可任意配置串联蓄电池组蓄电池单体个数的装置及方法制造方法及图纸

可任意配置串联蓄电池组蓄电池单体个数的装置及方法，属于供电电源电池技术领域，包括主控单元、采集与控制执行单元、直流适配单元以及远传接口，所述直流适配单元一端与直流供电母线连接，另一端与采集与控制执行单元串联；所述采集与控制执行单元设置为一个以上，且一个以上的采集与控制执行单元相互串联，采集与控制执行单元与主控单元连接；所述主控单元与远传接口连接；所述远传接口与后台操作系统连接。本发明专利技术可以做到串联蓄电池组的蓄电池单体冗余备份、超常规配置蓄电池组，既保障供电又保护电池，同时也可以实现废旧电池的梯次利用。

【技术实现步骤摘要】
可任意配置串联蓄电池组蓄电池单体个数的装置及方法
本专利技术属于供电电源电池
，特别是涉及到一种可任意配置串联蓄电池组蓄电池单体个数的控制装置。
技术介绍
蓄电池广泛应用于军事、航天、通信、交通、新能源储能、金融、工农业生产等诸多领域，蓄电池的使用总量庞大。目前使用的蓄电池电池存在某些行业蓄电池实际使用寿命远低于设计寿命，更远远低于理论寿命；淘汰下来的蓄电池绝大多数具有梯次利用继续使用价值。超出规定环境温度使用蓄电池以及蓄电池过充电、过放电、欠充电等都缩短蓄电池使用寿命。由于没有技术手段应对只能被动地任蓄电池使用时间缩短，被动地淘汰绝大多数有梯次利用价值蓄电池，造成严重的资源浪费，产生沉重的经济、环境负担。在实际使用中将多个单体蓄电池串联成蓄电池组使用。制造蓄电池物质决定了蓄电池的自然属性，通常一个单体蓄电池电压低，不能满足用电设备电压要求，需要用多单体蓄电池串联成组匹配用电设备。受工艺水平限制，制造蓄电池时不能做到完全一致，蓄电池编组后组内单体间存在差异。现有的铅酸蓄电池直流后备电源供电系统中，充电设备只能采集电池组组端电压和串联电流，在充电时不能避免蓄电池组内某个或某几个蓄电池单体过充电，同时又有某个或某几个蓄电池单体欠充电。后备电源在供电时，现有的设备只能参考蓄电池组组端电压进行控制，不能避免蓄电池组内某个或某几个蓄电池单体过放电，也不能避免某个或某几个蓄电池单体不能充分释放电能。蓄电池组每发生一次供电充电循环，蓄电池单体之间差异都会增大，加速某个或几个蓄电池单体劣化，缩短整组蓄电池使用寿命。也是由于蓄电池单体之间的差异，蓄电池组充电时必然有部分蓄电池单体过充电，又有部分蓄电池单体欠充电现象，过度充电导致蓄电池发热失水干枯，欠充电导致电池硫化。蓄电池组放电时存在部分单体过放电，且存在多数单体有效储能不能充分释放现象。过充电、欠充电、过放电都会加速蓄电池劣化，提前终结蓄电池组使用寿命。要克服前述弊端的有效方法，是对蓄电池组内每个蓄电池单体进行充放电控制，防止过充电过放电现象发生，也就防止了蓄电池组内单体之间的差异增大从而达到延长电池寿命目的。目前现有电池保护技术强调目标是使串联电池组内每个单体电池电压相等，也叫电池均衡技术。实现电池组的均衡电路主要可概括为能量耗散型和能量转移型两大类。仅局限于所谓电池均衡技术不能实现目前提前淘汰电池梯次利用。现有串联应用电池组，只要供电规格固定，电池组单体电池数量就固定，单体电池没有备份，一旦电池组中有某个单体故障，电池组将不能对外供电，用电设备断电风险不可控。只能通过再增加一组厂家相同、型号相同、批次相同的电池组并联来加强供电可靠性。两个串联电池组并联后，若有某电池组中有单体蓄电池发生故障另一电池组也会因此故障电池影响加速终结寿命。虽然硬件成本翻倍，用电设备断电风险没有实质改变。因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决这一问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种可任意配置串联蓄电池组蓄电池单体个数的装置及方法，能实现电池梯次利用，既可以做到串联蓄电池单体蓄电池冗余备份，又能在保障供电的同时保护电池。