光伏空调器、电池管理系统及其控制方法与流程

本发明涉及太阳能发电技术领域，特别是涉及一种光伏空调器、电池管理系统及其控制方法。

背景技术：

光伏空调器是采用太阳能进行供电的空调器，一般的，光伏空调器往往会配置蓄电池以便于电能的存储。但单一的光伏空调器往往只配置有单一的电池组，电池组的储能容量有限，并不能有效的利用大面积的光伏板产生的电能，从而造成能源的浪费，降低了能源利用率。并且，电池组在使用的过程中可能存在过充电或过放电的情况，严重时可能导致起火燃烧的安全问题。

技术实现要素：

鉴于上述光伏空调器的电池组容量较小，存在能源浪费的问题，本发明的目的在于提供一种光伏空调器、电池管理系统及其控制方法，能够提高能源利用率，提高电池组的安全性能。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种电池管理系统，包括：

光伏电池板，

充放电控制器，所述光伏电池板连接所述充放电控制器；

蓄电池组，所述蓄电池组包括第一电池组和第二电池组，所述第一电池组连接在所述充放电控制器和所述第二电池组之间；

电池管理装置，包括用于监控所述第一电池组的工作状态的第一电池管理组件和用于监控所述第二电池组的工作状态的第二电池管理组件，所述第一电池管理组件连接所述充放电控制器、所述第一电池组和所述第二电池管理组件，所述第二电池管理组件连接所述第二电池组。

在其中一个实施例中，所述第一电池组的数量为多个；多个所述第一电池组均连接至所述充放电控制器，多个所述第一电池组均连接至所述第二电池组。

在其中一个实施例中，所述充放电控制器包括多个与所述光伏电池板连接的充放电控制单元，多个所述充放电控制单元与多个所述第一电池组一一对应设置。

在其中一个实施例中，所述第一电池管理组件的数量为多个，多个所述第一电池管理组件与多个所述第一电池组、多个所述充放电控制单元一一对应设置；

多个所述第一电池管理组件均通讯连接至所述第二电池管理组件。

在其中一个实施例中，每个所述第一电池管理组件还包括电流检测单元、电压检测单元及温度检测单元；

所述电流检测单元、所述电压检测单元及所述温度检测单元均连接至相应的所述第一电池组，用于检测相应的所述第一电池组的工作状态参数。

在其中一个实施例中，所述第一电池管理组件和所述第二电池管理组件通过CAN总线通讯连接；

或者，所述第一电池管理组件和所述第二电池管理组件通过无线通信方式通讯连接。

此外，本发明还提供了一种光伏空调器，包括上述任一项所述的电池管理系统及空调器本体；

所述光伏电池板和所述充放电控制器均连接至所述空调器本体，所述光伏电池板用于将太阳能转化为电能，所述充放电控制器用于控制所述空调器本体的供电以及所述电池管理系统中蓄电池组的充放电。

