓄电池进行放电,蓄电池配组仪会测量显示每个蓄电池的电压值,放电一定的时间后,停止放电,人工记录蓄电池监测仪上每个蓄电池的电压,把电压值相近的蓄电池配组,这种方法工作量较大,且单纯的比较几个点的电压的方法比较片面,配组效果不好。

传统的蓄电池组，采取串联工作的方式，对蓄电池单体有很高的要求，需要同品牌、同容量、同批次，同荷电状态；主要原因是串联的蓄电池组，个别单体出现性能劣化，导致整组蓄电池性能劣化，是传统蓄电池组固有的“木桶原理”；木桶原理限制了蓄电池组的单体电池的构成方式，在蓄电池充放电过程中，影响蓄电池组能量的发挥。放电时，单体电池容量低，蓄电池放电后，呈现大的阻抗，导致电池组无法继续放电；充电时，电池容量小的蓄电池单体，电压提升块，单体电池电压高，对充电电流产生高的反电动势，形成较大的充电电阻，导致电池组无法继续充电；传统技术导致性能差异大的蓄电池单体无法串联工作。

现有技术中，交流电通过整流器输出直流电源给蓄电池组充电，给负载供电。电路中，假设由X个蓄电池单体构成蓄电池组，由蓄电池单体B1、B2……Bx（电池组蓄电池单体编号）串联构成的蓄电池组，如果蓄电池组配组的单体性能一致性很好，当蓄电池组充电完成，原则上，每个蓄电池单体的电压等于整流器输出电压被X个蓄电池平均分配。如果采用的蓄电池单体的性能有差异，那么，当这些单体串联构成蓄电池组的时候，当整流器的输出一定，并且已经完成充电时，这个蓄电池组的每个蓄电池单体的电压，就会出现差异，这个差异，导致蓄电池组的整体充放电性能比较差，甚至无法满足达到蓄电池标称容量80%的合格状态需要，为没有配组的蓄电池组表现出来的特征。

在配组的电池中如果存在电池容量不一致会使电池组各单体电池放电深度不一致。 容量较小、性能较差的电池将提前达到满充电状态,造成容量大、性能好的电池不能达到满充电状态；电池电压的不一致将导致并联电池组中单体电池互充电,电压较高的电池将给电压较低的电池充电,这会加快电池性能的衰减,损耗整个电池组的能量；自放电速率大的电池容量损失大,电池自放电速率的不一致将导致电池荷电状态、电压产生差异,影响电池组的性能。而在放电状态下，由于性能好的电池容量比性能较差的电池容量大，当小容量电池快速放电完成后立即截至，由放电过程中的电阻很小到放电完成后产生很大的阻抗，电池内阻变大后，蓄电池组输出能力变弱，导致配组蓄电池中其余容量大的电池还没有完全放电就截止，这会导致蓄电池组中容量较高的电池能量使用率不高，整体蓄电池组的性能下降。如果在放电过程中容量小的电池过放电，不仅会导致电池反极，还会损害容量大电池的性能，造成蓄电池组出现事故。

另外，作为推动可再生能源发展的关键技术，蓄电池储能的快速发展已成为交通工具、电力系统、通信设备、工业设备、国防军工、后备电源等众多领域日益迫切的需求。储能技术发展严重依赖蓄电池配组成功率、配组效率等，因此，如何解决蓄电池配组的缺陷成了已成为当前亟待解决的重要课题。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足之处，本发明提供了一种无需单体配组的蓄电池组实现方法。其目的是为了实现蓄电池组配组合理，充分发挥蓄电池组的充放电能力，实现直流系统蓄电池组的最大能力，降低蓄电池组单体要求，降低蓄电池组的造价，延长蓄电池组寿命的发明目的。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：

一种无需单体配组的蓄电池组实现方法，利用一种无需单体配组的蓄电池组实现装置来实现，所述装置包括程控电源模块A、控制模块B、多路开关模块C、采集模块D及外部通信模块E；所述程控电源模块A提供蓄电池单体充电的电源，控制模块B接收通信模块E、采集模块D的信息，控制多路开关模块C的动作，程序控制对蓄电池单体进行充电；所述方法包括以下步骤：

