專利名稱：變電站直流電源系統(tǒng)用磷酸鐵鋰電池管理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
變電站直流電源系統(tǒng)用磷酸鐵鋰電池管理系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及一種磷酸鐵鋰電池管理系統(tǒng)，屬于電池組管理系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種變電站直流電源系統(tǒng)用磷酸鐵鋰電池管理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
[0002]目前，變電站直流電源系統(tǒng)中的閥控鉛酸電池采用電池巡檢儀對電池的電壓、溫度和電流進(jìn)行監(jiān)測，并將采集的信息發(fā)送給集中監(jiān)控模塊。這種方式下電池的容量、故障判別的任務(wù)由集中監(jiān)控模塊完成，而且這種方案下不能對電池進(jìn)行均衡控制，降低了電池的使用壽命。磷酸鐵鋰電池因其自身的優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用于儲(chǔ)能裝置、電動(dòng)汽車、電動(dòng)自行車、電動(dòng)工具等各個(gè)領(lǐng)域。磷酸鐵鋰電池管理系統(tǒng)應(yīng)用于電動(dòng)汽車領(lǐng)域可見于申請?zhí)枮?200910197023. 5的發(fā)明專利申請電動(dòng)汽車用動(dòng)力磷酸鐵鋰電池組管理系統(tǒng)及其工作方法。該發(fā)明專利申請的主要目的是解決電動(dòng)汽車用動(dòng)力磷酸鐵鋰電池組的管理問題，提高電池組的使用壽命。[0003]然而，由于磷酸鐵鋰電池對應(yīng)用環(huán)境的敏感性，在變電站電源系統(tǒng)的使用過程中需要單獨(dú)配置電池管理系統(tǒng)。同時(shí)，電池管理系統(tǒng)需要對磷酸鐵鋰電池的串聯(lián)成組的每個(gè)電池單體進(jìn)行在線電壓調(diào)整，防止單個(gè)電池的過充和過放。而現(xiàn)有文獻(xiàn)中尚未見到關(guān)于變電站直流電源系統(tǒng)用磷酸鐵鋰電池管理系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)的報(bào)道。[0004]有鑒于此，有必要提供一種適用于變電站直流電源系統(tǒng)用磷酸鐵鋰電池管理系統(tǒng)，以解決工業(yè)應(yīng)用需要。發(fā)明內(nèi)容[0005]為了解決上述問題，本實(shí)用新型的目的是，提供一種適用于變電站直流電源系統(tǒng)用磷酸鐵鋰電池管理系統(tǒng)，解決磷酸鐵鋰電池在變電站用電源系統(tǒng)中正常工作時(shí)的長期浮充問題、磷酸鐵鋰電池與現(xiàn)有變電站用電源系統(tǒng)充電機(jī)之間的協(xié)調(diào)控制問題以及磷酸鐵鋰電池并串聯(lián)數(shù)量比較多時(shí)，磷酸鐵鋰電池的均衡控制問題。[0006]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是一種變電站直流電源系統(tǒng)用磷酸鐵鋰電池管理系統(tǒng)，由監(jiān)控屏、主控模塊、集中監(jiān)控模塊、若干采集模塊和均衡模塊以及蓄電池組成，其特征在于[0007]所述主控模塊由通信單元、中央處理單元、顯示存儲(chǔ)單元、SOC估算單元和專家診斷單元五部分構(gòu)成；所述采集模塊和均衡模塊直接與串聯(lián)分組的蓄電池連接，并通過CAN 總線與主控模塊實(shí)現(xiàn)通信連接；所述監(jiān)控屏和集中監(jiān)控模塊均通過CAN總線與主控模塊連接；集中監(jiān)控模塊控制充電機(jī)和繼電開關(guān)實(shí)時(shí)對電池組進(jìn)行均充、浮充管理。[0008]如上所述的變電站直流電源系統(tǒng)用磷酸鐵鋰電池管理系統(tǒng)，其特征在于，所述采集模塊和均衡模塊按照電池串聯(lián)的成組劃分成若干子模塊，采集模塊采集分組的單體電池的電壓以及電池組的電壓、電流、溫度，并通過CAN總線將采集的數(shù)據(jù)傳送給主控模塊，主控模塊通過預(yù)先的控制算法對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，判斷電池的運(yùn)行狀況，同時(shí)通過均衡模塊對單體電池進(jìn)行均衡管理。