铅酸蓄电池均衡与监控方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种铅酸蓄电池均衡与监控方法，包括如下步骤：对蓄电池组中的未启动均衡充电的蓄电池单体的电压进行实时监测，并根据未启动均衡充电的蓄电池单体的电压确定需均衡充电的蓄电池单体，对需均衡充电的蓄电池单体启动均衡充电；和，对均衡充电中的蓄电池单体进行实时监测，根据均衡充电中的蓄电池单体的电压和均衡电流，对蓄电池单体进行均衡充电控制。本发明专利技术方法在充放电过程中，对电压值低的蓄电池单体进行个性化和策略化均衡充电，通过补充电流的方法使所有蓄电池单体的电压趋于一致，从而实现蓄电池充放电的均衡，均衡效果好，效率高，可以大幅度延长蓄电池单体的使用寿命。本发明专利技术还基于上述方法提供了一种铅酸蓄电池均衡与监控系统。

【技术实现步骤摘要】
铅酸蓄电池均衡与监控方法及系统
本专利技术属于蓄电池
，涉及一种铅酸蓄电池均衡与监控方法及系统。
技术介绍
蓄电池一般是将多个蓄电池单体串联成组后使用，在充放电的过程中，每个蓄电池单体的充放电电流均相同。但由于各蓄电池单体在制造、初始容量、电压、内阻以及温度等方面存在不一致性，蓄电池充放电过程中，在充放电电流相同的情况下，易造成容量小或内阻高的蓄电池单体的过充电和过放电现象。过充电容易导致电池内部温度和压力迅速升高，造成对电池的损害，严重时会出现电池爆炸等安全问题，而过放电极易对电池造成永久性损害，影响蓄电池的使用寿命。蓄电池的均衡是指在由多个蓄电池单体组成的蓄电池组中，对各蓄电池单体在充放电方法上采取措施，使各蓄电池在充电时能同时到达充电终止电压，或者放电时同时到达放电终止电压。目前蓄电池充放电的均衡控制方法主要采用的是双向均衡方式，在由多个蓄电池单体串联而成的蓄电池中，每相邻的两节单体之间连接一个均衡模块，使能量从电压较高的蓄电池单体转移到电压较低的蓄电池单体，使两个蓄电池单体的电压趋于一致，解决了电池组电压不平衡的问题。该双向均衡方式的均衡过程实际上是一个先放电再充电的过程，即先使电压较高的蓄电池单体放电，然后再将从电压较高的蓄电池单体中放出的电能充入电压较低的蓄电池单体中，效率较低。而且该方法的均衡电流较小，一般为1～10A，而在放电过程中，均衡电流不足仍然易导致电池容量低的蓄电池单体过放电或者电池容量高的蓄电池单体无法完全释放能量。且采用双向均衡方式的蓄电池均衡系统中，单个回路的损坏有可能会影响整个系统的运行。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种铅酸蓄电池均衡与监控方法，以解决上述技术问题中的至少一个。本专利技术的另一个目的在于基于上述铅酸蓄电池均衡与监控方法提供一种铅酸蓄电池均衡与监控系统，以解决上述技术问题中的至少一个。根据本专利技术的一个方面，提供了一种铅酸蓄电池均衡与监控方法，包括如下步骤：对蓄电池组中的未启动均衡充电的蓄电池单体的电压进行实时监测，并根据未启动均衡充电的蓄电池单体的电压确定需均衡充电的蓄电池单体，对需均衡充电的蓄电池单体启动均衡充电；和对均衡充电中的蓄电池单体进行实时监测，根据均衡充电中的蓄电池单体的电压和均衡电流，对蓄电池单体进行均衡充电控制。本专利技术方法以蓄电池单体的电压作为均衡对象，通过对蓄电池组中的各个蓄电池单体的电压进行实时监测，并根据预先设置的均衡充电控制策略对蓄电池单体启动主动式均衡充电，主动式均衡充电电流可以根据需均衡充电的蓄电池单体的电压变化而调整，从而可以最大程度地给需均衡充电的蓄电池单体补充电量。本专利技术方法在充放电过程中，实时监测蓄电池单体的电压，对电压值较低的蓄电池单体进行个性化和策略化均衡充电，在均衡充电过程中根据蓄电池单体的电压和均衡电流对蓄电池单体进行均衡充电控制，蓄电池单体的电压不同，均衡电流不同，通过补充相应电流的方法使所有蓄电池单体的电压在充放电过程中趋于一致，从而可以大幅度增加单体蓄电池的电池容量和延长其使用寿命。