一种可再生能源集成式蓄电池维护装置及其维护方法
【专利摘要】本发明公开了电池维护领域内的一种可再生能源集成式蓄电池维护装置及其维护方法，该装置由一个双输入-双输出的集成式变换器构成，控制电路由光伏电池输入电压测量电路，光伏变换端口输出电流测量电路、网侧变换器输入电压测量电路，网侧变换器输出电压测量电路，网侧变换端口输出电流测量电路，电荷搬运端口电感电流测量电路，电池电流测量电路，串联电池电压测量电路，三个功率管驱动电路和数字信号处理器构成，本发明解决电池维护时电池反复充放电过程中电能浪费问题，降低成本，节约能源，可用于蓄电池维护中。
【专利说明】一种可再生能源集成式蓄电池维护装置及其维护方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种蓄电池维护装置，特别涉及一种可再生能源集成式蓄电池维护装置，属于电气工程领域。
【背景技术】
[0002]化成工艺是蓄电池生产中的一道关键工序。这一工序中，每节电池需要经过三次充电两次放电。目前，我国的电池化成设备因为技术和成本因素多数采用电阻方式大电流放电，造成了极大的能源浪费。降低放电能量的耗费并对其进行再利用成为电池生产厂商迫切需要解决的问题之一。
[0003]现有技术中公开了一种“新型的能量均衡型蓄电池化成技术”；《仪表技术》，2010年第2期，第19-24页；杨墨，邵定国，许路，董大为。
[0004]此技术使用了能量池的概念，用大容量电池(即能量池)暂时存放蓄电池放电电荷，待充电蓄电池连接后将能量池充入的电荷放出充电。其不足之处在于，蓄电池在充放电过程中需要将能量池作为中介，从而增加了成本，造成了能源的浪费。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种可再生能源集成式蓄电池维护装置及其维护方法，解决电池维护时电池反复充放电过程中电能浪费问题，降低成本，节约能源。
[0006]本发明的目的是这样实现的:一种可再生能源集成式蓄电池维护装置及其维护方法，所述维护装置包括主电路和控制电路；
所述主电路包括光伏变换电路、网侧变换电路以及电荷搬运端口，所述光伏变换电路与网侧变换电路并联后输出端与电荷搬运电路的电池公共端相连，
所述电荷搬运电路包括第三电容C3、第四电容C4、第一电池端口、第二电池端口、第五功率管S5、第六功率管S6以及第三电感L3,第三电容C3的正极与第四电容C4的负极相连，第四电容C4的正极与第五功率管S5的正极相连，第五功率管S5的负极与第六功率管S6的正极相连，第三电容C3的负极、第六功率管S6的负极均接地，第三电感L3短接在第四电容C4的负极和第五功率管S5的负极之间，所述第一电池端口并接在第四电容C4的两端，所述第二电池端口并接在第三电容C3的两端；
所述光伏变换电路包括第一电容C1、第一功率管S1、第二功率管S2以及第二电感L2，第一电容C1的正极与第一功率管S1的正极相连，第一电容C1的负极接地，第一功率管S1的负极与第二功率管S2的正极相连，第二功率管S2的负极接地，第二电感L2短接在第一功率管S1的负极与第四电容C4的正极之间；
所述网侧变换电路包括第二电容C2、第三功率管S3、第四功率管S4以及第一电感L1，第二电容C2的正极与第三功率管S3的正极相连，第二电容C2的负极接地，第三功率管S3的负极与第四功率管S4的正极相连，第四功率管S4的负极接地，第一电感L1短接在第三功率管S3的负极与第四电容C4的正极之间；所述控制电路包括数字信号处理器，所述数字信号处理器的信号输入端连接有光伏变换电路输入电压测量电路、光伏变换电路输出电流测量电路、网侧变换电路输入电压测量电路、网侧变换电路输出电流测量电路、电荷搬运电路输入电压测量电路、电荷搬运电路电感电流测量电路、第一电池端口电流测量电路、第二电池端口电流测量电路以及串联电池电压测量电路，所述数字信号处理器的信号输出端连接有第一功率管驱动电路、第二功率管驱动电路以及第三功率管驱动电路；