可任意配置串联蓄电池组蓄电池单体个数的控制装置，其特征是：包括主控单元、采集与控制执行单元、直流适配单元以及远传接口，所述直流适配单元一端与直流供电母线连接，另一端与采集与控制执行单元串联；所述采集与控制执行单元设置为一个以上，且一个以上的采集与控制执行单元相互串联，采集与控制执行单元与主控单元连接；所述主控单元与远传接口连接；所述远传接口与后台操作系统连接；所述主控单元包括数据处理器、非易失存储器、A/D转换器、通讯接口以及市电断电侦测电路，所述数据处理器包括数据分析模块、数据存储模块以及数据传输模块；所述采集与控制执行单元包括数据处理器、多开关组、A/D转换器、通讯接口以及非易失存储器，所述数据处理器包括端口配制模块、数据传输模块以及数据分析模块；所述直流适配单元包括双向变换电源、数据处理器、通讯接口、非易失存储器、电流传感器、A/D转换器电路；所述数据处理器分别与A/D转换器、双向变换电源、通讯接口以及非易失存储器连接；所述电流传感器设置为两个，均与A/D转换器连接。所述主控单元与直流适配单元以及一个以上的采集与控制执行单元均通过通讯接口连接。所述直流适配单元内部的双向变换电源包括两个方向的数控限流电路；且直流适配单元输入输出通道分时复用。所述采集与控制执行单元内部的多开关组为电子开关、继电器节点或同类异类开关组合。可任意配置串联蓄电池组蓄电池单体个数的方法，其特征是：基于现代电子技术，结合可任意配置串联蓄电池组蓄电池单体个数的装置，采用N+X方法进行串联电池组单体电池的任意配置，包括以下步骤：步骤一、主控单元通过各采集与控制执行单元对全部电池进行定位编号。N为传统蓄电池组单体电池个数，X为新增加单体电池个数，N属于整数区间[2,100]，X属于整数区间[-N+1,N-1]，单体电池编号为1、2、3……N–1、N、N+1、N+2……N+X-1、N+X；步骤二、采集与控制执行单元采集测量单体电压，判断单体电池有无异常并按编号对应记录单体电池电压和状态，0表示正常，1表示异常。步骤三、主控单元实时对全部电池进行动态编组，编组原则为，状态正常的单体参加动态编组，备电状态时电压低者优先，供电状态时电压高者优先；主控单元命令各采集与控制执行单元回传各单体电池状态标志和电压值，主控单元参照各个单体电压值和状态值决定单体电池的编组数量、待编组数量以及不可再重复使用的单体电池的告警范围；动态编组后组内电池编号间断；步骤四、主控单元侦测到市电断电后向直流适配单元以及所有采集与控制执行单元发出供电指令，通过远传接口向后台操作系统告警；步骤五、主控单元命令直流适配单元改变输入输出方向；直流适配单元控制双向变换电源先关断输出，再开启另一方向输出；步骤六、主控单元判断出需保护单体电池，向对应的采集与控制执行单元发出保护指令；备电时单体电压达到上限，该单体电池被暂时保留备用状态，电压回复到正常，该单体电池被重新编入动态编组；供电时单体电池被切离保护后不再进入动态编组；步骤七、主控单元实时测量动态电池组电压、电流，命令直流适配单元调整变换输出电压满足各个时期电压需求；直流适配单元限制两个方向电流实现自我保护；步骤八、被保护的单体电池增多，编入动态编组单体电池数不足，可动态编组的电池数小于N时，在供电时动态电池组的组端电压低于用电设备输入电压下限，主控单元命令直流适配单元调整输出电压满足供电要求，在备电时，降低加在电池动态编组的组端电压，由主控单元命令直流适配单元来完成。通过上述设计方案，本专利技术可以带来如下有益效果：可任意配置串联蓄电池组蓄电池单体个数的装置及方法，可以将要发生过充电或过放电的单体蓄电池切离蓄电池组实施有效保护。加强供电保障，通过配置串联蓄电池组蓄电池单体个数实现单体蓄电池冗余备份提高后备电源供电保障能力，也可以在蓄电池单体少于标配时继续供电，通过双向变换电源固定输出的方法，能够将本专利技术连接的所有单体蓄电池内蓄能全部释放出去，有效延长供电时间。本专利技术能够防止所保护蓄电池的使用寿命缩短，并且具有对蓄电池进行在线养护修复功能，同时可实现错峰用谷的本文档来自技高网...