同时，本发明还提供一种电池管理系统的控制方法，包括如下步骤：

在光伏电池板对第一电池组充电的过程中，实时判断第一电池组是否充满电；

当所述第一电池组充满电时，将所述光伏电池板输出的电能传输至所述第二电池组，对所述第二电池组进行充电。

在其中一个实施例中，所述方法还包括如下步骤：

获取所述光伏电池板输出的电能，并控制所述光伏电池板向空调器本体供电；

当光伏电池板输出的电能大于空调器本体的用电需求时，向所述第一电池组充电。

在其中一个实施例中，在非孤岛的情况下，所述方法还包括如下步骤：

判断所述第二电池组是否充满电；

当所述第二电池组充满电时，将所述光伏电池板输出的电能反馈至交流电网。

在其中一个实施例中，所述方法还包括如下步骤：

当光伏电池板输出的电能小于或等于空调器本体的用电需求时，控制所述第一电池组向空调器供电。

在其中一个实施例中，所述方法还包括如下步骤：

实时获取所述第一电池组的荷电状态值；

判断所述第一电池组的荷电状态值是否小于或等于预设的荷电参考值；

当所述第一电池组的荷电状态值小于或等于预设的荷电参考值时，控制所述第二电池组放电，将所述第二电池组储存的电能传输至所述第一电池组。

在其中一个实施例中，所述方法还包括如下步骤：

实时获取所述第一电池组的工作状态参数，其中，所述电池组的工作状态参数包括第一电池组的充电电流、充电电压、放电电流、放电电压、工作温度及荷电状态值；

判断所述工作状态参数中任意一个参数的实际值是否超过预设的第一参考值；

判断所述工作状态参数中任意一个参数的实际值是否超过预设的第二参考值，其中，所述第二参考值大于所述第一参考值；

当所述工作状态参数中任意一个参数的实际值超过预设的第一参考值时，发出报警信号；当所述工作状态参数中任意一个参数的实际值超过预设的第二参考值时，控制所述第一电池组与所述充放电控制器和第二电池组断开连接。

本发明的有益效果是：

本发明的光伏空调器、电池管理系统及其控制方法，通过将蓄电池组设置为与充放电控制器及光伏电池板连接的第一电池组以及与第一电池组连接的第二电池组，从而当第一电池组充满电时，光伏电池板可以通过第一电池组向第二电池组充电；并且，在第一电池组供电不足时，第二电池组也可以向第一电池组充电，以实现对空调器的持续供电，这样，通过设置两个以上的电池组实现了蓄电池的容量的扩展，从而可以有效地提高能源利用率。并且，本发明的光伏空调器、电池管理系统及其控制方法，还可以通过实时监测各个电池组的工作状态，以保证各个电池组的运行安全，提高系统的安全性能。

附图说明

图1为本发明的电池管理系统一实施例的系统框图；

图2为本发明的电池管理系统另一实施例的结构框图；

图3为本发明的电池管理控制方法一实施例的流程图；

图4为本发明的电池管理控制方法另一实施例的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的技术方案更加清楚，以下结合附图，对本发明的光伏空调器、电池管理系统及其控制方法作进一步详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明一实施例的电池管理系统，包括光伏电池板100、充放电控制器200、蓄电池组300和电池管理装置400。其中，光伏电池板100用于采集太阳能，并将采集的太阳能转化为电能。充放电控制器200连接光伏电池板100，光伏电池板100将其输出的直流电能传送至充放电控制器200，充放电控制器200能够实现对光伏电池板100输出的电能的分配调节。因而，充放电控制器200可以连接至空调器本体，实现对空调器本体的供电；充放电控制器200也可以连接至蓄电池组300，以实现对蓄电池组300的充电过程。当然，在非孤岛的情况下，充放电控制器200还可以通过并网组件连接至交流电网，以实现交流并网。

电池管理装置400用于实时监控蓄电池组的工作状态，电池管理装置400与充放电控制器200通讯连接，电池管理装置400能够将其采集的蓄电池组的工作状态参数传送至充放电控制器200，以便于充放电控制器实时控制蓄电池组300的充放电控制过程。

具体地，蓄电池组300可以包括第一电池组310和第二电池组320，第一电池组310连接在充放电控制器200和第二电池组320之间。即第一电池组310的一端连接充放电控制器200，第一电池组310的另一端连接第二电池组320。这样，当光伏电池板100输出的电能富余时，即当光伏电池板100输出的电能大于空调器本体的用电需求时，充放电控制器200可以控制光伏电池板100向第一电池组310充电，将光伏电池板100输出的多余电能储存在第一电池组310中。当第一电池组310充满电时，可以经第一电池组将光伏电池板100输出的电能传输至第二电池组320，继续对第二电池组320进行充电。这样可以解决单一电池的储能容量小的问题，提高了蓄电池组的储能容量，进而提高了能源利用率。

当光伏电池板100输出的电能不足时，即仅仅依靠光伏供电不能满足空调器本体的用电需求时，充放电控制器200可以控制第一电池组310向空调器本体供电，将第一电池组310中储存的电能传输至空调器本体。当第一电池组310供电不足时，可以控制第二电池组320对第一电池组310充电，将第二电池组320中存储的电能传输至第一电池组310，以使得该蓄电池组300能够为空调器本体提供电能。