步骤1.控制模块B接收通信模块E的命令，或根据程序设定，启动蓄电池单体的轮巡充电；

步骤2.控制多路开关模块C，选择接通单体电压模块的连接；

步骤3.采集单体模块D工作，采集单体蓄电池电压；

步骤4.控制电源模块A的输出，令控制模块A的输出电压逐步上升，给蓄电池单体充电；充电过程中，根据采集模块B的采集信息，决定是否停止单体模块充电；

步骤5.重复操作步骤3，对每个蓄电池单体进行充电，直到全部单体充电完成。

进一步的， 所述程控电源模块A是AC/DC或DC/DC模块，模块的输入、输出为物理隔离。

进一步的，所述控制模块B根据默认设置数据或外部通信模块E接受的命令，控制程控电源模块A的输出电压，控制多路开关模块C接通需要充电的蓄电池单体，对蓄电池组的单体进行充电；充电的电压、电流信息由采集模块D反馈到控制模块B，形成闭环控制。

进一步的，所述构成蓄电池组的单体为铅酸蓄电池、锂离子电池、钠离子电池或其他任意类型的二次电池。

进一步的，所述外部通信模块E用于对控制模块B进行更新、增加其他的电池类型、电池单体安全充电参数。

进一步的，所述控制模块B，内置各种蓄电池单体安全充电参数，控制模块B通过外部通信模块E更新、增加其他的电池类型、电池单体安全充电参数。

进一步的，所述控制模块B接收通信模块E的命令，或根据程序设定，启动蓄电池单体的轮巡充电，是通过与外部通信模块E对外通信，控制多路开关模块C切换需要充电的单体连接，并令采集模块D采集蓄电池单体的电压信息。

一种无需单体配组的蓄电池组实现装置，包括：

程控电源模块A，用于接受控制模块B的控制，程控输出单体充电需要的电压；控制电源模块A的输出，令控制模块A的输出电压逐步上升，给蓄电池单体充电；充电过程中，根据采集模块B的采集信息，决定是否停止单体模块充电；

控制模块B，用于接收通信模块E的命令，或根据程序设定，启动蓄电池单体的轮巡充电；与外部通信模块E对外通信，控制多路开关模块C切换需要充电的单体连接，并令采集模块D采集蓄电池单体的电压信息；

多路开关模块C，用于选择接通单体电压模块的连接；在控制模块B的命令下，切换需要的蓄电池单体连接；

采集模块D，用于采集蓄电池单体的电压信息；

外部通信模块E，用于与外部进行通信，把外部命令输送给控制模块B，控制模块也可以通过外部通信模块E对外输送蓄电池单体的电压，充放电信息。

一种计算机设备，包括存储介质、处理器及存储在存储介质上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现任一所述的一种无需单体配组的蓄电池组实现方法的步骤。

一种计算机存储介质，所述计算机存储介质上存有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现任一所述的一种无需单体配组的蓄电池组实现方法的步骤。

本发明具有以下有益效果及优点：

本发明一种无需单体配组的蓄电池组实现方法，通过开关控制电池组每一个电池充电，让电池组能达到最高容量，利用率更高。

本发明通过开关控制电池组每一个电池充电，让更多的蓄电池单体可以满足电池组容量需要，提高蓄电池生产企业经济效益。

本发明还可以保证蓄电池单体均处于满充电状态，避免蓄电池单体自放电带来的电池性能下降，延长蓄电池组寿命。 无需依赖BMS单体在线监控、BMS蓄电池均衡等，实现蓄电池组最大输出能力。

本发明的电路装置，可以在完成前期充电后，给每个蓄电池单体进行轮巡充电，让每个蓄电池单体获得满充电，让蓄电池组每个单体在满充电状态，克服了传统技术无法让蓄电池组满充电的缺陷。这个方式实现蓄电池组可以发挥出最大的储能能力，让不同性能的蓄电池单体可以构成电池组使用，无需按照传统技术进行配组，让蓄电池组构成具备更多的可能性。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明原理框架图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面将结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面参照图1描述本发明一些实施例的技术方案。

实施例1

本发明提供了一个实施例，是一种无需单体配组的蓄电池组实现方法，利用一种无需单体配组的蓄电池组实现装置来实现，所述装置如图1所示，图1是本发明的原理框架图。

本发明装置包括程控电源模块A、控制模块B、多路开关模块C、采集模块D、外部通信模块E组成。所述程控电源模块A提供蓄电池单体充电的电源，控制模块B接收通信模块E，采集模块D的信息，控制多路开关模块C的动作，程序控制对蓄电池单体进行充电。