本专利技术方法经过现场装机测试，其均衡效果好，效率高。在一些实施方式中，本专利技术方法还包括对蓄电池单体极柱上的连接条温度进行实时监测，从而可以通过连接条的温度判断均衡充电过程中连接条是否连接不良，方便及时维护，避免短路对蓄电池单体电芯造成损害。在一些实施方式中，根据未启动均衡充电的蓄电池单体的电压确定需均衡充电的蓄电池单体实现为：根据未启动均衡充电的蓄电池单体的电压获取单体最高电压；根据单体最高电压和未启动均衡充电的蓄电池单体的电压之间的电压差值，确定需均衡充电的蓄电池单体。由此，可以根据实际需求(例如根据实际的蓄电池单体电阻可能差值或根据实际的蓄电池单体电压差值情况)设定一电压差值(称为第一电压差值设定值)，通过比较单体最高电压与未启动均衡充电的蓄电池单体的电压的电压差值是否不小于第一电压差值设定值，即可精确、快捷地确认哪些蓄电池单体是需要进行均衡充电的，然后再启动对这些蓄电池单体的均衡充电，避免对不需要进行均衡充电的蓄电池单体也进行均衡充电。在一些实施方式中，根据均衡充电中的蓄电池单体的电压和均衡电流，对蓄电池单体进行均衡充电控制包括：根据单体最高电压和均衡充电中的蓄电池单体的电压之间的电压差值调整均衡电流的大小；以及根据单体最高电压或根据单体最高电压和均衡充电中的蓄电池单体的电压之间的电压差值停止对蓄电池单体的均衡充电。对蓄电池单体进行均衡充电过程中，由于单体最高电压与蓄电池单体的电压之间的电压差值不同，所需的均衡充电的电流大小不同，由此，可以实现对不同蓄电池单体进行个性化均衡充电，从而提高均衡充电效率，实现蓄电池充放电的均衡。均衡充电过程中，通过调整均衡电流的大小来缩小蓄电池单体的电压与单体最高电压之间的电压差值，使蓄电池单体的电压在蓄电池充放电过程中始终趋于于单体最高电压一致，可以通过设定第二电压差值设定值，当单体最高电压与均衡充电中的蓄电池单体的电压之间的电压差值大于第二电压差值设定值时，增大均衡电流；当电压差值为负值(即均衡充电中的蓄电池单体的电压大于单体最高电压)时，降低均衡电流；当电压差值不大于第二电压差值设定值时，停止调整均衡电流的大小。蓄电池组放电过程中，还可以设定一最高电压设定值，当单体最高电压不大于该最高电压设定值时，停止对所有蓄电池单体的均衡充电；蓄电池组充电过程中，可以设定第三电压差值设定值或均衡电流设定值，当单体最高电压与均衡充电中的蓄电池单体的电压之间的电压差值不大于第三电压差值设定值或均衡充电中的蓄电池单体的均衡电流不大于均衡电流设定值时，停止对该蓄电池单体的均衡充电。由此，可以实现对蓄电池单体的均衡充电进行精确控制，提高均衡充电的效率，实现蓄电池充放电的均衡。在一些实施方式中，对需均衡充电的蓄电池单体启动均衡充电包括：根据单体最高电压和未启动均衡充电的蓄电池单体的电压之间的电压差值，启动均衡充电的电源供给；和根据单体最高电压和未启动均衡充电的蓄电池单体的电压之间的电压差值生成均衡电流控制信号，并根据均衡电流控制信号输出均衡电流至需均衡充电的蓄电池单体；或者包括：根据单体最高电压和未启动均衡充电的蓄电池单体的电压之间的电压差值生成均衡电流控制信号，并根据均衡电流控制信号输出均衡电流至需均衡充电的蓄电池单体。本专利技术方法中，均衡充电的电源仅有一个，优选为蓄电池本体，即，当需要均衡充电时，蓄电池单体从蓄电池总线取电进行均衡充电。蓄电池组充放电过程中，当监测到有a(a≥1)个蓄电池单体的电压与单体最高电压之间的电压差值不小于第一电压差值设定值时，启动均衡充电的电源供给，使未启动均衡充电但确定需均衡充电的a个蓄电池单体可以从均衡充电的电源取电进行均衡充电，然后，分别根据单体最高电压和未启动均衡充电但需均衡充电的蓄电池单体的电压之间的电压差值的大小生成均衡电流控制信号，并根据均衡电流控制信号输出相应的均衡电流，分别启动对需均衡充电的a个蓄电池单体的均衡充电。