所述维护方法包括以下步骤:步骤一)电池民充电:系统开机，系统先检测第二电池端口是否接入电池B2,如果有电池B2接入则立即进入电池B2充电模式，此模式中电池B2的充电能量由网侧变换电路和光伏变换电路共同提供，为电池B2充电期间，系统不检测第一电池端口是否有电池B1接入；
步骤二)电池B1充电:电池B2充电完成后，系统检测第一电池端口是否有电池B1接入，如电池B1还未接入，则系统挂起等待电池B1接入，如果检测到电池B1接入，则电池B2通过放电的方式给电池B1充电，由于线路和开关存在损耗，满充的电池B2放电时无法使电池B1满充，充电过程中通过对电池B1的端电压、电池B1充电电流、电池B2放电电流的检测预估电池B1充满所需能量，通过网侧变换电路和光伏变换电路补充所需能量；
步骤三)电荷搬运:电池B1充满后，B2同时放电完毕，此时逆转充电模式，电池B1通过放电的方式向电池B2放电，电池B1放电结束后，充电过程中通过对电池B2的端电压、电池B2充电电流、电池B1放电电流的检测预估电池B2充满所需能量，通过网侧变换电路和光伏变换电路补充所需能量，将电池B2满充；此时完成了 B1充一次放一次，电池B2充两次放一次，具体充放电次数可以由不同用户设定，控制系统通过累加充放电次数判断是否维护完毕，将维护完毕的电池卸下，安装上新的需要维护的电池；
步骤四)如果电池氏的维护工艺过程结束先被取走，电池B2待充电，则系统工作过程遵循步骤一、二、三；如果电池民的维护工艺过程结束先被取走，电池B1待充电，则系统等待直至新电池B2被接入，然后遵循步骤一、二、三。
[0007]作为本装置的进一步限定，所述光伏变换电路输入电压测量电路包括由第七电阻R7、第十七电阻R17、第二十四电阻R24组成的分压电路和滤波电容C24，光伏变换电路输入电压测量电路的输入端A连接在光伏变换电路的正极上，光伏变换电路输入电压测量电路的输出端VA__连接在数字信号处理器上；所述网侧变换电路输入电压测量电路与光伏变换电路输入电压测量电路原理相同。
[0008]作为本装置的进一步限定，所述电荷搬运电路输入电压测量电路包括由第十一电阻Rn、第十九电阻R19、第二十六电阻R26组成的分压电路、滤波电容C26以及由第十二电阻R12、第十九电容C19组成的相位超前电路，电荷搬运电路输入电压测量电路的输入端E为第四电容C4的负极，电荷搬运电路输入电压测量电路的输出端VE__连接在数字信号处理器上；所述串联电池电压测量电路与电荷搬运电路输入电压测量电路原理相同。
[0009] 作为本装置的进一步限定，所述光伏变换电路输出电流测量电路与光伏变换电路中的电感L2串接在一起，光伏变换电路输出电流测量电路由霍尔传感器ACS714-30A、电阻Rfl、电阻Rf3、第五电容C5、第六电容C6、滤波电容Cfl组成，待测电感L2电流通入霍尔传感器ACS714-30A的1、2脚，流出3、4脚，在7脚输出增量成比例的电压经过电阻Rfl、电阻Rf3、滤波电容Cfl构成的分压滤波电路送至数字信号处理器的模数转换端口 ；所述网侧变换电路输出电流测量电路、电荷搬运电路电感电流测量电路、第一电池端口电流测量电路、第二电池端口电流测量电路与光伏变换电路输出电流测量电路原理相同。