所述程控电源模块A可以是AC/DC或者是DC/DC模块，无论是AC/DC或者是DC/DC模块，模块的输入、输出必须是物理隔离的。

所述构成蓄电池组的单体可以是铅酸蓄电池、锂离子电池、钠离子电池或者其他任意类型的二次电池。

所述控制模块B根据默认设置数据或者外部通信模块E接受的命令，控制程控电源模块A的输出电压，控制多路开关模块C接通需要充电的蓄电池单体，对蓄电池组的单体进行充电。充电的电压、电流信息由采集模块D反馈到控制模块B，形成闭环控制，保证蓄电池单体充电处于安全状态。

所述控制模块B，可以内置各种蓄电池单体安全充电参数，控制模块B可以通过外部通信模块E更新、增加其他的电池类型、电池单体安全充电参数。

本发明的一种无需单体配组的蓄电池组的实现方法，在蓄电池组整体充电完成后，由控制模块B控制程控电源模块A的输出，采用轮巡切换的模式，让每个蓄电池单体可以单独按照蓄电池单体的充电需要，实现每个蓄电池单体充电，并把每个蓄电池单体充满。采用这个模式，可以实现无需进行单体配组的蓄电池组满足80%或者以上容量的蓄电池组合格标准。

本发明具体实现步骤如下：

控制模块B接收通信模块E的命令，或者根据程序设定，启动蓄电池单体的轮巡充电；

控制多路开关模块C，选择接通单体电压模块的连接；

采集单体模块D工作，获得单体蓄电池电压；

控制电源模块A的输出，让控制模块A的输出电压逐步上升，给蓄电池单体充电；充电过程中，根据采集模块B的采集信息，决定是否停止单体模块充电；

4）重复操作步骤3），对每个蓄电池单体进行充电，直到全部单体充电完成；

实施例2

本发明又提供了一个实施例，是一种无需单体配组的蓄电池组实现方法。如图1所示，图1是本发明的结构示意图。

本发明选用蓄电池组为：

直流系统电压：24个2V铅酸阀控蓄电池组构成的48V；

蓄电池型号：双登200AH/2V；24个蓄电池单体随机挑选，没有配组；

负载电流：20A；

整流器型号：动力源 DUMC-48/30H；

整流器模块：单个输出50A、数量2个；

本发明一种无需单体配组的蓄电池组实现方法，包括以下步骤：

步骤1.直流系统只有整流器和蓄电池组和负载；

步骤2.蓄电池按照0.1C(20A)恒流充电,然后恒压充电，然后进入蓄电池浮充，蓄电池浮充电压53.5V；

步骤3.蓄电池组浮充10个小时或者以上，蓄电池组浮充电流小于0.2A；

步骤4.蓄电池组停止浮充，把蓄电池组脱离母线；

步骤5.采用放电机对蓄电池组进行0.1C恒流放电。

步骤6.当蓄电池组当中任何一个蓄电池单体电压低于1.8V，停止放电，记录蓄电池组放电时间，即放电容量。

本实施蓄电池组放电容量155AH，没有满足160AH放电容量合格要求。

接入本发明装置，对蓄电池组进行连接，接线图如图1所示，按照如下步骤操作：

步骤（1）蓄电池按照0.1C(20A)恒流充电,然后恒压充电，然后进入蓄电池浮充，蓄电池浮充电压53.5V；

步骤（2）蓄电池组一直进行浮充电，当蓄电池组浮充电流小于0.2A时，启动本发明装置对蓄电池单体进行轮巡充电。

步骤（3）当蓄电池组轮巡充电结束，采用放电机对蓄电池组进行0.1C恒流放电。

步骤（4）当蓄电池组当中任何一个蓄电池单体电压低于1.8V，停止放电，记录蓄电池组放电容量。

本实施例蓄电池组放电容量185AH，蓄电池组容量满足标称容量的92.5%，蓄电池满足合格要求。

实施例3

本发明又提供了一个实施例，是一种无需单体配组的蓄电池组实现方法装置，包括：

程控电源模块A，接受控制模块B的控制，程控输出单体充电需要的电压；

控制模块B，本发明的核心部件，与外部通信模块E对外通信，控制多路开关模块C切换需要充电的单体连接，并让采集模块D采集蓄电池单体的电压等信息；

多路开关模块C，在控制模块B的命令下，切换需要的蓄电池单体连接；

采集模块D，采集蓄电池单体的电压等信息；

外部通信模块E，与外部进行通信，把外部命令输送给控制模块B，控制模块也可以通过外部通信模块E对外输送蓄电池单体的电压，充放电信息；

实施例4

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括存储介质、处理器及存储在存储介质上并可在处理器上运行的计算机程序。所述处理器执行所述计算机程序时实现实施例1或2所述的任意一种无需单体配组的蓄电池组实现方法的步骤。

