可自动充电激活锂电池包的免维护储能电源及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种可自动充电激活锂电池包的免维护储能电源，主要包括锂电池包、电池软启动板、双向AC/DC变换及交流输出切换单元、激活条件判断电路、AC/DC充电板和锂电池包激活端口；本发明专利技术还公开前述储能电源的控制方法，当市电正常输入时旁路输出交流电并对锂电池包充电，当市电未有效输入时，由锂电池包通过反向逆变输出交流电；在锂电池组馈电严重且停止工作后，一旦市电再次接入，将由激活条件判断电路检测决定是否对锂电池包充电激活。本发明专利技术能够在市电恢复供电时实现对储能电源内置的已严重馈电且无法正常充电蓄能的锂电池包自行充电激活，方法简洁可靠，解决电池包维护不方便等问题，可实现储能电源的无人值守和免维护。免维护。免维护。

【技术实现步骤摘要】
可自动充电激活锂电池包的免维护储能电源及其控制方法


[0001]本专利技术涉及一种内置锂电池包的储能电源，尤其涉及一种能够使内置锂电池包因市电长时间断电等原因而导致电池管理单元停止工作，在市电重新接入时能够自行激活而恢复工作的免维护储能电源及其控制方法。

技术介绍

[0002]电力电子技术、储能材料的快速发展使得储能电源得到推广和应用，储能电源的种类丰富多样，较常见的有不间断电源UPS、应急电源EPS、各种离网或并网型的光伏储能电源等，已广泛应用于数据处理中心、信号机房、安全警报系统、家庭、户外野营等场合，可以保障在停电的情况下用户仍然能够正常使用交流电。储能电源的主要构成有电池组、电池管理单元、逆变器、交流充电器等，双向变换技术使得逆变和充电的硬件功率模块可以合二为一，大幅降低了物料成本，也使得储能电源系统的集成度更高、体积更小、重量更轻。
[0003]在储能电源的广泛普及过程中，常常出现储能电池因各种情况发生深度放电，致使在市电停电或故障时，储能电池因馈电欠压不再逆变而无法实现应急用电，因此储能电池作为储能电源内部的关键组成部分，如何对其进行合理的使用及维护成为了储能电源发展中的重要问题。锂电池因重量轻、体积小、功率密度较高，因而广泛用于储能电源中，然而锂电池组需要安全管理，如保证各电芯的容量或电压一致以及需要进行过流保护、过欠压保护、短路保护、过温保护等；当锂电池组严重馈电时，电池组电压有可能较低，导致电池管理单元停止工作，此时通常需要由外接充电器强行对锂电池组的正负极直接补电蓄能激活，使得电池管理单元重新工作，电池包得以正常对外输出，该维护过程较为繁琐，难以实现设备通电后的自检和自恢复。
[0004]因此需要研究并实施一种简洁可靠的方法以自行对馈电的锂电池组充电激活，该方法充分考虑到无人值守类的设备自检自恢复问题，具有较高的推广应用价值。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种能够在锂电池包因市电断电等情况停止工作后当市电重新接入时可自行激活和恢复锂电池包重新正常工作的免维护储能电源及其控制方法。
[0006]技术方案：本专利技术所述的可自动充电激活锂电池包的免维护储能电源包括储能电源主体和储能电源激活控制模块；其中，储能电源主体包括锂电池包、电池软启动板、双向AC/DC变换及交流输出切换单元，所述锂电池包通过电池软启动板连接双向AC/DC变换及交流输出切换单元，用于正向充电和反向逆变的运行模式；所述储能电源激活控制模块用于在锂电池包馈电失效状态下有市电接入后激活锂电池包，包括激活条件判断电路、AC/DC充电板和锂电池包激活端口，所述激活条件判断电路包括一对检测端和输出端，所述检测端分别连接双向AC/DC变换及交流输出切换单元的DC侧正端和锂电池包激活端口的负端，所述输出端连接控制AC/DC充电板的输入端受控开关，所述输入端受控开关串联在AC/DC充电
板和市电输入的火线之间。
[0007]所述激活条件判断电路包括用于判断锂电池包是否达到激活条件的常闭型光耦继电器和比较器，所述常闭型光耦继电器通过采样的锂电池包输出电压与预设的门限值相比较，当采样电压未超过门限值时，其原边不导通，副边直通；当采样电压超过门限值时，其原边导通，副边关断。
[0008]所述锂电池包包括锂电池组和电池管理单元，所述电池管理单元经由断路器连接至电池软启动板。
[0009]所述电池管理单元内设有负端受控开关，所述负端受控开关为一对N沟道Mosfet以背靠背形式串联在双向AC/DC变换及交流输出切换单元的负端和锂电池组负端之间。
[0010]所述电池软启动板内置预充电电路及正端受控开关；所述正端受控开关串联于双向AC/DC变换及交流输出切换单元的DC侧正端和锂电池组的正端之间。
[0011]所述双向AC/DC变换及交流输出切换单元设有交流输出受控开关和市电输入受控开关，当有市电输入时，交流输出受控开关和市电输入受控开关均导通，当无市电输入时，交流输出受控开关导通，市电输入受控开关断开。
[0012]所述的锂电池包激活端口内置防反接二极管和保险丝。
[0013]本专利技术还公开上述可自动充电激活锂电池包的免维护储能电源的控制方法，所述控制方法按储能电源的市电接入情况和锂电池包是否正常工作有如下步骤：
[0014](1)当储能电源有市电输入时，市电输入通过双向AC/DC变换及交流输出切换单元(500)内部的交流输出受控开关和市电输入受控开关旁路输出交流电，同时，市电通过双向AC/DC变换及交流输出切换单元进行正向功率因数校正和隔离直流变换，通过电池软启动板对锂电池包进行先恒流后恒压充电；