[0010] 作为本装置的进一步限定，所述第一功率管驱动电路由驱动芯片、输入限流电阻R1^ MOSFET门极输入电阻R2、MOSFET门极输入电阻R3、泵升电容C15、泵升二极管D1、去耦电容C17以及去耦电容C16构成，所述第一功率管驱动电路的信号输入端与数字信号处理器相连，第一功率管驱动电路的信号输出端分别与光伏变换电路的两信号输入端gpg；^相连；所述第二功率管驱动电路与第一功率管驱动电路原理相同。
[0011]作为本装置的进一步限定，所述第三功率管驱动电路由驱动芯片、输入限流电阻R22、输入限流电阻R23、MOSFET门极输入电阻R32、MOSFET门极输入电阻R33、泵升电容C22、泵升二极管D3、去耦电容C21以及去耦电容C23构成，所述第三功率管驱动电路的两路信号输入端与数字信号处理器相连，第三功率管驱动电路的信号输出端分别与光伏变换电路的信号输入端g5、g6相连。
[0012]作为本方法的进一步限定，检测第二电池端口是否有电池B2接入的方法为:令第三功率管S3累计开关lms，禁止其它所有开关，期间利用数字信号处理器采集电荷搬运电路输入电压VE__，如果电压VE__有明显上升，并能持续保持Is不降至零，则判断第二电池端口之间无电池B2接入，反之则判断有电池B2接入；检测第一电池端口是否有电池B1接入的方法为:令第六功率管S6累计开关1ms，禁止其它所有开关，期间利用数字信号处理器采集串联电池电压VP__和电荷搬运电路输入电压Ve.，如果计算出电压VP__-VE_fflD有明显上升，并能持续保持Is不降至零，则判断第一电池端口之间无电池B1接入，反之则判断有电池&接入。
[0013]作为本方法的进一步限定，电池B2在充电过程中，数字信号处理器通过控制流过电池B2的电流Ib2控制充入的能量，充入电池B2的能量按照一定的比例系数分配给光伏变换电路和网侧变换电路，利用扰动观察法可求出最优比例系数，实现光伏能量利用最大化；通过网侧变换电路和光伏变换电路为未充满的电池补充能量与直接给电池充入能量的原理相同。
[0014]与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明使用的相邻电池电荷搬运技术，有效利用已充入的电荷进行蓄电池维护，有节电效果；本发明无需大容量电池作为能量缓冲，节约了装置的投资成本与维护成本；本发明还集成光伏电池，同时最优化分配可再生能源与电网能量的使用，避免能量的浪费；本发明可进行热插拔式操作，可以流水化蓄电池维护，提高效率。本发明可用于蓄电池维护中。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本发明主电路原理示意图。
[0016]图2为本发明控制电路原理框图。
[0017]图3为本发明中光伏变换电路输入电压测量电路原理图。
[0018]图4为本发明中网侧变换电路输入电压测量电路原理图。
[0019]图5为本发明中电荷搬运电路输入电压测量电路原理图。
[0020]图6为本发明中串联电池电压测量电路原理图。
[0021]图7为本发明中光伏变换电路输出电流测量电路原理图。[0022]图8为本发明中网侧变换电路输出电流测量电路原理图。
[0023]图9为本发明中电荷搬运电路电感电流测量电路原理图。
[0024]图10为本发明中第一电池端口电流测量电路原理图。
[0025]图11为本发明中第二电池端口电流测量电路原理图。
[0026]图12为本发明中第一功率管驱动电路原理图。
[0027]图13为本发明中第二功率管驱动电路原理图。
[0028]图14为本发明中第三功率管驱动电路原理图。
[0029]图15为本发明中电池维护装置使用状态示意图。