[0009]本實(shí)用新型的有益效果是本系統(tǒng)可以對磷酸鐵鋰電池系統(tǒng)的電壓、電流、溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，診斷電池的運(yùn)行狀態(tài)，并計(jì)算電池的S0C，通過CAN總線或RS485與充電機(jī)和上位機(jī)進(jìn)行通信，對磷酸鐵鋰電池系統(tǒng)的均衡控制、功率評估、均充、浮充等功能進(jìn)行協(xié)調(diào)管理。


[0010]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的變電站直流電源系統(tǒng)用磷酸鐵鋰電池管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。[0011]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的變電站直流電源系統(tǒng)用磷酸鐵鋰電池管理系統(tǒng)的電池組均充、浮充流程圖。
具體實(shí)施方式
[0012]以下通過具體實(shí)施方式
，結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。[0013]附圖2的符號說明U。一蓄電池組兩端的電壓；U, —浮充的門檻電壓；SOC —電池組的剩余容量。[0014]本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種變電站直流電源系統(tǒng)用磷酸鐵鋰電池管理系統(tǒng)，由監(jiān)控屏、主控模塊、若干采集模塊和均衡模塊以及蓄電池組成。所述主控模塊由通信單元、 中央處理單元、顯示存儲(chǔ)單元、SOC估算單元和專家診斷單元五部分構(gòu)成；所述采集模塊和均衡模塊直接與串聯(lián)分組的蓄電池連接，并通過CAN總線與主控模塊實(shí)現(xiàn)通信連接；所述監(jiān)控屏通過CAN總線與主控模塊連接。[0015]如圖1所示，本站用磷酸鐵鋰電池管理系統(tǒng)采用CAN總線作為整個(gè)系統(tǒng)的通信方式，通過與集中監(jiān)控系統(tǒng)通信對充電機(jī)和繼電開關(guān)KMl和KM2進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)磷酸鐵鋰電池在站用電源系統(tǒng)中的均充、浮充和淺充淺放管理。本電池管理系統(tǒng)由一個(gè)主控模塊和若干采集模塊、均衡模塊組成。采集模塊和均衡模塊直接連接在電池組上，然后通過CAN總線分別與主控模塊相連，主控模塊與集中監(jiān)控模塊之間也通過CAN總線進(jìn)行連接，根據(jù)采集板采集的單體電池電壓和電池組的電壓、電流、溫度，判斷電池的運(yùn)行狀態(tài)，通過集中監(jiān)控模塊控制充電機(jī)和繼電開關(guān)對電池進(jìn)行均充、浮充和淺充淺放管理。[0016]本實(shí)施例中，主控模塊使用運(yùn)算速度較快的微控制器，微控制器內(nèi)部自帶2個(gè)以上CAN總線控制器，主控模塊通過CAN總線接收采集模塊采集的電壓、電流、溫度，并對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理，然后根據(jù)專家診斷單元和SOC計(jì)算單元中的算法，判斷出電池目前的健康狀況和剩余電量。[0017]本實(shí)施例中，先根據(jù)磷酸鐵鋰電池的特性畫出電池容量受溫度影響的曲線圖，計(jì)算該溫度變動(dòng)下對應(yīng)補(bǔ)償?shù)碾妷褐郸?U，然后將該曲線存儲(chǔ)在主控模塊的存儲(chǔ)單元中，通過檢測蓄電池組的溫度，電池組充電時(shí)實(shí)時(shí)對充電的電壓和電流進(jìn)行補(bǔ)償，避免出現(xiàn)過充， 提高蓄電池的壽命。[0018]本實(shí)施例中，主控模塊通過大容量EPROM存儲(chǔ)蓄電池的異常信號，當(dāng)EPROM出現(xiàn)數(shù)據(jù)溢出時(shí)，最新的數(shù)據(jù)可自動(dòng)從EPROM的首地址開始覆蓋數(shù)據(jù)。