[0015](2)当储能电源无市电输入时，锂电池包的直流输出经电池软启动板后，由双向AC/DC变换及交流输出切换单元通过反向逆变方式产生交流通过交流输出受控开关(K4)输出；长时间运行以至于双向AC/DC变换及交流输出切换单元的直流侧欠压保护，此时电池管理单元和电池软启板尚正常工作，如市电输入恢复及时，市电仍然通过双向AC/DC变换及交流输出切换单元旁路输出，同时正向变换对锂电池包充电；
[0016](3)如步骤(2)中市电输入长时间未恢复，锂电池包持续经逆变放电，至欠压无输出，储能电源整机不再工作；电池管理单元的静态损耗使得锂电池组发展成深度放电即馈电状态，此时电池管理单元失效不工作；
[0017](4)当步骤(3)中市电输入再次恢复时，由于电池管理单元内置的负端受控开关无效，无法通过双向AC/DC变换及交流输出切换单元正向充电模式对锂电池包充电；所述的激活条件判断电路检测到锂电池组的实时电压并与基准电压比较，若当前的锂电池组的实时电压小于预设的门限值，则受控开关使能有效，AC/DC充电板得到交流输入，进而通过锂电池包激活端口对锂电池组小电流激活充电；
[0018](5)步骤(4)中锂电池包被激活后，电池管理单元重新恢复有效工作，其内置受控开关使能有效，市电输入通过双向AC/DC变换及交流输出切换单元正向充电模式经过电池软启动板对锂电池包充电；更进一步的，当所述的激活条件判断电路一旦检测到锂电池包实时电压超出门限值，受控开关使能无效，AC/DC充电板不再工作，锂电池组将仅由市电通过储能电源主体中的双向AC/DC变换及交流输出切换单元电源变换来储存电量直至充满。
[0019]有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有如下显著优点：即使储能电源内置锂电池包在严重馈电而无法正常充电蓄能的情形下，也能够在检测到市电恢复供电时实现锂电池组的自行充电激活，方法简洁可靠，响应速度快，避免了人工维护的不及时、不方便等问题，可实现储能电源的无人值守和免维护。
附图说明
[0020]图1为本专利技术的免维护储能电源结构示意图；
[0021]图2(a)为本专利技术储能电源主体结构示意图；
[0022]图2(b)为本专利技术储能电源主体工作于交流旁路输出模式示意图；
[0023]图2(c)为本专利技术储能电源主体工作于逆变输出模式示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可自动充电激活锂电池包的免维护储能电源，其特征在于，包括储能电源主体和储能电源激活控制模块；其中，储能电源主体包括锂电池包(100)、电池软启动板(400)、双向AC/DC变换及交流输出切换单元(500)，所述锂电池包(100)通过电池软启动板(400)连接双向AC/DC变换及交流输出切换单元(500)，用于正向充电和反向逆变的运行模式；所述储能电源激活控制模块用于在锂电池包(100)馈电失效状态下有市电接入后激活锂电池包(100)，包括激活条件判断电路(600)、AC/DC充电板(700)和锂电池包激活端口(800)，所述激活条件判断电路(600)包括一对检测端和输出端，所述检测端分别连接双向AC/DC变换及交流输出切换单元(500)的DC侧正端和锂电池包激活端口(800)的负端，所述输出端连接控制AC/DC充电板(700)的输入端受控开关(K3)，所述输入端受控开关(K3)串联在AC/DC充电板(700)和市电输入的火线之间。2.根据权利要求1所述的一种可自动充电激活锂电池包的免维护储能电源，其特征在于，所述激活条件判断电路(600)包括用于判断锂电池包(100)是否达到激活条件的常闭型光耦继电器和比较器，所述常闭型光耦继电器通过采样的锂电池包(100)输出电压与预设的门限值相比较，当采样电压未超过门限值时，其原边不导通，副边直通；当采样电压超过门限值时，其原边导通，副边关断。3.根据权利要求1所述的一种可自动充电激活锂电池包的免维护储能电源，其特征在于，所述锂电池包(100)包括锂电池组(200)和电池管理单元(300)，所述电池管理单元(300)经由断路器(S1)连接至电池软启动板(400)。4.根据权利要求3所述的一种可自动充电激活锂电池包的免维护储能电源，其特征在于，所述电池管理单元(300)内设有负端受控开关(K1)，所述负端受控开关(K1)为一对N沟道Mosfet以背靠背形式串联在双向AC/DC变换及交流输出切换单元(500)的负端和锂电池组(200)负端之间。5.根据权利要求1所述的一种可自动充电激活锂电池包的免维护储能电源，其特征在于，所述电池软启动板(400)内置预充电电路及正端受控开关(K2)；所述正端受控开关(K2)串联于双向AC/DC变换及交流输出切换单元(500)的DC侧正端和锂电池组(100)的正端之间。6.根据权利要求1所述的一种可自动充电激活锂电池包的免维护储能电源，其特征在于，所述双向AC/DC变换及交流输出切换单元(500)设有交流输出受控开关(K4)和市电输入受控开关(K5)，当有市电输入时，交流输出受控开关(K4)和市电输入受控开关(K5)均导通，当无市电输入时，交流输出受控开关(K4)导通，市电输入受控开关(K5)断...

【专利技术属性】
技术研发人员：时金林，曾亚强，李伦全，廖德宁，赵小飞，
申请(专利权)人：南京熊猫电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：