[0030]图16为本发明中电池B2接入时电池B2电流控制逻辑图。
[0031]图17为本发明中电荷在电池&与电池B2之间搬运时，电感L3上电流控制逻辑图。
[0032]图18为本发明中电网与光伏补充电池B1所需电荷控制逻辑图。
【具体实施方式】
[0033]如图1-7所示，一种可再生能源集成式蓄电池维护装置，包括主电路和控制电路； 所述主电路包括光伏变换电路、网侧变换电路以及电荷搬运端口，所述光伏变换电路
与网侧变换电路并联后输出端与电荷搬运电路的电池公共端相连；
所述电荷搬运电路包括第三电容C3、第四电容C4、第一电池端口、第二电池端口、第五功率管S5、第六功率管S6以及第三电感L3,第三电容C3的正极与第四电容C4的负极相连，第四电容C4的正极与第五功率管S5的正极相连，第五功率管S5的负极与第六功率管S6的正极相连，第三电容C3的负极、第六功率管S6的负极均接地，第三电感L3短接在第四电容C4的负极和第五功率管S5的负极之间，所述第一电池端口并接在第四电容C4的两端，所述第二电池端口并接在第三电容C3的两端；
所述光伏变换电路包括第一电容C1、第一功率管S1、第二功率管S2以及第二电感L2，第一电容C1的正极与第一功率管S1的正极相连，第一电容C1的负极接地，第一功率管S1的负极与第二功率管S2的正极相连，第二功率管S2的负极接地，第二电感L2短接在第一功率管S1的负极与第四电容C4的正极之间；
所述网侧变换电路包括第二电容C2、第三功率管S3、第四功率管S4以及第一电感L1，第二电容C2的正极与第三功率管S3的正极相连，第二电容C2的负极接地，第三功率管S3的负极与第四功率管S4的正极相连，第四功率管S4的负极接地，第一电感L1短接在第三功率管S3的负极与第四电容C4的正极之间；
所述控制电路包括数字信号处理器，所述数字信号处理器的信号输入端连接有光伏变换电路输入电压测量电路、光伏变换电路输出电流测量电路、网侧变换电路输入电压测量电路、网侧变换电路输出电流测量电路、电荷搬运电路输入电压测量电路、电荷搬运电路电感电流测量电路、第一电池端口电流测量电路、第二电池端口电流测量电路以及串联电池电压测量电路，所述数字信号处理器的信号输出端连接有第一功率管驱动电路、第二功率管驱动电路以及第三功率管驱动电路。
[0034]所述光伏变换电路输入电压测量电路包括由第七电阻R7、第十七电阻R17、第二十四电阻R24组成的分压电路和滤波电容C24，光伏变换电路输入电压测量电路的输入端A连接在光伏变换电路的正极上，光伏变换电路输入电压测量电路的输出端VA_eND连接在数字信号处理器上；所述网侧变换电路输入电压测量电路与光伏变换电路输入电压测量电路原理相同。
[0035]所述电荷搬运电路输入电压测量电路包括由第十一电阻Rn、第十九电阻R19、第二十六电阻R26组成的分压电路、滤波电容C26以及由第十二电阻R12、第十九电容C19组成的相位超前电路，电荷搬运电路输入电压测量电路的输入端E为第四电容C4的负极，电荷搬运电路输入电压测量电路的输出端VE__连接在数字信号处理器上；所述串联电池电压测量电路与电荷搬运电路输入电压测量电路原理相同。
[0036]所述光伏变换电路输出电流测量电路与光伏变换电路中的电感L2串接在一起，光伏变换电路输出电流测量电路由霍尔传感器ACS714-30A、电阻Rfl、电阻Rf3、第五电容C5、第六电容C6、滤波电容Cfl组成，待测电感L2电流通入霍尔传感器ACS714-30A的1、2脚，流出
