專(zhuān)利名稱(chēng)：一種模塊化的蓄電池充電管理系統(tǒng)及充電管理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種蓄電池充電管理，尤其涉及一種低成本的模塊化的蓄電池充電管理系統(tǒng)及充電管理方法。
背景技術(shù)：
目前帶蓄電池的直流系統(tǒng)電源核心部分主要由直流電源、監(jiān)控和蓄電池組成，系統(tǒng)總?cè)萘?，也就是直流電源的輸出總電流能力為最大?fù)載電流與蓄電池組充電電流之和，同時(shí)考慮一些電源模塊備份；那么，如果電源模塊備份較多，所造成實(shí)際系統(tǒng)總?cè)萘繉⒈茸畲筘?fù)載電流大得多。這種情況下，選擇電池熔絲和斷路器的時(shí)候，其額定工作電流和和電源模塊輸出總電流能力相當(dāng)，勢(shì)必就造成了電池熔絲和斷路器的額定工作電流將比最大負(fù)載電流大得多，即存在額定工作電流與電源模塊輸出總?cè)萘坎黄ヅ涞膯?wèn)題，造成了系統(tǒng)成本的增加，造成了不必要的電量浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是需要提供一種可以有效地解決額定工作電流與直流電源模塊輸出總?cè)萘坎黄ヅ涞膯?wèn)題，能夠降低工作回路中額定電流的配置，有效節(jié)約成本，高效實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池充電管理進(jìn)行控制。對(duì)此,本發(fā)明提供一種模塊化的蓄電池充電管理系統(tǒng)，包括
至少兩個(gè)相互并聯(lián)的直流電源模塊；
保護(hù)模塊，所述保護(hù)模塊與直流電源模塊連接；
蓄電池組，所述蓄電池組通過(guò)保護(hù)模塊連接至直流電源模塊；
負(fù)載，所述負(fù)載與直流電源模塊相連接；以及，
分別與直流電源模塊、蓄電池組和負(fù)載相連接的系統(tǒng)監(jiān)控模塊，其中，所述系統(tǒng)監(jiān)控模塊用于監(jiān)控直流電源模塊的輸出電壓、蓄電池組的充電電流以及負(fù)載電流，所述系統(tǒng)監(jiān)控模塊與直流電源模塊實(shí)現(xiàn)通訊并下發(fā)控制指令，所述控制指令用于設(shè)定直流電源模塊的輸出電壓和限流點(diǎn)。其中，所述直流電源模塊包括多個(gè)相互并聯(lián)的直流電源模塊，具體為包括至少兩個(gè)相互并聯(lián)的直流電源模塊，用于實(shí)現(xiàn)直流電源的供給；所述保護(hù)模塊用于在工作回路中 出現(xiàn)異常時(shí)實(shí)現(xiàn)過(guò)壓/過(guò)流保護(hù)，優(yōu)選包括電池熔絲或斷路器；所述蓄電池組通過(guò)保護(hù)模塊連接至直流電源模塊，能夠在工作回路出現(xiàn)異常的時(shí)候保護(hù)蓄電池組不被破壞，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了蓄電池組的充電管理；所述負(fù)載與直流電源模塊相連接，也通過(guò)保護(hù)模塊與蓄電池組連接保證正常供電；所述系統(tǒng)監(jiān)控模塊分別與直流電源模塊、蓄電池組和負(fù)載相連接，其中，所述系統(tǒng)監(jiān)控模塊用于監(jiān)控直流電源模塊的輸出電壓、蓄電池組的充電電流以及負(fù)載電流，所述系統(tǒng)監(jiān)控模塊與直流電源模塊實(shí)現(xiàn)通訊并下發(fā)控制指令，所述控制指令用于設(shè)定直流電源模塊的輸出電壓和限流點(diǎn)。所述直流電源模塊的限流點(diǎn)即直流電源模塊輸出的最大電流限定值，比如直流電源模塊的限流點(diǎn)為20A，則直流電源模塊的最大可輸出電流為20A。