当然，在其他实施例中，第二电池组320也可以直接连接至充放电控制器200。当光伏电池板100输出的电能富余时，充放电控制器200可以控制光伏电池板100同时向第一电池组310和第二电池组320充电，将光伏电池板100输出的多余电能储存在第一电池组310和第二电池组320中。当光伏电池板100输出的电能不足时，可以将第二电池组320中存储的电能传输至第一电池组310，以使得该蓄电池组300能够为空调器本体提供电能。

电池管理装置400包括与第一电池组310对应设置的第一电池管理组件410和与第二电池组320对应设置的第二电池管理组件420。其中，第一电池管理组件410与第一电池组310连接，用于实时监控第一电池组310的工作状态。同时，第一电池管理组件410与充放电控制器连接，能够将第一电池组310的工作状态传送至充放电控制器，以便于充放电控制器实现对第一电池组310的充放电控制。本实施例中，第一电池管理组件410与充放电控制器之间采用双工通信的方式连接，即充放电控制器也可以将其对第一电池组310的充放电控制信号传送至第一电池管理组件410。

第二电池管理组件420与第二电池组320连接，用于实时监控第二电池组320的工作状态，第二电池管理组件420与第一电池管理组件410通讯连接，第二电池管理组件420可以通过第一电池管理组件410将第二电池组320的工作状态传送至充放电控制器，以便于充放电控制器实现对第二电池组320的充放电控制。本实施例中，第一电池管理组件410和第二电池管理组件420之间可以采用CAN总线的方式通讯连接。当然，在其他实施例中，第一电池管理组件410和第二电池管理组件420还可以采用蓝牙、紫峰或Wifi等无线通讯的方式连接，这样可以简化整个电池管理系统的连线。

在一个实施例中，如图2所示，光伏电池板可以包括多个光伏电池单元110。充放电控制器包括多个与光伏电池板连接的充放电控制单元210，其中，每个充放电控制单元210可以连接至一个或多个光伏电池单元110，此处不做具体限定。第一电池组310和第一电池管理组件410的数量均为多个。多个充放电控制单元210、多个第一电池管理组件410以及多个第一电池组310一一对应设置，即每个第一电池组310均对应设置有一个第一电池管理组件410和充放电控制单元210，从而可以实现各个第一电池组310的单独控制。

如图2所示，每个第一电池组310均连接有第一电池管理组件410，且每个第一电池组310均连接充放电控制器中的一个充放电控制单元210。第一电池管理组件410用于监控相应的第一电池组310的工作状态，并将其检测到的第一电池组310的工作状态传送至与该第一电池组310连接的充放电控制单元210。同时，多个第一电池组310均连接至第二电池组320，多个第一电池管理组件410均通讯连接至第二电池管理组件420，从而每个第一电池管理组件410可以与第二电池管理组件420之间实现信号传输。

在其他实施例中，第二电池组320的数量也可以为多个，多个第二电池组320的分布方式可以与多个第一电池组310采用一一对应的方式设置，这样，每个第一电池组310对应一个第二电池组320，进一步扩展了蓄电池组的容量，还可以实现各个电池组的单独控制，提高了控制的效率及可靠性。相应的，第二电池管理组件420的数量也为多个，多个第二电池管理组件420与多个第二电池组320一一对应设置。

在一个实施例中，每个第一电池管理组件410还包括电流检测单元、电压检测单元及温度检测单元；电流检测单元、电压检测单元及温度检测单元均连接至相应的第一电池组310，用于检测相应的第一电池组310的工作状态参数。其中，第一电池组310的工作状态参数可以包括第一电池组310的充电电流值、放电电流值、充电电压值、放电电压值、工作温度值以及荷电状态值(State ofCharge)等等。具体地，每个第一电池管理组件410可以将其检测到的相应的第一电池组310的工作状态参数传送至相应的充放电控制单元210，充放电控制单元210可以根据其接收到的第一电池组310的工作状态参数控制第一电池组310的充放电过程。这样，可以实现对各个第一电池组310的实时监控，可以在最短的时间发现第一电池组310的故障，避免造成第一电池组310的损坏甚至起火，提高了蓄电池组的安全性能。

