一种在线式蓄电池组落后电池应急辅助系统及其工作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力电子领域，具体而言，涉及一种蓄电池组落后电池应急辅助系统及其工作方法。
【背景技术】
[0002]近年来，高能量高电压的蓄电池得到了广泛应用，通过将多个高能量高电压蓄电池串联起来形成一个蓄电池组，可用于诸如电动车等需要高电压的装置上。
[0003]发明人在研究中发现，在现有技术当中，后备式大容量蓄电池组同样是以蓄电池串联的形式工作的，因此整组蓄电池的容量等于最低蓄电池的单体容量，若蓄电池组中出现落后蓄电池时，则蓄电池组的整体容量会受制于落后蓄电池的容量，另一方面，现有的串联蓄电池组的工作方式，无法控制落后蓄电池的放电程度，这样使得落后蓄电池的最大可用容量不断减少，从而严重影响了后备蓄电池组的供电保障能力。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种蓄电池落后电池应急辅助系统及其工作方法，以改善蓄电池组中落后电池决定整组电池容量的问题，减少落后电池的放电容量，提供蓄电池组应急供电保障。
[0005]本发明实施例是这样实现的:
[0006]第一方面，本发明实施例提供了一种蓄电池组落后电池应急辅助系统，应用于连接有负载和开关电源的串联蓄电池组，所述系统包括:采集与控制模块、功率变换模块和输出开关阵列模块，所述功率变换模块和所述输出开关阵列模块均与所述采集与控制模块相连接；所述输出开关阵列模块连接于所述功率变换模块202与所述蓄电池之间；
[0007]所述采集与控制模块用于采集所述蓄电池组中每个蓄电池的电量信号，选择所述蓄电池组中电量最低的一个蓄电池作为落后电池，控制所述输出开关阵列模块切换为连通所述功率变换模块与所述落后电池的状态；
[0008]所述功率变换模块用于通过调整输出电流，对所述落后电池进行充电，使所述落后电池的电压达到所述蓄电池组中的电压均值。
[0009]结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述采集与控制模块包括单片机、PWM控制芯片、数模转换芯片和用于驱动继电器的变压器，所述数模转换芯片与所述单片机相连，所述PWM控制芯片与所述数模转换芯片相连，所述变压器通过用于放大电流的晶体三极管组与所述PWM控制芯片相连，所述单片机与所述蓄电池组相连，所述变压器通过分压电阻与所述输出开关阵列模块相连。
[0010]结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述单片机还连接有用于显示工作状态的指示电路，所述指示电路包括多个发光二极管，每个所述发光二极管分别串联有限压电阻，各所述限压电阻均与电源相连。
[0011]结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述晶体三极管组包括一个NPN型三极管和一个PNP型三极管，所述NPN型三极管与所述PNP型三极管共基极和发射极，所述NPN型三极管的基极与所述PNP型三极管的基极均通过限流电阻与所述PWM控制芯片相连，所述NPN型三极管的发射极与所述PNP型三极管的发射极均与所述变压器相连。
[0012]结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述功率变换模块包括软启动继电器，与所述软启动继电器相连的续流二极管，所述软启动继电器通过隔直电容和分压电容分别连接有开关MOSFET和驱动三极管，所述驱动三极管连接有高频变压器，所述高频变压器通过滤波电容连接有电流传感器，所述软启动继电器与总线输入相连，所述电流传感器与所述单片机相连。
[0013]结合第一方面的第四种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述输出开关阵列模块包括用于选择继电器的开关，所述开关一端连接于所述蓄电池组中的蓄电池、一端连接于所述软启动继电器。
[0014]第二方面，本发明实施例还提供了一种在线式蓄电池组落后电池应急辅助系统的工作方法，包括落后电池定位方法和容量辅助方法；
[0015]所述落后电池定位方法包括:
[0016]采集蓄电池组中每个蓄电池的电量信号；
[0017]选择所述蓄电池组中电量最低的一个蓄电池作为落后电池，并对落后电池进行标记；
[0018]所述容量辅助方法包括:
[0019]控制所述输出开关阵列模块切换为连通所述功率变换模块与所述落后电池的状态；
[0020]调整所述功率变换模块的输出电流，对所述落后电池进行充电，使所述落后电池的电压达到蓄电池组中的电压均值。
[0021]结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述电量信号包括电压，选择所述蓄电池组中电量最低的一个蓄电池作为落后电池，并对落后电池进行标记，包括:
[0022]根据每个电池的电压计算出每个电池的电压参考值；
[0023]根据电池额定电压和单体电池的数量获得蓄电池组中的电池落后压限；
[0024]将每个电池的电压分别与所述电压参考值作比较，若端电压低于所述电压参考值，则与所述-电池落后压限作比较；
[0025]若端电压小于所述电压参考值与所述电池落后压限之差，则标记为落后电池。
[0026]结合第二方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述根据每个电池的电压计算出每个电池的电压参考值，包括:通过Uif = (U1+U2+U3+…+Un) /n_Ui/n，计算每个电池的非我电压均值，将所述非我电压均值作为各电池的电压参考值，其中，Uif为非我电压均值，Ui为所述蓄电池组中蓄电池i的电压值，η为所述蓄电池组中的蓄电池的数量；
[0027]所述根据所述蓄电池组中各蓄电池的额定电压和蓄电池的数量获得蓄电池组中的电池落后压限，包括:通过Ur =蓄电池额定电压/η，将Ur作为电池落后压限。
[0028]结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，所述容量辅助方法包括:
[0029]将蓄电池组总电压与预设的放电截止电压作比较，若蓄电池组总电压低于所述放电截止电压，则启动系统关机保护；
[0030]控制输出开关阵列模块选通所述落后电池；
[0031]将蓄电池组的均值电压作为所述落后电池的目标调节电压，通过闭环控制算法调节功率变换模块输出电流对落后电池进行补偿。
[0032]本发明实施例提供的一种蓄电池落后电池应急辅助系统及其工作方法，采用功率变换和同步整流技术，建立蓄电池组中的落后电池辅助系统，并且采用单片机作为控制芯片，进行蓄电池组放电过程中的容量辅助决策，改善了蓄电池组中落后电池决定整组电池容量的问题，转换同组其它电池能量，减少落后电池放电容量，提供蓄电池组应急供电保障，能使蓄电池组的整体容量大于落后单体蓄电池的容量。
[0033]为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
【附图说明】
[0034]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应该看作是对范围的限定，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相关的附图。
[0035]图1示出了本发明实施例所提供的一种系统在线运行方式示意图；
[0036]图2示出了本发明实施例所提供的一种系统组成示意图；
[0037]图3示出了本发明实施例所提供的一种系统功率变换模块的电路图；
[0038]图4示出了本发明实施例所提供的一种系统采集与控制模块的电路图；
[0039]图5示出了本发明实施例所提供的一种落后电池定位方法流程图；
[0040]图6示出了本发明实施例所提供的一种容量辅助方法流程图。
【具体实施方式】
[0041]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
[0042]实施例1，
[0043]在现有技术当中，后备式大容量蓄电池组同样是以蓄电池串联的形式工作的，因此整