CN201956733U - 电池充电控制装置和风力发电机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池充电控制装置和风力发电机组，该电池充电控制装置连接在充电电源与电池之间，包括电量检测模块、指令控制模块和电源管理模块，电量检测模块与电池相连，用于检测所述电池的电量值；指令控制模块与电量检测模块和电源管理模块相连，用以产生控制信号；电源管理模块，包括恒流充电单元和恒压充电单元，用于给电池充电，该风力发电机组，包括风轮、发电机、控制系统和备用电池，还包括本实用新型提供的电池充电控制装置，作为风力发电机组备用电池的充电控制装置。本实用新型提供的电池充电控制装置及风力发电机组，减少了电池的充电频率，延长了电池使用寿命。

Description

电池充电控制装置和风力发电机组

技术领域

本实用新型涉及电池充电技术，尤其是一种电池充电控制装置和风力发电机组。

背景技术

目前对电池进行充电的装置中大多采用快充、慢充相配合的方法对电池进行充电，通过调节充电电路中的电阻大小来实现。电池的快充与慢充主要是为了保护电池的使用寿命。

假设电池内电阻值为R，快充时接入充电回路的电阻为R₁，慢充时接入充电回路的电阻为R₂，R₁＜R₂。设充电电压为U，电池内部电压u，则电路的快充电流I₁和慢充电流I₂分别为：

$I_1=\frac{U-u}{(R+R_1)},$ $I_2=\frac{U-u}{(R+R_2)}.$

如图1所示的电池充电控制装置，在充电前通过电量检测装置对待充电电池电量进行检查，如果发现电池电量不足时通过快充慢充调节装置对电池进行充电。

电量检测装置将检测的电量值传送给PLC，当PLC判断出电量值较低时，产生慢充控制信号，传送给快充慢充调节装置，在充电回路接入电阻R₂使其慢充，这样充电电流相对安全；当电量较高时即电池内部电压u值很大时，PLC产生快充控制信号，传送给快充慢充调节装置，在充电回路接入电阻R₁使其快充，这样能节省充电时间。

由于电池的安全充电电流不允许太大，所以电池电量不能太低，当电池电量太低时，即电池内部电压u值很小，此时再给电池充电则电流太大，影响电池的使用寿命，因此为保证安全的充电电流，当电池内部剩余电量比较多时就需要对电池进行充电。

这种电池充电控制装置存在不足，因为电池寿命存在一个充放电周期上限，一旦达到这个周期，电池即不能再用。这种电池充电控制装置是靠牺牲电池充放电周期来获得安全的充电电流，因此频繁的对电池进行充电影响电池的使用寿命。

特别是在风力发电装置中，风力发电经历了恒桨距角和变桨距角两种模式，在变桨距风力发电设备中，在风机停机或故障时，需要使用备用电池提供的电源来使风机安全顺桨以及使PLC记录相关故障信息。

风机的备用电池充电装置，大多数使用多节可充电电池顺向串联的方式，以提供顺桨时所需电源，风机起机前对备用电池电量进行检测，如果备用电池电量不足即给电池充电，按现有的电池充电装置，对备用电池进行快充或者慢充。

但实际情况是风机的一次顺桨只需消耗很少的电池电量，电池内部电量足够风机再进行几次顺桨，之所以在备用电池电量足够的时候进行充电是为了防止电量太低时充电电流太大，避免影响备用电池的使用寿命。但风机根据风况的变化，经常起机、停机，因此需要频繁的对备用电池进行充电，这样备用电池寿命仍然很低。

实用新型内容

本实用新型提供一种电池充电控制装置和风力发电机组，以提高电池的使用寿命。

本实用新型提供的电池充电控制装置，连接在充电电源与电池之间，包括：

电量检测模块，与所述电池相连，用于检测所述电池的电量值；

指令控制模块，与所述电量检测模块和电源管理模块相连，在判断出所述电量值低于第一设定门限值的状态下产生恒流充电信号；在判断出电量值高于第二门限值的状态下产生断开恒流充电信号，同时产生恒压充电信号；

电源管理模块，包括恒流充电单元和恒压充电单元，其中，

所述恒流充电单元，连接在充电电源与电池之间，并与指令控制模块相连，在接收到所述恒流充电信号的状态下，连通充电电源、恒流充电单元与电池间的充电回路，将所述充电电源转换为恒流电源，向所述电池充电；在接收到断开恒流充电信号的状态下，断开所述充电电源、恒流充电单元与电池间的充电回路；