3、4脚，在7脚输出增量成比例的电压经过电阻Rfl、电阻Rf3、滤波电容Cfl构成的分压滤波电路送至数字信号处理器的模数转换端口 ；所述网侧变换电路输出电流测量电路、电荷搬运电路电感电流测量电路、第一电池端口电流测量电路、第二电池端口电流测量电路与光伏变换电路输出电流测量电路原理相同。
[0037]所述第一功率管驱动电路由驱动芯片、输入限流电阻RpMOSFET门极输入电阻R2、MOSFET门极输入电阻R3、泵升电容C15、泵升二极管D1、去耦电容C17以及去耦电容C16构成，所述第一功率管驱动电路的信号输入端与数字信号处理器相连，第一功率管驱动电路的信号输出端分别与光伏变换电路的两信号输入端gl、g2相连；所述第二功率管驱动电路与第一功率管驱动电路原理相同。
[0038]所述第三功率管驱动电路由驱动芯片、输入限流电阻R22、输入限流电阻R23、MOSFET门极输入电阻R32、MOSFET门极输入电阻R33、泵升电容C22、泵升二极管D3、去耦电容C21以及去耦电容C23构成，所述第三功率管驱动电路的两路信号输入端与数字信号处理器相连，第三功率管驱动电路的信号输出端分别与光伏变换电路的信号输入端g5、g6相连。
下面结合具体实施例对本发明的维护方法作进一步说明。
[0039]如图15所示，有若干个本发明中的维护装置输入端并联后连接网侧变换器和光伏电池，网侧变换器接入三相交流电网，网侧变换器采用传统可控硅式或开关式交流-直流变换器，每一维护装置输出端对应连接有两个电池端口，分别第一电池端口和第二电池端口。
[0040]本发明工作时，所有的维护装置的工作原理一样，以其中一个维护装置的为例，由于本发明的适用对象为待维护/激活电池，故假定接入的电池均为处于低电荷状态；且待维护/激活电池均成对接入，任一电池维护完成后可随即取走，并接入新待维护电池。
[0041]系统开机，令第三功率管S3累计开关1ms，禁止其它所有开关，期间利用数字信号处理器采集电荷搬运电路输入电压VE_eND，电压VE__无明显上升，确定电池B2接入，此时进入电池B2充电模式，此模式中电池B2的充电能量由三相交流电网和光伏电池共同提供，数字信号处理器通过控制流过 电池B2的电流Ib2控制充入的能量，流过电池B2的电流Ib2按照一定的系数分配给光伏变换电路和网侧变换电路，具体控制方案如图16所示，其中P1为PID控制器，G1为电流I。对PWMl占空比的传递函数，H1为I。测量电路的传递函数；P2为PID控制器,G2为电流、对？丽2占空比的传递函数，H2为Iu测量电路的传递函数，Ib/为电池B2充电电流的参考值，Kl (0〈K1〈1)是电流分配系数，利用扰动观察法求出光伏变换端口最优的分配系数K1，使得光伏电池充入电池B2的能量最大化，优先使用可再生能源起到节约能源的效果；控制过程中，数字信号控制器输出调制信号PWMl给第一功率管驱动电路，第一功率管驱动电路通过驱动第一功率管S1和第二功率管S2开断，控制流过电感L2上电流的大小，实现调制充入电池B2的光伏能量，数字信号控制器还输出调制信号PWM2给第二功率管驱动电路，第二功率管驱动电路通过驱动第三功率管S3和第四功率管S4的开断，控制流过电感L1上电流的大小，实现调制充入电池B2的电网能量，为电池B2充电期间，系统不检测第一电池端口是否有电池B1接入。