实施例5

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质上存有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现实施例1或2所述的任意一种无需单体配组的蓄电池组实现方法的步骤。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在本发明中，术语 “连接”、“固定”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的描述中，需要理解的是，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单元必须具有特定的方向、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。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无需单体配组的蓄电池组实现方法，其特征是：利用一种无需单体配组的蓄电池组实现装置来实现，所述装置包括程控电源模块A、控制模块B、多路开关模块C、采集模块D及外部通信模块E；所述程控电源模块A提供蓄电池单体充电的电源，控制模块B接收通信模块E、采集模块D的信息，控制多路开关模块C的动作，程序控制对蓄电池单体进行充电；所述方法包括：

步骤1.控制模块B接收通信模块E的命令，或根据程序设定，启动蓄电池单体的轮巡充电；

步骤2.控制多路开关模块C，选择接通单体电压模块的连接；

步骤3.采集单体模块D工作，采集单体蓄电池电压；

步骤4.控制电源模块A的输出，令控制模块A的输出电压逐步上升，给蓄电池单体充电；充电过程中，根据采集模块B的采集信息，决定是否停止单体模块充电；

步骤5.重复操作步骤3，对每个蓄电池单体进行充电，直到全部单体充电完成。

2.根据权利要求1所述的一种无需单体配组的蓄电池组实现方法，其特征是：所述程控电源模块A是AC/DC或DC/DC模块，模块的输入、输出为物理隔离。

3.根据权利要求1所述的一种无需单体配组的蓄电池组实现方法，其特征是：所述控制模块B根据默认设置数据或外部通信模块E接受的命令，控制程控电源模块A的输出电压，控制多路开关模块C接通需要充电的蓄电池单体，对蓄电池组的单体进行充电；充电的电压、电流信息由采集模块D反馈到控制模块B，形成闭环控制。

4.根据权利要求1所述的一种无需单体配组的蓄电池组实现方法，其特征是：所述构成蓄电池组的单体为铅酸蓄电池、锂离子电池、钠离子电池或其他任意类型的二次电池。

5.根据权利要求1所述的一种无需单体配组的蓄电池组实现方法，其特征是：所述外部通信模块E用于对控制模块B进行更新、增加其他的电池类型、电池单体安全充电参数。

6.根据权利要求1所述的一种无需单体配组的蓄电池组实现方法，其特征是：所述控制模块B，内置各种蓄电池单体安全充电参数，控制模块B通过外部通信模块E更新、增加其他的电池类型、电池单体安全充电参数。

7.根据权利要求1所述的一种无需单体配组的蓄电池组实现方法，其特征是：所述控制模块B接收通信模块E的命令，或根据程序设定，启动蓄电池单体的轮巡充电，是通过与外部通信模块E对外通信，控制多路开关模块C切换需要充电的单体连接，并令采集模块D采集蓄电池单体的电压信息。

8.一种无需单体配组的蓄电池组实现装置，其特征是：包括：

程控电源模块A，用于接受控制模块B的控制，程控输出单体充电需要的电压；控制电源模块A的输出，令控制模块A的输出电压逐步上升，给蓄电池单体充电；充电过程中，根据采集模块B的采集信息，决定是否停止单体模块充电；

控制模块B，用于接收通信模块E的命令，或根据程序设定，启动蓄电池单体的轮巡充电；与外部通信模块E对外通信，控制多路开关模块C切换需要充电的单体连接，并令采集模块D采集蓄电池单体的电压信息；

多路开关模块C，用于选择接通单体电压模块的连接；在控制模块B的命令下，切换需要的蓄电池单体连接；

采集模块D，用于采集蓄电池单体的电压信息；

外部通信模块E，用于与外部进行通信，把外部命令输送给控制模块B，控制模块也可以通过外部通信模块E对外输送蓄电池单体的电压，充放电信息。

9.一种计算机设备，包括存储介质、处理器及存储在存储介质上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征是，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-7中任一权利要求所述的一种无需单体配组的蓄电池组实现方法的步骤。

10.一种计算机存储介质，其特征是：所述计算机存储介质上存有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7中任一权利要求所述的一种无需单体配组的蓄电池组实现方法的步骤。