本發(fā)明的工作過(guò)程為系統(tǒng)監(jiān)控模塊首先采集蓄電池組的充電電流以及負(fù)載電流，經(jīng)過(guò)分析處理后再給直流電源模塊下發(fā)輸出電壓以及限流點(diǎn)的控制指令，以此來(lái)保證蓄電池組的充電電流不會(huì)大于蓄電池組的充電電流設(shè)定值，所述蓄電池組的充電電流限定值可與預(yù)先設(shè)置，能夠用于調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)直流電源模塊的輸出總電流能力為最大負(fù)載電流與蓄電池組充電電流之和。在沒(méi)有采集蓄電池組的充電電流以及負(fù)載電流信息之前，系統(tǒng)監(jiān)控模塊控制直流電源模塊的輸出電壓為限定電壓值，所述限定電壓值低于蓄電池組的正常工作電壓，能夠防止蓄電池充電管理系統(tǒng)上電啟動(dòng)時(shí)或者交流停電再來(lái)電后，蓄電池組充電電流過(guò)大。與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)在于，本發(fā)明提出了一個(gè)解決額定工作電流與直流電源模塊輸出總?cè)萘坎黄ヅ涞膯?wèn)題的蓄電池充電管理系統(tǒng)，即將蓄電池組的充電電流始終限制為蓄電池組的充電電流設(shè)定值，因此可以選擇更小額定工作電流的保護(hù)模塊，即可以選擇更小額定工作電流的電池熔絲或斷路器，有效節(jié)約成本，避免了電量的浪費(fèi)；換而言之，即本發(fā)明能夠選擇額定工作電流和最大負(fù)載電流相匹配的電池熔絲或斷路器，而不是選擇和 直流電源模塊輸出總電流能力相匹配的電池熔絲或斷路器，成本低，電量轉(zhuǎn)化效率高。本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述直流電源模塊的限流點(diǎn)為直流電源模塊輸出的最大電流限定值，用于限定直流電源模塊的輸出電流值。所述限流點(diǎn)限制了直流電源模塊的最大輸出電流值，而直流電源模塊的總輸出電流包括負(fù)載電流和蓄電池組的充電電流，那么，限定直流電源模塊的輸出電流值，保證負(fù)載正常供電的情況下，也就相當(dāng)于限制了蓄電池組的充電電流，因此同樣可以選擇更小額定工作電流的保護(hù)模塊，即可以選擇更小額定工作電流的電池熔絲或斷路器，有效節(jié)約成本。本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述直流電源模塊的限流點(diǎn)設(shè)定值為
，其中，所述為單個(gè)直流電源模塊的輸出限流點(diǎn)設(shè)定值為負(fù)載電
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流值、Ibsa為蓄電池組的充電電流限定值、η為正常工作的直流電源模塊的個(gè)數(shù)。所述單個(gè)直流電源模塊的限流點(diǎn)設(shè)定值取決于負(fù)載電流值、蓄電池組的充電電流限定值以及正常工作的直流電源模塊的個(gè)數(shù)，能夠使得額定工作電流與直流電源模塊輸出總?cè)萘肯嗥ヅ?，避免因?yàn)椴黄ヅ涠斐傻南到y(tǒng)成本的增加，通過(guò)控制直流電源模塊的限流點(diǎn)進(jìn)而保證了低成本的蓄電池充電管理。本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述直流電源模塊的電壓輸出值提高a伏，直至蓄電池組不再放電，其中，a的取值范圍為f 10。