[0042]电池B2充电完成后，令第六功率管S6累计开关1ms，禁止其它所有开关，期间利用数字信号处理器米集串联电池电压Vp.和电荷搬运电路输入电压vE_eND,电压νΡ__-νΕ__无明显上升，确定有电池B1接入，此时控制电池B2通过放电的方式给电池B1充电，具体控制方案如图17所示，？3为？10控制器，63为电流込对？丽3、?￥14占空比的传递函数，H3为电流IL3测量电路的传递函数，Il3*为流过电感L3电流的参考值，控制过程中，数字信号处理器输出调制信号PWM3给第三功率管驱动电路，控制功率管S5的开断，数字信号处理器还输出调制信号PWM4给第三功率管驱动电路，控制功率管S6的开断，实现调制电流IL3，从而完成将电池Β2上的能量经电感L3充入电池BI上，在充放电过程中，由于线路和开关存在损耗，满充的电池B2放 电时无法使电池B1满充，充放电过程中通过对电池B1的端电压、电池B1充电电流、电池B2放电电流的检测预估电池B1充满所需能量，通过网侧变换电路和光伏变换电路补充所需能量；如果检测过程未发现电池B1接入，则系统挂起等待电池B1接入。
[0043]电池B1充满后，B2同时放电完毕，此时逆转充电模式，电池B1通过放电的方式给电池B2充电，如此往返，具体充放电次数可以由不同用户设定，控制系统通过累加充放电次数判断是否维护完毕，将维护完毕的电池卸下，安装上新的需要维护的电池；电池B1与电池B2的充电/放电电流分别由以下公式决定:
Ibi*=Il；XD
IB2*=-1l3*X (1-D)
其中D为PWM4的稳态占空比，PWM3开关逻辑与PWM4互补，占空比的计算由以下公式决定，
WVe-_=D/(1-D)
工作时，如果电池B2向电池B1放电，电感L3上的电流从E点流向F点，E为第三电容C3与第四电容C4之间的电极点，F为第五功率管S5与第六功率管S6之间的电极点，此时IJ=IB17D，其中Ij为流过电感L3电流的期望值，Ibi*为流入电池B1充电电流的期望值；如果电池B1向电池B2放电，电感L3电流从F点流向E点，此时IL3*=-1B2*/(1-D)，其中I B2*为流入电池民充电电流的期望值；电荷在两电池之间搬运时，由于线路和开关存在损耗，因此电池B2中的电荷在搬运至电池B1过程中，满充的电池B2放电时无法使电池B1满充，此损耗部分由网侧变换电路与光伏变换电路补充，根据电池B2放电结束前电池B1充电电流与端口电压的检测，判定电池B1还需补充的电荷为Λ Q=IjXDXt,其中t为充电时间，D是PWM4的稳态占空比；运行图18中控制方案为电池B1补充电荷，补充电荷的分配原理跟直接为电池B2充电的原理相同，为了保证在给电池B1充电时不给电池B2充电，令Iadd*为电感L3电流Iu的实测值，通过控制流入B2的电流和流出B2的电流相等，这样相当于跨过B2充Biq
[0044]如果电池B1的维护工艺过程结束先被取走，电池B2待充电，则系统工作过程遵循步骤一、二、三；如果电池民的维护工艺过程结束先被取走，电池B1待充电，则系统等待直至新电池B2被接入，然后遵循步骤一、二、三。
[0045]本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。
【权利要求】
1.一种可再生能源集成式蓄电池维护装置，其特征在于，包括主电路和控制电路； 所述主电路包括光伏变换电路、网侧变换电路以及电荷搬运端口，所述光伏变换电路与网侧变换电路并联后输出端与电荷搬运电路的电池公共端相连， 所述电荷搬运电路包括第三电容C3、第四电容C4、第一电池端口、第二电池端口、第五功率管S5、第六功率管S6以及第三电感L3,第三电容C3的正极与第四电容C4的负极相连，第四电容C4的正极与第五功率管S5的正极相连，第五功率管S5的负极与第六功率管S6的正极相连，第三电容C3的负极、第六功率管S6的负极均接地，第三电感L3短接在第四电容C4的负极和第五功率管S5的负极之间，所述第一电池端口并接在第四电容C4的两端，所述第二电池端口并接在第三电容C3的两端； 