进一步地，第二电池管理组件420也可以包括电流检测单元、电压检测单元及温度检测单元，电流检测单元、电压检测单元及温度检测单元均连接至第二电池组320，用于检测第二电池组320的工作状态参数。其中，第二电池组320的工作状态参数可以包括第二电池组320的充电电流值、放电电流值、充电电压值、放电电压值、工作温度值以及荷电状态值(State of Charge)等等。具体地，第二电池管理组件420可以将其检测到的相应的第二电池组320的工作状态参数经第一电池管理组件410传送至充放电控制单元210，充放电控制单元210可以根据其接收到的第二电池组320的工作状态参数控制第二电池组320的充放电过程。

下面举例说明本实施例中的电池管理系统的工作过程：

光伏电池板的每个光伏电池单元110将采集到的太阳能转化为电能，并将其输出的电能传输至相应的充放电控制单元210，每个充放电控制单元210用于调节及分配光伏电池板输出的电能。下面针对其中一个第一电池组310说明其工作过程。

当光伏电池单元110供电富余时，即光伏电池单元110输出的电能大于空调器本体的用电需求时，与其连接的充放电控制单元210将其输出的电能传输至相应的第一电池组310，以实现对第一电池组310的充电。当第一电池组310充满电时，第一电池组310对应的第一电池管理组件410将其充电完成的信息传送至第二电池管理组件420和充放电控制单元210，从而充放电控制单元210可以通过第一电池组310将光伏电池单元110输出的电能传输至第二电池组320，对第二电池组320进行充电。这样，解决了单一电池组的容量不足的问题，从而可以能源利用率。

进一步地，在非孤岛的情况下，当第一电池组310和第二电池组320均充满电时，充放电控制单元210可以将光伏电池板输出的多余电能输送至交流电网，即充放电控制单元210可以通过连接DC/AC变换器及并网滤波器等并网组件，实现多余电能的交流并网。

当光伏电池单元110的供电不足时，即光伏电池单元110输出的电能小于空调器本体的用电需求时，与其连接的充放电控制单元210控制第一电池组310放电，通过第一电池组310向空调器本体供电。当第一电池组310供电不足时，即当第一电池组310放电完全或第一电池组310的荷电状态值小于预设的荷电参考值时，第一电池组310对应的第一管理组件将其电量不足的信息传送至第二电池管理组件420和充放电控制单元210，从而充放电控制单元210可以控制第二电池组320放电，将第二电池组320的电量传送至电量不足的第一电池组310。

进一步地，第一电池管理组件410还可以实时监控第一电池组310的工作状态。具体地，第一电池管理组件410可以实时获取第一电池组310的充电电流、充电电压、放电电流、放电电压、工作温度以及荷电状态值等工作状态参数。当上述工作状态参数中的任意一个超过预设的第一参考值时，充放电控制单元210发出报警信号，提醒该第一电池组310可能存在异常状况。当上述工作状态参数中的任意一个参数超过预设的第二参考值时，充放电控制单元210可以将断开第一电池组310与充放电控制单元210与第二电池组320之间的连接，以避免第一电池组310的损坏。

其中，第一参考值小于第二参考值，第一参考值可以包括第一充电电压参考值、第一放电电压参考值、第一充电电流参考值、第一放电电流参考值、第一温度参考值和第一荷电参考值。同理，第二参考值可以包括第二充电电压参考值、第二放电电压参考值、第二充电电流参考值、第二放电电流参考值、第二温度参考值和第二荷电参考值。

例如，当第一电池组的充电电压大于或等于预设的第一充电电压参考值时，充放电控制单元发出报警信号。当第一电池组的充电电压大于或等于第二充电电压参考值时，充放电控制单元控制第一电池组断开连接。