在上電啟動(dòng)后，系統(tǒng)監(jiān)控模塊啟動(dòng)初始限壓控制，將直流電源模塊的輸出電壓調(diào)到初始限定電壓值，所述初始限定電壓值低于蓄電池組的正常工作電壓；初始限壓控制完成后，系統(tǒng)監(jiān)控模塊下發(fā)調(diào)壓命令，將直流電源模塊輸出值提高a伏，如果蓄電池組仍處在放電狀態(tài)，則仍需將直流電源模塊輸出電壓每次增加a伏，直到蓄電池組不再放電，即將直流電源模塊輸出電壓調(diào)至蓄電池組的浮充電壓點(diǎn)。其中，參數(shù)a的大小可根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置，一般情況下a為f 10，這樣能夠很好的使得直流電源模塊的輸出電壓保證蓄電池組剛好不放電，保證了蓄電池組的實(shí)際充電電流不超過(guò)其充電電流的設(shè)定值。本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述保護(hù)模塊包括電池熔絲或斷路器。本發(fā)明能夠有效地解決電池熔絲或斷路器與模塊化的直流電源模塊輸出總?cè)萘坎黄ヅ涞膯?wèn)題，有效降低電池熔絲或斷路器的額定電流配置，節(jié)約了成本。本發(fā)明還提供一種采用上述模塊化的蓄電池充電管理系統(tǒng)的充電管理方法，包括如下步驟
初始限壓控制步驟，在上電啟動(dòng)后，系統(tǒng)監(jiān)控模塊啟動(dòng)初始限壓控制，將直流電源模塊的輸出電壓調(diào)到初始限定電壓值，所述初始限定電壓值低于蓄電池組的正常工作電壓；調(diào)壓控制步驟，初始限壓控制完成后，系統(tǒng)監(jiān)控模塊下發(fā)調(diào)壓控制命令，將直流電源模塊的電壓輸出值提高a伏，并判斷蓄電池組是否處于放電狀態(tài)，是則繼續(xù)將直流電源模塊的電壓輸出值提高a伏直至蓄電池組不再放電，即將所述直流電源模塊的輸出電壓調(diào)壓至蓄電池組的浮充電壓點(diǎn)；
電壓設(shè)定步驟，在直流電源模塊的輸出電壓調(diào)壓至浮充電壓點(diǎn)后，調(diào)節(jié)直流電源系統(tǒng)的輸出電壓到所需浮動(dòng)電壓設(shè)定值或均充電壓設(shè)定值，所述浮動(dòng)電壓設(shè)定值或均充電壓設(shè)定值根據(jù)實(shí)際需要預(yù)先設(shè)定；以及，
輸出電流控制步驟，電壓設(shè)定步驟實(shí)現(xiàn)浮充狀態(tài)或均充狀態(tài)后，直流電源模塊仍處于限流狀態(tài)，控制直流電源模塊的總輸出電流為負(fù)載電流與蓄電池組充電電流設(shè)定值之和。其中，所述均充以定電流和定時(shí)間的方式對(duì)蓄電池組充電，充電較快，而均充電壓設(shè)定值即通過(guò)均充所設(shè)定的電壓值，均充所對(duì)應(yīng)的工作狀態(tài)為均充狀態(tài)；所述浮充電壓點(diǎn)將所述直流電源模塊的輸出電壓調(diào)壓至蓄電池組不再放電時(shí)候的電壓點(diǎn)；均充的充電電壓與浮充相比要大；浮充，即當(dāng)蓄電池組處于充滿狀態(tài)時(shí)，充電器不會(huì)停止充電，仍會(huì)提供恒定的浮充電壓與很小浮充電流供給蓄電池組，而浮動(dòng)電壓設(shè)定值即通過(guò)浮充所設(shè)定的電壓值，浮充所對(duì)應(yīng)的工作狀態(tài)為浮充狀態(tài)；在輸出電流控制步驟中，系統(tǒng)調(diào)至浮充狀態(tài)或者均充狀態(tài)后，直流電源模塊仍處于限流狀態(tài)，設(shè)置直流電源模塊的總輸出電流等于負(fù)載電流+電池充電電流設(shè)定值，可以保證浮充狀態(tài)或者均充狀態(tài)下蓄電池組的實(shí)際充電電流不會(huì)超過(guò)其設(shè)定值。在直流電源模塊正常工作當(dāng)中，如果發(fā)生負(fù)載電流的變化，則需根據(jù)公式
權(quán)利要求