[0019]所述主控模塊中預(yù)先存儲(chǔ)磷酸鐵鋰電池的溫度補(bǔ)償曲線，根據(jù)檢測的電池溫度，對照補(bǔ)償曲線計(jì)算電池組均充電壓、電流和浮充電壓，并將設(shè)定值發(fā)送給集中監(jiān)控模塊。[0020]在上述的磷酸鐵鋰電池管理系統(tǒng)中，當(dāng)電池組或者單體電池出現(xiàn)異常工作狀況時(shí)，主控模塊可對該狀況發(fā)生的時(shí)間和原因自動(dòng)進(jìn)行保存，并可通過主控模塊上的液晶屏查詢相關(guān)記錄。[0021]本實(shí)施例中，主控模塊通過程序中的算法對蓄電池進(jìn)行均充和浮充，具體流程如圖2所示。[0022]如圖2所示，Uo為電池組兩端電壓，Ur為預(yù)先設(shè)定的浮充門檻電壓，SOC為電池組的剩余電量。首先檢測Uo和計(jì)算電池組的S0C，若Uo<to·，則對蓄電池組進(jìn)行均充，反之則進(jìn)行浮充，電池充電后，電壓要是達(dá)到浮充門檻值，那么將均充轉(zhuǎn)為浮充，浮充狀態(tài)下，若 S0C>95%，那么斷開繼電開關(guān)KM2，同時(shí)調(diào)整充電機(jī)的輸出電壓和電流，使蓄電池組處于放電狀態(tài)給直流母線上的經(jīng)常負(fù)載供電，當(dāng)蓄電池組放電到的S0C<=80%時(shí)，將Uo和Ur進(jìn)行比較，整個(gè)充放電過程重新循環(huán)執(zhí)行。
權(quán)利要求1.一種變電站直流電源系統(tǒng)用磷酸鐵鋰電池管理系統(tǒng)，由監(jiān)控屏、主控模塊、集中監(jiān)控模塊、若干采集模塊和均衡模塊以及蓄電池組成，其特征在于所述主控模塊由通信單元、中央處理單元、顯示存儲(chǔ)單元、SOC估算單元和專家診斷單元五部分構(gòu)成；所述采集模塊和均衡模塊直接與串聯(lián)分組的蓄電池連接，并通過CAN總線與主控模塊實(shí)現(xiàn)通信連接；所述監(jiān)控屏和集中監(jiān)控模塊均通過CAN總線與主控模塊連接； 集中監(jiān)控模塊控制充電機(jī)和繼電開關(guān)實(shí)時(shí)對電池組進(jìn)行均充、浮充管理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變電站直流電源系統(tǒng)用磷酸鐵鋰電池管理系統(tǒng)，其特征在于，所述采集模塊和均衡模塊按照電池串聯(lián)的成組劃分成若干子模塊，采集模塊采集分組的單體電池的電壓以及電池組的電壓、電流、溫度，并通過CAN總線將采集的數(shù)據(jù)傳送給主控模塊，主控模塊通過預(yù)先的控制算法對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，判斷電池的運(yùn)行狀況，同時(shí)通過均衡模塊對單體電池進(jìn)行均衡管理。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種變電站直流電源系統(tǒng)用磷酸鐵鋰電池管理系統(tǒng)，由監(jiān)控屏、主控模塊、集中監(jiān)控模塊、若干采集模塊和均衡模塊以及蓄電池組成，其特征在于所述主控模塊由通信單元、中央處理單元、顯示存儲(chǔ)單元、SOC估算單元和專家診斷單元五部分構(gòu)成；所述采集模塊和均衡模塊直接與串聯(lián)分組的蓄電池連接，并通過CAN總線與主控模塊實(shí)現(xiàn)通信連接；所述監(jiān)控屏和集中監(jiān)控模塊均通過CAN總線與主控模塊連接；集中監(jiān)控模塊控制充電機(jī)和繼電開關(guān)實(shí)時(shí)對電池組進(jìn)行均充、浮充管理。本系統(tǒng)可以對磷酸鐵鋰電池系統(tǒng)的電壓、電流、溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，診斷電池的運(yùn)行狀態(tài)，對磷酸鐵鋰電池系統(tǒng)的均衡控制、功率評估、均充、浮充等功能進(jìn)行協(xié)調(diào)管理。
文檔編號H02J7/00GK202309138SQ20112041574
公開日2012年7月4日 申請日期2011年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月27日
發(fā)明者劉亮, 廖小東, 張良華, 彭旭東 申請人:國網(wǎng)電力科學(xué)研究院, 國網(wǎng)電力科學(xué)研究院武漢南瑞有限責(zé)任公司