在其他实施例中，第一电池管理组件410可以将上述多个工作状态参数进行整合，即根据上述多个工作状态参数计算获得该第一电池组310的实际工作状态值。当上述第一电池组310的实际工作状态值大于或等于第一参考值时，发出报警信号，并继续判断第一电池组310的实际工作状态值是否大于或等于第二参考值。当第一电池组310的实际工作状态值大于或等于第二参考值时，充放电控制单元210可以将断开第一电池组310与充放电控制单元210与第二电池组320之间的连接，以避免第一电池组310的损坏，其中，第一参考值小于第二参考值。

进一步地，第二电池管理组件420还可以实时监控第二电池组320的工作状态，其中，第二电池管理组件420对第二电池组320的监控过程与上述第一电池管理组件410对第一电池组310的监控过程类似，具体可参见上文中的描述，此处不再赘述。应当清楚的是，本实施例中的多个第一电池组的工作过程均类似，具体可参见上文中的描述。

此外，本发明一实施例还提供了一种光伏空调器，包括上述任一实施例的电池管理系统及空调器本体。其中，光伏电池板和充放电控制器均连接至空调器本体，光伏电池板用于将太阳能转化为电能，充放电控制器用于控制空调器本体的供电以及电池管理系统中蓄电池组的充放电。其具体工作过程可参见上文中的描述。

同时，如图3所示，本发明一实施例还提供了一种电池管理系统的控制方法，包括如下步骤：

S300、在光伏电池板100对第一电池组310充电的过程中，实时判断第一电池组310是否充满电；具体地，可以通过与第一电池组310连接的第一电池管理组件410实时检测第一电池组310的荷电状态值，根据其荷电状态值判断第一电池组310是否充满电。例如，当第一电池组310的荷电状态值为1时，表示第一电池组310充满电。当第一电池组310的荷电状态值为0时，表示第一电池组310放电完全。充放电控制单元可以根据其接收的第一电池组310的荷电状态值判断第一电池组310是否充满电。

当第一电池组310充满电时，执行步骤S310，将光伏电池板100输出的电能传输至第二电池组320，对第二电池组320进行充电。当第一电池组310充满电时，可以经第一电池组310将光伏电池板100输出的电能传输至第二电池组320，继续对第二电池组320进行充电。这样可以解决单一电池的储能容量小的问题，提高了蓄电池组的储能容量，进而提高了能源利用率。否则，当第一电池组310未充满电时，继续对第一电池组310进行充电。

在一个实施例中，在步骤S300之前还包括如下步骤：

S100、获取光伏电池板100输出的电能，并控制光伏电池板100向空调器本体供电；即光伏电池板100可以将其输出的电能传送至充放电控制器，充放电控制器可以将光伏电池板100输出的电能输送至空调器本体，通过光伏电池板100输出的电能直接对空调器本体供电。

S200、判断光伏电池板输出的电能是否大于空调器本体的用电需求，具体地，上述判断步骤S200可以由充放电控制器200完成。

当光伏电池板100输出的电能大于空调器本体的用电需求时，此时，说明光伏电池板100的供电富余，则执行步骤S210，充放电控制器可以向第一电池组310充电。这样，可以将光伏电池板100输出的多余电能储存在第一电池组310中。

在一个实施例中，在非孤岛情况下，在步骤S310之后还包括如下步骤：

S400、判断第二电池组是否充满电；具体地，可以通过与第二电池组320连接的第二电池管理组件420实时检测二电池组320的荷电状态值，根据其荷电状态值判断第二电池组320是否充满电。例如，当第二电池组320的荷电状态值为1时，表示第二电池组320充满电。当第二电池组320的荷电状态值为0时，表示第二电池组320放电完全。充放电控制单元210可以根据其接收的第二电池组320的荷电状态值判断第二电池组320是否充满电。