1.一種模塊化的蓄電池充電管理系統(tǒng)，其特征在于，包括 至少兩個(gè)相互并聯(lián)的直流電源模塊； 保護(hù)模塊，所述保護(hù)模塊與直流電源模塊連接； 蓄電池組，所述蓄電池組通過(guò)保護(hù)模塊連接至直流電源模塊； 負(fù)載，所述負(fù)載與直流電源模塊相連接；以及， 分別與直流電源模塊、蓄電池組和負(fù)載相連接的系統(tǒng)監(jiān)控模塊，其中，所述系統(tǒng)監(jiān)控模塊用于監(jiān)控直流電源模塊的輸出電壓、蓄電池組的充電電流以及負(fù)載電流，所述系統(tǒng)監(jiān)控模塊與直流電源模塊實(shí)現(xiàn)通訊并下發(fā)控制指令，所述控制指令用于設(shè)定直流電源模塊的輸出電壓和限流點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的模塊化的蓄電池充電管理系統(tǒng)，其特征在于，所述直流電源模塊的限流點(diǎn)為直流電源模塊輸出的最大電流限定值，用于限定直流電源模塊的輸出電流值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的模塊化的蓄電池充電管理系統(tǒng)，其特征在于，所述直流電源模塊的限流點(diǎn)設(shè)定值為I^t=lL0ad+Ifegt ,其中，所述τ為單個(gè)直流電源模塊的輸出限流點(diǎn)設(shè)定值、；[為負(fù)載電流值、Itot為蓄電池組的充電電流限定值、η為正常工作的直流電源模塊的個(gè)數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的模塊化的蓄電池充電管理系統(tǒng)，其特征在于，所述直流電源模塊的電壓輸出值提高a伏，直至蓄電池組不再放電，其中，a的取值范圍為廣10。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4任意一項(xiàng)所述的模塊化的蓄電池充電管理系統(tǒng)，其特征在于，所述保護(hù)模塊包括電池熔絲或斷路器。
6.ー種采用權(quán)利要求I所述模塊化的蓄電池充電管理系統(tǒng)的充電管理方法，其特征在于，包括如下步驟 初始限壓控制步驟，在上電啟動(dòng)后，系統(tǒng)監(jiān)控模塊啟動(dòng)初始限壓控制，將直流電源模塊的輸出電壓調(diào)到初始限定電壓值，所述初始限定電壓值低于蓄電池組的正常工作電壓；調(diào)壓控制步驟，初始限壓控制完成后，系統(tǒng)監(jiān)控模塊下發(fā)調(diào)壓控制命令，將直流電源模塊的電壓輸出值提高a伏，并判斷蓄電池組是否處于放電狀態(tài)，是則繼續(xù)將直流電源模塊的電壓輸出值提高a伏直至蓄電池組不再放電，即將所述直流電源模塊的輸出電壓調(diào)壓至蓄電池組的浮充電壓點(diǎn)； 電壓設(shè)定步驟，在直流電源模塊的輸出電壓調(diào)壓至浮充電壓點(diǎn)后，調(diào)節(jié)直流電源系統(tǒng)的輸出電壓到所需的浮動(dòng)電壓設(shè)定值或均充電壓設(shè)定值，所述浮動(dòng)電壓設(shè)定值或均充電壓設(shè)定值根據(jù)實(shí)際需要預(yù)先設(shè)定；以及， 輸出電流控制步驟，電壓設(shè)定步驟實(shí)現(xiàn)浮充狀態(tài)或均充狀態(tài)后，直流電源模塊仍處于限流狀態(tài)，控制直流電源模塊的總輸出電流為負(fù)載電流與蓄電池組充電電流設(shè)定值之和。