恒压充电单元，连接在充电电源与电池之间，并与指令控制模块相连，在接收到所述恒压充电信号的状态下，连通所述充电电源、恒压充电单元与电池的充电回路，且将所述充电电源转换为恒压电源，向所述电池充电。

如上所述的电池充电控制装置，其中，还包括：整流桥，所述电源管理模块通过所述整流桥与三相交流电源连通，所述三相交流电源作为所述充电电源。

如上所述的电池充电控制装置，其中，所述指令控制模块为可编程控制器。

本实用新型还提供了一种风力发电机组，包括风轮、发电机、控制系统和备用电池，还包括本实用新型提供的电池充电控制装置，作为所述风力发电机组备用电池的充电控制装置。

本实用新型提供的电池充电控制装置及风力发电机组，节省了电池的充放电周期，减少了电池的充电频率，延长了电池使用寿命。

附图说明

图1为现有技术提供的电池充电控制装置；

图2为本实用新型实施例一提供的电池充电控制装置；

图3为本实用新型实施例二提供的电池充电控制装置；

图4为风力发电机组中对备用电池充电过程的流程图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

图2为本实用新型实施例一提供的电池充电控制装置，如图2所示该电池充电控制装置，连接在充电电源与电池之间，包括指令控制模块1、电量检测模块2和电源管理模块3。

电量检测模块2与电池相连，用于检测电池的电量值，该电量检测模块与可通过现有技术中的电量检测装置实现。

指令控制模块1与电量检测模块2和电源管理模块3相连，在判断出电量值低于第一设定门限值的状态下产生恒流充电信号；在判断出电量值高于第二门限值的状态下产生断开恒流充电信号，同时产生恒压充电信号。

此第一设定门限值通常为满足使用电池的外界设备正常运行所需要的电池电量值，也可以根据实际需要而设定，此第二门限值通常为保证对电池安全充电时电池的电量值，也可以根据实际需要而设定。

指令控制模块可采用多种方式实现，本实施例中优选的是，指令控制模块为PLC(可编程控制器，简称PLC)，当然也可以通过计算机程序控制，不限于本实施例。

电源管理模块3具体的包括恒流充电单元31和恒压充电单元32。

恒流充电单元31连接在充电电源与电池之间，并与指令控制模块1相连，在接收到恒流充电信号的状态下，连通充电电源、恒流充电单元与电池间的充电回路，将充电电源转换为恒流电源，向电池充电；在接收到断开恒流充电信号的状态下，断开充电电源、恒流充电单元与电池间的充电回路。

恒压充电单元32连接在充电电源与电池之间，并与指令控制模块1相连，在接收到恒压充电信号的状态下，连通充电电源、恒压充电单元与电池的充电回路，将充电电源转换为恒压电源，向电池充电。

恒压充电单元和恒流充电单元可以通过斩波电路将充电电源转化成符合充电要求的电源，斩波电路根据指令控制装置传送的充电控制信号控制输出的充电电源，或者采用恒流电源给电池充电或采用恒压电源给电池充电。

充电电源通常为直流电，在恒流充电时的恒流电源，为不影响电池寿命情况下，采用恒定的电流给电池充电，在恒压充电时的恒压电源为不影响电池寿命情况下，采用恒定的电压给电池充电。

此电源管理模块为根据设计方案的要求进行设计好的。

在利用本实施例提供的电池充电控制装置给电池充电时，通常将多节电池顺向串联，串接后放置于电池柜中，从电池的正负极两端引出导线，并从电池柜中引出，作为与外界装置连接的引线。

恒流充电单元和恒压充电单元通过引线与电池连接，并将恒流充电单元和恒压充电单元与充电电源连接。

并且通过引出的电池引线将电池与电量检测模块连接，再将电量检测模块与指令控制模块连接，指令控制模块与恒流充电单元和恒压充电单元连接。

将上述的各个模块连接完成后，下面详细介绍本实施例提供的电池充电控制装置给电池充电的过程。

通过电量检测模块检测电池的电量值，将此电量值传送给PLC，当PLC判断出此电量值低于第一设定门限值时，PLC向恒流充电模块发出恒流充电信号，此时，连通充电电源、恒流充电单元与电池间的充电回路，将充电电源转换为恒流电源，向电池充电。