所述光伏变换电路包括第一电容C1、第一功率管S1、第二功率管S2以及第二电感L2，第一电容C1的正极与第一功率管S1的正极相连，第一电容C1的负极接地，第一功率管S1的负极与第二功率管S2的正极相连，第二功率管S2的负极接地，第二电感L2短接在第一功率管S1的负极与第四电容C4的正极之间； 所述网侧变换 电路包括第二电容C2、第三功率管S3、第四功率管S4以及第一电感L1，第二电容C2的正极与第三功率管S3的正极相连，第二电容C2的负极接地，第三功率管S3的负极与第四功率管S4的正极相连，第四功率管S4的负极接地，第一电感L1短接在第三功率管S3的负极与第四电容C4的正极之间； 所述控制电路包括数字信号处理器，所述数字信号处理器的信号输入端连接有光伏变换电路输入电压测量电路、光伏变换电路输出电流测量电路、网侧变换电路输入电压测量电路、网侧变换电路输出电流测量电路、电荷搬运电路输入电压测量电路、电荷搬运电路电感电流测量电路、第一电池端口电流测量电路、第二电池端口电流测量电路以及串联电池电压测量电路，所述数字信号处理器的信号输出端连接有第一功率管驱动电路、第二功率管驱动电路以及第三功率管驱动电路。
2.根据权利要求1所述的一种可再生能源集成式蓄电池维护装置，其特征在于，所述光伏变换电路输入电压测量电路包括由第七电阻R7、第十七电阻R17、第二十四电阻R24组成的分压电路和滤波电容C24,光伏变换电路输入电压测量电路的输入端A连接在光伏变换电路的正极上，光伏变换电路输入电压测量电路的输出端VA__连接在数字信号处理器上；所述网侧变换电路输入电压测量电路与光伏变换电路输入电压测量电路原理相同。
3.根据权利要求1所述的一种可再生能源集成式蓄电池维护装置，其特征在于，所述电荷搬运电路输入电压测量电路包括由第十一电阻Rn、第十九电阻R19、第二十六电阻R26组成的分压电路、滤波电容C26以及由第十二电阻R12、第十九电容C19组成的相位超前电路，电荷搬运电路输入电压测量电路的输入端E为第四电容C4的负极，电荷搬运电路输入电压测量电路的输出端VE__连接在数字信号处理器上；所述串联电池电压测量电路与电荷搬运电路输入电压测量电路原理相同。
4.根据权利要求1所述的一种可再生能源集成式蓄电池维护装置，其特征在于，所述光伏变换电路输出电流测量电路与光伏变换电路中的电感L2串接在一起，光伏变换电路输出电流测量电路由霍尔传感器ACS714-30A、电阻Rfl、电阻Rf3、第五电容C5、第六电容C6、滤波电容Cfl组成，待测电感L2电流通入霍尔传感器ACS714-30A的1、2脚，流出3、4脚，在7脚输出增量成比例的电压经过电阻Rfl、电阻Rf3、滤波电容Cfl构成的分压滤波电路送至数字信号处理器的模数转换端口 ；所述网侧变换电路输出电流测量电路、电荷搬运电路电感电流测量电路、第一电池端口电流测量电路、第二电池端口电流测量电路与光伏变换电路输出电流测量电路原理相同。
5.根据权利要求1所述的一种可再生能源集成式蓄电池维护装置，其特征在于，所述第一功率管驱动电路由驱动芯片、输入限流电阻凡、MOSFET门极输入电阻R2、MOSFET门极输入电阻R3、泵升电容C15、泵升二极管D1、去耦电容C17以及去耦电容C16构成，所述第一功率管驱动电路的信号输入端与数字信号处理器相连，第一功率管驱动电路的信号输出端分别与光伏变换电路的两信号输入端gl、g2相连；所述第二功率管驱动电路与第一功率管驱动电路原理相同。
6.根据权利要求1所述的一种可再生能源集成式蓄电池维护装置，其特征在于，所述第三功率管驱动电路由驱动芯片、输入限流电阻R22、输入限流电阻R23、MOSFET门极输入电阻R32、MOSFET门极输入电阻R33、泵升电容C22、泵升二极管D3、去耦电容C21以及去耦电容C23构成，所述第三功率管驱动电路的两路信号输入端与数字信号处理器相连，第三功率管驱动电路的信号输出端分别与光伏变换电路的信号输入端g5、g6相连。