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述模塊化的蓄電池充電管理系統(tǒng)的充電管理方法，其特征在干，所述調(diào)壓控制步驟和電壓設(shè)定步驟中，始終設(shè)置=其中，所述7為單個(gè)直流電源模塊的輸出限流點(diǎn)設(shè)定值、為負(fù)載電流值、Ifeet為蓄電池組的充電電流限定值、η為正常工作的直流電源模塊的個(gè)數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述模塊化的蓄電池充電管理系統(tǒng)的充電管理方法，其特征在于，所述直流電源模塊的并入處理過(guò)程為將新上電的直流電源模塊先保持待機(jī)狀態(tài)，并與系統(tǒng)監(jiān)控模塊進(jìn)行通訊，獲取當(dāng)前蓄電池充電管理系統(tǒng)輸出的電壓值，保持直流電源模塊的輸出電壓值與當(dāng)前蓄電池充電管理系統(tǒng)輸出的電壓值一致，并將直流電源模塊的電流輸出限制為O ;所述系統(tǒng)監(jiān)控模塊根據(jù)公式 重新計(jì)算直流電源模塊的輸出限流點(diǎn)的設(shè)定值IDsit，井下發(fā)給所有的直流電源模塊，所述直流電源模塊收到限流點(diǎn)的設(shè)定值調(diào)節(jié)命令后進(jìn)行限流點(diǎn)的調(diào)節(jié)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述模塊化的蓄電池充電管理系統(tǒng)的充電管理方法，其特征在于，所述直流電源模塊的退出處理過(guò)程為當(dāng)有直流電源模塊出現(xiàn)通信故障或者需要退出系統(tǒng)時(shí)，判斷剩下能夠正常通信的直流電源模塊總輸出電流能力是否大于若是，則根據(jù)公式重新計(jì)算限流點(diǎn)的設(shè)定值，進(jìn)而設(shè)置各個(gè)直流電源模塊的限流點(diǎn)；若否，則將直流電源模塊的限流值調(diào)制最大，保證負(fù)載電流的正常供應(yīng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述模塊化的蓄電池充電管理系統(tǒng)的充電管理方法，其特征在干，所述直流電源模塊的退出處理過(guò)程為當(dāng)有直流電源模塊出現(xiàn)通信故障或者需要退出系統(tǒng)時(shí)，判斷剩下能夠正常通信的直流電源模塊總輸出電流能力是否大于若是，則根據(jù)公式,重新計(jì)算限流點(diǎn)的設(shè)定值，進(jìn)而設(shè)置各個(gè)直流電源模塊的限流點(diǎn)；若否，則將直流電源模塊的限流值調(diào)制最大，保證負(fù)載電流的正常供應(yīng)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種模塊化的蓄電池充電管理系統(tǒng)及充電管理方法，所述蓄電池充電管理系統(tǒng)包括至少兩個(gè)相互并聯(lián)的直流電源模塊；與直流電源模塊連接的保護(hù)模塊；通過(guò)保護(hù)模塊連接至直流電源模塊的蓄電池組；與直流電源模塊連接的負(fù)載；以及，分別與直流電源模塊、蓄電池組和負(fù)載連接的系統(tǒng)監(jiān)控模塊，其中，所述系統(tǒng)監(jiān)控模塊用于監(jiān)控直流電源模塊的輸出電壓、蓄電池組的充電電流以及負(fù)載電流，所述系統(tǒng)監(jiān)控模塊與直流電源模塊實(shí)現(xiàn)通訊并下發(fā)控制指令，所述控制指令用于設(shè)定直流電源模塊的輸出電壓和限流點(diǎn)。本發(fā)明將蓄電池組的充電電流始終限制為其充電電流設(shè)定值，能夠選擇額定工作電流和最大負(fù)載電流相匹配的電池熔絲或斷路器，成本低。
文檔編號(hào)H02H7/18GK102709985SQ20121020044
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月18日
發(fā)明者何錫生, 張文華, 陸家珍 申請(qǐng)人:深圳市健網(wǎng)科技有限公司