在恒流充电的过程中，电池的电量值不断上升，电量检测模块将实时检测电池的电量值，并将检测的电量值传送给PLC，当PLC判断出电量值上升到第二设定门限值时，产生断开恒流充电信号，进而断开充电电源、恒流充电单元与电池间的充电回路，同时恒压充电模块接收到恒压充电信号，连通充电电源、恒压充电单元与电池的充电回路，将充电电源转换为恒压电源，向电池充电，直至电池电量为饱和状态，电池电量充满为止。

通过上述的充电过程可知，本发明提供的充电电池装置，先用一个恒定的安全电流进行充电，恒流充电时即能保证较小的安全充电电流，并能较快的对电池充电，当电池电压上升后再用恒定的电压给电池充电，直至将电池充满。

利用本发明提供的充电电池装置，只有在电量不足的情况下才对电池充电，因此充分利用的电池电量，减少了对电池的充电频率，节省了电池的充放电周期，延长了电池寿命。

实施例二

图3为本实用新型实施例二提供的电池充电控制装置的结构示意图，如图3所示，在上述实施例一的基础上，本实施例方案中的充电电源可以为三相交流电源，通过整流桥4将三相交流充电电源转变成直流电，利用三相交流电作为充电电源可利用使用电池设备所在的三相电网，因此无需单独提供直流充电电源，节省了单独设置充电电源的成本。

实施例三

本实用新型还提供了一种风力发电机组，包括风轮、发电机、控制系统和备用电池，利用本实用新型提供的电池充电控制装置作为风力发电机组备用电池的充电装置。

特别是在目前主流的变桨距角调速的风力发电机组中，需要使用备用电池提供的电压来使风机安全顺桨以及通过PLC记录相关故障信息。

图4为风力发电机组对备用电池充电过程的流程图，如图4所示，在风机准备起机前需要对备用电池电量进行检测，如果发现备用电池电量虽然较低但是仍能满足风机一次顺浆所需的电量要求，则不对备用电池充电，风机正常起机。

如果发现备用电池电量不满足风机一次顺浆的电量要求，则对备用电池进行充电，首先采用恒流充电的方式对电池进行充电，当检测的电量值达到恒压要求时，采用恒压充电的方式对电池进行充电，当检测电池电量达到风机一次顺浆的要求时即可正常起机，将电池充满后结束对电池充电。

将本实用新型实施例提供的充电电池装置作为风力发电机组的备用电池充电控制装置，可充分利用备用电池的电量，延长了风力发电机组的备用电池的使用寿命，节省了成本，其优越的延长电池寿命的性能将是未来风力发电机组备用电池充电控制装置的发展趋势。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种电池充电控制装置，连接在充电电源与电池之间，其特征在于，包括：

电量检测模块，与所述电池相连，用于检测所述电池的电量值；

指令控制模块，与所述电量检测模块和电源管理模块相连，在判断出所述电量值低于第一设定门限值的状态下产生恒流充电信号；在判断出电量值高于第二门限值的状态下产生断开恒流充电信号，同时产生恒压充电信号；

电源管理模块，包括恒流充电单元和恒压充电单元，其中，

所述恒流充电单元，连接在充电电源与电池之间，并与指令控制模块相连，在接收到所述恒流充电信号的状态下，连通充电电源、恒流充电单元与电池间的充电回路，将所述充电电源转换为恒流电源，向所述电池充电；在接收到断开恒流充电信号的状态下，断开所述充电电源、恒流充电单元与电池间的充电回路；

恒压充电单元，连接在充电电源与电池之间，并与指令控制模块相连，在接收到所述恒压充电信号的状态下，连通所述充电电源、恒压充电单元与电池的充电回路，且将所述充电电源转换为恒压电源，向所述电池充电。

2.根据权利要求1所述的电池充电控制装置，其特征在于，还包括：整流桥，所述电源管理模块通过所述整流桥与三相交流电源连通，所述三相交流电源作为所述充电电源。

3.根据权利要求1或2所述的电池充电控制装置，其特征在于，所述指令控制模块为可编程控制器。

4.一种风力发电机组，包括风轮、发电机、控制系统和备用电池，其特征在于，还包括权利要求1～3任一所述的电池充电控制装置，作为所述风力发电机组备用电池的充电控制装置。

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