对蓄电池组中剩余未启动均衡充电的蓄电池单体，继续监测其电压值，根据未启动均衡充电的蓄电池单体的电压重新获取一个单体最高电压，当监测到剩余的未启动均衡充电的蓄电池单体中有b(b≥1)个蓄电池单体的电压与重新确定的单体最高电压之间的电压差值不本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.铅酸蓄电池均衡与监控方法，其特征在于，包括如下步骤：对蓄电池组中的未启动均衡充电的蓄电池单体的电压进行实时监测，并根据未启动均衡充电的蓄电池单体的电压确定需均衡充电的蓄电池单体，对需均衡充电的蓄电池单体启动均衡充电；和对均衡充电中的蓄电池单体进行实时监测，根据均衡充电中的蓄电池单体的电压和均衡电流，对蓄电池单体进行均衡充电控制。

【技术特征摘要】
2018.08.17 CN 20181094177231.铅酸蓄电池均衡与监控方法，其特征在于，包括如下步骤：对蓄电池组中的未启动均衡充电的蓄电池单体的电压进行实时监测，并根据未启动均衡充电的蓄电池单体的电压确定需均衡充电的蓄电池单体，对需均衡充电的蓄电池单体启动均衡充电；和对均衡充电中的蓄电池单体进行实时监测，根据均衡充电中的蓄电池单体的电压和均衡电流，对蓄电池单体进行均衡充电控制。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据未启动均衡充电的蓄电池单体的电压确定需均衡充电的蓄电池单体实现为：根据未启动均衡充电的蓄电池单体的电压获取单体最高电压；根据单体最高电压和未启动均衡充电的蓄电池单体的电压之间的电压差值，确定需均衡充电的蓄电池单体。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据均衡充电中的蓄电池单体的电压和均衡电流，对蓄电池单体进行均衡充电控制包括：根据单体最高电压和所述均衡充电中的蓄电池单体的电压之间的电压差值调整均衡电流的大小；以及根据单体最高电压或根据单体最高电压和均衡充电中的蓄电池单体的电压之间的电压差值停止对蓄电池单体的均衡充电。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对需均衡充电的蓄电池单体启动均衡充电包括：根据所述单体最高电压和未启动均衡充电的蓄电池单体的电压之间的电压差值，启动均衡充电的电源供给；和根据所述单体最高电压和未启动均衡充电的蓄电池单体的电压之间的电压差值生成均衡电流控制信号，并根据均衡电流控制信号输出均衡电流至需均衡充电的蓄电池单体；或者包括：根据所述单体最高电压和未启动均衡充电的蓄电池单体的电压之间的电压差值生成均衡电流控制信号，并根据均衡电流控制信号输出均衡电流至需均衡充电的蓄电池单体。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据均衡充电中的蓄电池单体数量或根据所述单体最高电压关闭均衡充电的电源供给。6.铅酸蓄电池均衡与监控系统，其特征在于，包括：主机控制系统(100)和与蓄电池单体并联设置的从机监测模块(200)；其中，从机监测模块(200)与蓄电池单体一一对应设置，用于实时获取与之并联的蓄电池单体的电压和均衡电流并输出至所述主机控制系统(100)，以及根据所述主机控制系统(100)输出的从机控制信号对与之并联的蓄电池单体进行均衡充电控制；所述主机控制系统(100)用于根据所述从机监测模块(200)输出的蓄电池单体的电压确定需均衡充电的蓄电池单体和生成所述从机控制信号输出至所述从机监测模块(200)，并根据蓄电池单体的电压或均衡充电中的蓄电池单体数量控制均衡充电的电源供给。7.根据权利要求6所述的铅酸蓄电池均衡与监控系统，其特征在于，所述从机监测模块(200)包括：电压采集电路(21)、均衡电流采集电路(22)、...

【专利技术属性】
技术研发人员：申智渊，王芝满，
申请(专利权)人：秋玺能源科技广州有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44