S410、当第二电池组充满电时，将光伏电池板输出的电能反馈至交流电网。本实施例中，充放电控制器还可以通过DC/AC变换器等并网组件连接至交流电网，当第一电池组310和第二电池组320均充电完成时，通过并网组件将光伏电池板输出的多余电能传输至交流电网，以提高能源利用率。否则，当判定第二电池组320未充满电时，返回步骤S310，继续对第二电池组320进行充电，直至第二电池组充满电为止。

在一个实施例中，上述方法还包括如下步骤：

当光伏电池板100输出的电能小于或等于空调器本体的用电需求时，此时说明光伏电池板100的供电不足，执行步骤S210，充放电控制器可以控制第一电池组310向空调器供电，将第一电池组310中储存的电能传输至空调器本体，以确保空调器本体的正常运行。

在一个实施例中，在上述步骤S210之后还包括如下步骤：

S220、实时获取第一电池组310的荷电状态值；第一电池组310的荷电状态值可以由与其连接的第一电池管理组件410检测获得。

S230、判断第一电池组310的荷电状态值是否小于或等于预设的荷电参考值；

当第一电池组310的荷电状态值小于或等于预设的荷电参考值时，此时说明第一电池组310供电不足，则执行步骤S240，充放电控制器控制第二电池组320放电，将第二电池组320储存的电能传输至对第一电池组310，以使得该蓄电池组300能够为空调器本体提供电能。否则，即当第一电池组310的荷电状态值大于预设的荷电参考值时，说明第一电池组310仍然可以为空调器本体提供电能，返回步骤S210。

在一个实施例中，方法还包括如下步骤：

实时获取第一电池组310的工作状态参数，其中，电池组的工作状态参数包括第一电池组310的充电电流、充电电压、放电电流、放电电压、工作温度及荷电状态值；

判断工作状态参数中的任意一个参数的实际值是否超过预设的第一参考值；

判断工作状态参数中的任意一个参数的实际值是否超过预设的第二参考值，其中，第二参考值大于所述第一参考值；

当工作状态参数中的任意一个参数的实际值超过预设的第一参考值时，发出报警信号，提醒该第一电池组310可能存在异常状况。当工作状态参数中任意一个参数的实际值超过预设的第二参考值时，控制第一电池组与所述充放电控制器和第二电池组断开连接以避免第一电池组310的损坏。

在其他实施例中，第一电池管理组件410可以将上述多个工作状态参数进行整合，即根据上述多个工作状态参数计算获得该第一电池组310的实际工作状态值。当上述第一电池组310的实际工作状态值大于或等于第一参考值时，发出报警信号，并继续判断第一电池组310的实际工作状态值是否大于或等于第二参考值。当第一电池组310的实际工作状态值大于或等于第二参考值时，充放电控制单元210可以将断开第一电池组310与充放电控制单元210与第二电池组320之间的连接，以避免第一电池组310的损坏，其中，第一参考值小于第二参考值。

进一步地，第二电池管理组件420还可以实时监控第二电池组320的工作状态，其中，第二电池管理组件420对第二电池组320的监控过程与上述第一电池管理组件410对第一电池组310的监控过程类似，具体可参见上文中的描述，此处不再赘述。

应当清楚的是，本实施例中的电池管理系统的控制方法的执行步骤，与上文中电池管理系统的工作过程一致，具体可参见上文中的描述。

本发明的光伏空调器、电池管理系统及其控制方法，通过将蓄电池组设置为与充放电控制器及光伏电池板连接的第一电池组以及与第一电池组连接的第二电池组，从而当第一电池组充满电时，光伏电池板可以通过第一电池组向第二电池组充电；并且，在第一电池组供电不足时，第二电池组也可以向第一电池组充电，以实现对空调器的持续供电，这样，通过设置两个以上的电池组实现了蓄电池的容量的扩展，从而可以有效地提高能源利用率。并且，本发明的光伏空调器、电池管理系统及其控制方法，还可以通过实时监测各个电池组的工作状态，以保证各个电池组的运行安全，提高其安全性能。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。