一种蓄电池共用控制装置及蓄电池共用供电系统的制作方法

本实用新型属于蓄电池设备技术领域，尤其涉及一种蓄电池共用控制装置及蓄电池共用供电系统。

背景技术：

目前直流供电系统对蓄电池组配置有严格要求，同一直流系统中配置的所有蓄电池应采用同品牌、同型号甚至是同批次的蓄电池组，从而降低蓄电池组或单体电池之间性能差异对直流供电系统安全运行的不良影响。如500Ah和100Ah的两组不同容量的蓄电池组，不允许并联使用，否则会加速其中一组蓄电池性能劣化速度。最终导致直流供电系统运行紊乱和引发安全事故。基于同样的原因，蓄电池容量不能满足主设备安全运行要求时必须同时更换全部在用蓄电池组，蓄电池容量扩容受到极大限制。目前蓄电池使用要求增加了直流供电系统蓄电池组运行成本和维护工作难度，同时使得大量尚有利用价值的蓄电池不能充分利用造成社会资源的浪费。

另外，蓄电池组电压通过FSU监测，增加FSU的系统负担,并且只能监测某整个蓄电池组的信息，维护及更换需将蓄电池组的电池单体逐一测量后才能排查出落后电池单体，造成维护人员时间的浪费，以至于不能及时更换落后电池单体，使健康电池陪着落后电池过分充电，降低健康电池寿命。

蓄电池组作为不间断供电技术手段，广泛应用于通信、电力、金融等各个领域，直流供电系统对蓄电池的使用和维护遵循以下要求：

1、一般配置2组及以上的蓄电池组，便于更加安全的蓄电池组的维护，同时可以保证足够的应急供电容量；

2、各蓄电池组必须规格一致，以保证充放电特性一致，减少蓄电池组的损害；

3、各蓄电池组均是并联在直流母排上，整流器采用统一的充放电参数对蓄电池进行充放电。因此造成了不同规格的蓄电池组不能并联使用，例如一组500Ah蓄电池组和一组100Ah的蓄电池组并联使用，若采用500Ah蓄电池组的充放电规格进行充放电，大电流会造成100Ah蓄电池组充放电不完全并且可能损坏蓄电池；若采用100Ah的蓄电池组充放电规格进行充放电，会造成500Ah蓄电池组的效能不能完全发挥，造成浪费；

4、通信、电力等行业通过多年的采购和运营，已经积累了大量的不同规格、不同厂商的蓄电池；

5、蓄电池组健康状况只能通过FSU监测；

6、FSU只能监测某整个蓄电池组的整体健康状况，维护及更换需要依次测量蓄电池组各个单体电池电压后才能确认落后电池单体；

基于上述描述，由于受到不同规格蓄电池不能混合使用的制约，用户一方面需要采购全新蓄电池保证主设备不间断运行安全，大量不同规格且还有利用价值的蓄电池组却被闲置，造成资源严重浪费，另一方面蓄电池组健康状况通过FSU监测，增加了FSU的负担，同时落后电池维护及更换不及时，造成健康电池寿命也一并降低。

技术实现要素：

本实用新型提出了一种蓄电池共用控制装置及蓄电池共用供电系统，可以将异规格蓄电池组并入直流母排。

一方面，本实用新型提供一种蓄电池共用控制装置，包括：

控制电路；

至少两个蓄电池组，所述至少两个蓄电池组并联连接，并且每个所述蓄电池组的正极与母排正极连接，每个所述蓄电池组通过一个电子开关单元与所述控制电路连接；

电流采集单元，与每个所述电池组的电子开关单元连接，以采集所述电子开关单元的电流信号，并且所述电流采集单元与所述控制电路连接，以将电流信号发送给所述控制电路，所述电流采集单元与母排负极连接；所述电流采集单元还与所述控制电路连接，以接收控制电路的控制信号；

通信单元，与所述控制电路连接；

显示单元，与所述控制电路连接。

进一步地，还包括中点电压采集单元，所述中点电压采集单元的采集端与每个所述电池组的电池中点连接，输出端连接到所述控制电路。

采集单元与直流母排之间至少连接一个整流器。

所述控制电路的控制芯片STM32F103的接口分别与电子开关单元氮化镓MOS管TPH3205WS接口、电流采集单元CHF-200C-200A±12V-M4V芯片接口、显示单元OLED屏接口、通信单元YSA-SS-112D继电器接口对接；

所述显示单元，选用M00390_VGM128128A4W01蓝色的OLED，通过接收所述控制电路信息实时显示系统及电池组状态信息、告警信息等；

所述通信单元，选用RS232通信电路或RS485通信电路。其外部接口是干接点，工作原理：当有故障信息、告警信息等不正常信息时，控制电路发送控制信号使继电器YSA-SS-112D导通，将信息发送给动环系统。