7.根据权利要求1所述的一种可再生能源集成式蓄电池维护装置，其特征在于，所述数字信号处理器选用dsPIC33FJ64GS606芯片。
8.一种使用权利要求1所述装置维护电池的方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一)电池B2充电:系统开机，系统先检测第二电池端口是否接入电池B2，如果有电池民接入则立即进入电池B2充电模式，此模式中电池B2的充电能量由网侧变换电路和光伏变换电路共同提供，为电池B2充电期间，系统不检测第一电池端口是否有电池B1接入； 步骤二)电池B1充电:电池B2充电完成后，系统检测第一电池端口是否有电池B1接入，如电池B1还未接入，则系统挂起等待电池B1接入，如果检测到电池B1接入，则电池B2通过放电的方式给电池B1充电，由于线路和开关存在损耗，满充的电池B2放电时无法使电池B1满充，充电过程中通过对电池B1的端电压、电池B1充电电流、电池B2放电电流的检测预估电池B1充满所需能量，通过网侧变换电路和光伏变换电路补充所需能量； 步骤三)电荷搬运:电池B1充满后，B2同时放电完毕，此时逆转充电模式，电池B1通过放电的方式向电池B2放电，电池B1放电结束后，充电过程中通过对电池B2的端电压、电池B2充电电流、电池B1放电电流的检测预估电池B2充满所需能量，通过网侧变换电路和光伏变换电路补充所需能量，将电池B2满充；此时完成了 B1充一次放一次，电池B2充两次放一次，具体充放电次数可以由不同用户设定，控制系统通过累加充放电次数判断是否维护完毕，将维护完毕的电池卸下，安装上新的需要维护的电池； 步骤四)如果电池氏的维护工艺过程结束先被取走，电池B2待充电，则系统工作过程遵循步骤一、二、三；如果电池民的维护工艺过程结束先被取走，电池B1待充电，则系统等待直至新电池B2被接入，然后遵循步骤一、二、三。
9.根据权利要求8所述的一种维护电池的方法，其特征在于，检测第二电池端口是否有电池B2接入的方法为:令第三功率管S3累计开关1ms，禁止其它所有开关，期间利用数字信号处理器采集电荷搬运电路输入电压VE_eND，如果电压VE_eND有明显上升，并能持续保持Is不降至零，则判断第二电池端口之间无电池B2接入，反之则判断有电池B2接入；检测第一电池端口是否有电池B1接入的方法为:令第六功率管S6累计开关1ms，禁止其它所有开关，期间利用数字信号处理器采集串联电池电压Vp__和电荷搬运电路输入电压VE_eND，如果计算出电压Vp_eND-VE_eND有明显上升，并能持续保持Is不降至零，则判断第一电池端口之间无电池B1接入，反之则判断有电池B1接入。
10.根据权利要求8所述的一种维护电池的方法，其特征在于，电池B2在充电过程中，数字信号处理器通过控制流过电池B2的电流Ib2控制充入的能量，充入电池B2的电流按照一定的比例系数分配给光伏变换电路和网侧变换电路，利用扰动观察法可求出最优比例系数，实现光伏能量利用最大化；通过网侧变换电路和光伏变换电路为未充满的电池补充能量与直接给电池 充入能量的原理相同。
【文档编号】H01M10/42GK103972596SQ201410193153
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年5月9日 优先权日:2014年5月9日
【发明者】蒋伟, 谢莉 申请人:扬州大学