【技术保护点】
可任意配置串联蓄电池组蓄电池单体个数的装置，其特征是：包括主控单元(1)、采集与控制执行单元(2)、直流适配单元(3)以及远传接口(4)，所述直流适配单元(3)一端与直流供电母线连接，另一端与采集与控制执行单元(2)串联；所述采集与控制执行单元(2)设置为一个以上，且一个以上的采集与控制执行单元(2)相互串联，采集与控制执行单元(2)与主控单元(1)连接；所述主控单元(1)与远传接口(4)连接；所述远传接口(4)与后台操作系统连接；所述主控单元(1)包括数据处理器、非易失存储器、A/D转换器、通讯接口以及市电断电侦测电路，所述数据处理器包括数据分析模块、数据存储模块以及数据传输模块；所述采集与控制执行单元(2)包括数据处理器、多开关组、A/D转换器、通讯接口以及非易失存储器，所述数据处理器包括端口配制模块、数据传输模块以及数据分析模块；所述直流适配单元(3)包括双向变换电源、数据处理器、通讯接口、非易失存储器、电流传感器、A/D转换器；所述数据处理器分别与A/D转换器、双向电源、通讯接口以及非易失存储器连接，所述电流传感器设置为两个，均与A/D转换器连接。

【技术特征摘要】
1.可任意配置串联蓄电池组蓄电池单体个数的装置，其特征是：包括主控单元(1)、采集与控制执行单元(2)、直流适配单元(3)以及远传接口(4)，所述直流适配单元(3)一端与直流供电母线连接，另一端与采集与控制执行单元(2)串联；所述采集与控制执行单元(2)设置为一个以上，且一个以上的采集与控制执行单元(2)相互串联，采集与控制执行单元(2)与主控单元(1)连接；所述主控单元(1)与远传接口(4)连接；所述远传接口(4)与后台操作系统连接；所述主控单元(1)包括数据处理器、非易失存储器、A/D转换器、通讯接口以及市电断电侦测电路，所述数据处理器包括数据分析模块、数据存储模块以及数据传输模块；所述采集与控制执行单元(2)包括数据处理器、多开关组、A/D转换器、通讯接口以及非易失存储器，所述数据处理器包括端口配制模块、数据传输模块以及数据分析模块；所述直流适配单元(3)包括双向变换电源、数据处理器、通讯接口、非易失存储器、电流传感器、A/D转换器；所述数据处理器分别与A/D转换器、双向电源、通讯接口以及非易失存储器连接，所述电流传感器设置为两个，均与A/D转换器连接。2.根据权利要求1所述的可任意配置串联蓄电池组蓄电池单体个数的装置，其特征是：所述主控单元(1)与直流适配单元(3)以及一个以上的采集与控制执行单元(2)均通过通讯接口连接。3.根据权利要求1所述的可任意配置串联蓄电池组蓄电池单体个数的装置，其特征是：所述直流适配单元(3)内部的双向变换电源包括两个方向的数控限流电路；且直流适配单元(3)输入输出通道分时复用。4.根据权利要求1所述的可任意配置串联蓄电池组蓄电池单体个数的装置，其特征是：所述采集与控制执行单元(2)内部的多开关组为电子开关、继电器节点或同类异类开关组合。5.可任意配置串联蓄电池组蓄电池单体个数的方法，其特征是：基于现代电子技术，结合可任意配置串联蓄电池组蓄电池单体个数的装置，采用N+X方法进行串联电池组单体电池的任意配置，包括以下步骤：步骤一、主控单...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴函泽，于大军，张国毅，王克成，
申请(专利权)人：吉林龙璟科技有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林,22