进一步的，通信单元的继电器YSA-SS-112D接口也与光电耦合器双向DIP4/PC-814CN接口连接，光电耦合器的外部接口是干接点，用于将基站的其他监测信号接入。其工作原理为：本设备以外的监测信息通过干接点与本设备接通，光电耦合器隔离后将信息传送给控制电路，控制电路分析后将信息发送给继电器，进而将信息发送给动环系统。

所述中点电压采集单元的芯片KAQW216A、HCNR201接口与蓄电池共用控制电路芯片STM32F103接口连接，实时显示蓄电池组的中点电压，掌控蓄电池组平衡度；

所述中点电压采集单元，其工作原理为：蓄电池组的电池中点与光电耦合器连接从而完成信号接入，之后采集单元通过芯片KAQW216A、HCNR201采集信息传送给控制电路，控制电路分析后对光电耦合器进行控制以此实现不同蓄电池组的信息采集。

另一方面，还提供一种蓄电池共用供电系统，其包括以上所述的蓄电池共用控制装置。

本实用新型提供解决多组差异蓄电池不能并联使用的问题，将不同类型、不同容量、不同品牌、不同批次和有一定充电电压差异的蓄电池组共用于同一直流电压系统中，可有效提升蓄电池资源利用的经济性；

利用本装置可以根据蓄电池组特性通过控制电子开关对蓄电池组进行充放电维护，从而免去了定期人工对蓄电池组的维护工作，提高蓄电池组使用寿命的同时，降低了维护成本；

异规格蓄电池组通过电子开关将能量释放到直流母排，电子开关具有双向导通、限流、限压的能力，可以根据需要任意设定异规格蓄电池组放电条件及放电容量，保证异规格蓄电池组放电电流不会超过异规格电池组的最大放电能力，不会对原有的供电系统造成任何影响；

本装置可以根据设定的充电参数通过电子开关对异规格蓄电池组进行充电，从而可以保证异规格蓄电池组以合理的充电参数充电，免去人工维护蓄电池组的同时，提高蓄电池组的寿命；

本装置可以与FSU连接，将蓄电池组实时测试信息上传、告警信息上传并记录、各电池组充放电记录及蓄电池组参数设置，保证系统系统正常运行。

利用本装置可以对蓄电池组及蓄电池组的电池中点信息实时监测并上传FSU，使运维人员实时把握蓄电池组中点平衡度，更精确排查落后电池单体，方便运维人员较精准的维护及更换，降低维护成本，同时提高电池寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示为本装置一种实施例的电路结构示意图。

图2所示为本装置包含的蓄电池共用控制装置结构示意图。

图3所示为通信单元的的电路结构示意图。

图4所示为电子开关单元电路结构示意图。

图5所示为控制电路示意图。

图6所示为中点电压采集电路结构示意图。

图7所示为通信单元的RS485通信电路图。

图8所示为通信单元的RS232通信电路图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面将详细描述本实用新型的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本实用新型的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本实用新型可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本实用新型的示例来提供对本实用新型的更好的理解。本实用新型决不限于下面所提出的任何具体配置和算法，而是在不脱离本实用新型的精神的前提下覆盖了元素、部件和算法的任何修改、替换和改进。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以便避免对本实用新型造成不必要的模糊。

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本实用新型更全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中，为了清晰，可能夸大了区域和层的厚度。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本实用新型的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本实用新型的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本实用新型的主要技术创意。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

实施例

参照图1所示，本实用新型实施例包括：控制电路，以及

至少两个蓄电池组，所述至少两个蓄电池组并联连接，并且每个所述蓄电池组的正极与母排正极连接，每个所述蓄电池组通过一个电子开关单元与所述控制电路连接；

电流采集单元，与每个所述电池组的电子开关单元连接，以采集所述电子开关单元的电流信号，并且所述电流采集单元与所述控制电路连接，以将电流信号发送给所述控制电路，所述电流采集单元与母排负极连接；所述电流采集单元还与所述控制电路连接，以接收控制电路的控制信号；

通信单元，与所述控制电路连接；

显示单元，与所述控制电路连接。

如图2示意，本实用新型实施例包括充放电电子开关单元、控制电路、电流采集单元、显示单元、通信单元。控制电路分别与电子开关单元、电流采集单元、显示单元、通信单元对接；

如图3示意，所述通信单元用于将所述控制电路的信号发送给目标设备，所述通信单元与所述控制电路连接，当有故障信息、告警信息等不正常信息时，控制电路发送控制信号使继电器YSA-SS-112D导通，将信息发送给动环系统。进一步的，通信单元的继电器YSA-SS-112D接口也与光电耦合器双向DIP4/PC-814CN接口连接，光电耦合器的外部接口是干接点，用于将基站的其他监测信号接入。其工作原理为：本设备以外的监测信息通过干接点与本设备接通，光电耦合器隔离后将信息传送给控制电路，控制电路分析后将信息发送给继电器，进而将信息发送给动环系统。

所述显示单元，所述显示单元与所述控制电路连接，所述显示单元用于接收所述控制电路的数据并显示；控制电路将采集到的信号输送给所述显示单元。显示单元选用M00390_VGM128128A4W01蓝色的OLED；

所述电子开关采用氮化镓MOS管的TPH3205WS。电子开关驱动器件采用UCC27322。

如图4示意所述电子开关，为双向导通的电子开关，充电时电子开关闭合，通过控制电子开关导通时间，充电或放电阶段根据每一组电池组实际容量、总的电池组实际容量，单个电池组容量导通时间与单组电池占总电池组容量比例一致，举例如果单组电池容量分别是100Ah、200Ah、300Ah、400Ah、500Ah，如果导通周期1s，则他们的导通时间之和是1s，导通时间的比是1:2:3:4:5。实现异规格蓄电池组限流充电；放电时通过控制电子开关导通时间，实现异规格蓄电池组限流放电。

实现异规格蓄电池组直流母排释放电能，并能够控制放电电流大小，防止放电电流超过异规格蓄电池的放电能力；放电阶段根据每一组电池组实际容量、总的电池组实际容量，单个电池组容量导通时间与单组电池占总电池组容量比例一致，举例如果单组电池容量分别是100Ah、200Ah、300Ah、400Ah、500Ah，如果导通周期1s，则他们的导通时间之和是1s，导通时间的比是1:2:3:4:5。

所述控制电路选用STM32F103集成芯片(电路图如图5示意)。

所述电流采集单元选用CHF-200C-200A±12V-M4V芯片。

如图6所示，中点电压采集单元通过光电耦合器与蓄电池组的电池中点BM连接，通过芯片KAQW216A、HCNR201采集蓄电池组中点信息，并实时传送给控制电路，同时控制电路发出控制信号，实现不同蓄电池组的中点信息采集，从而实时把握蓄电池组平衡度。例如：本装置采集某组蓄电池组的中点电压，该蓄电池组额定电压为48V，共24块电池单体，则本装置的采集接口接在第12块电池单体接口上，用来采集前12块电池单体电压V1和后12块电池单体电压V2，蓄电池的平衡度δV＝|V1-V2|，δV在设定范围内则蓄电池组正常，超出设定范围则该蓄电池组平衡度异常，那么该蓄电池组需要维修或更换。

本装置的通信单元有多个接口，包含RS485、RS232、温度、干接点等接口。

如图7所示，所述通信接口RS485，其工作结构原理：控制电路的STM32F103芯片接口与ADUM1201ARZ隔离芯片接口连接，进而ADUM1201ARZ隔离芯片接口与SP3485E芯片接口连接，控制电路芯片将信息发送给隔离芯片，隔离芯片将干扰信号隔离后发送给SP3485E芯片，从而保证系统更加稳定运行。

如图8所示，所述通信接口RS232，其工作结构原理：控制电路的STM32F103芯片接口与ADUM1201ARZ隔离芯片接口连接，进而ADUM1201ARZ隔离芯片接口与SP3232E芯片接口连接，从而FSU系统相应接口与RS232接口连接，控制电路芯片将信息发送给隔离芯片，隔离芯片将干扰信号隔离后发送给SP3232E芯片，从而保证系统更加稳定运行。相应的FSU系统也可以通过此结构对本设备进行操作，操作内容包含：遥测、遥信、遥调、遥控。

与现有技术相比，本装置的有益效果是：

解决多组差异蓄电池不能并联使用的问题，将不同类型、不同容量、不同品牌、不同该批次和有一定充电电压差异的蓄电池组共用于同一直流电压系统中，可有效提升蓄电池资源利用的经济性；

利用本装置可以根据蓄电池组特性通过控制电子开关对蓄电池组进行充放电维护，从而免去了定期人工对蓄电池组的维护工作，提高蓄电池组使用寿命的同时，降低了维护成本；

异规格蓄电池组通过电子开关将能量释放到直流母排，电子开关具有双向导通、限流、限压的能力，可以根据需要任意设定异规格蓄电池组放电条件及放电容量，保证异规格蓄电池组放电电流不会超过异规格电池组的最大放电能力，不会对原有的供电系统造成任何影响；

本装置可以根据设定的充电参数通过电子开关对异规格蓄电池组进行充电，从而可以保证异规格蓄电池组以合理的充电参数充电，免去人工维护蓄电池组的同时，提高蓄电池组的寿命；

本装置可以与FSU连接，将蓄电池组实时测试信息上传、告警信息上传并记录、各电池组充放电记录及蓄电池组参数设置，保证系统系统正常运行。

利用本装置可以对蓄电池组及蓄电池组中点信息实时监测并上传FSU，使运维人员实时把握蓄电池组中点平衡度，更精确排查落后电池单体，方便运维人员较精准的维护及更换，降低维护成本，同时提高电池寿命；

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。