专利名称：一种基于磷酸铁锂电池的站用电源系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及发电厂、水电站以及各类变电站的电源系统领域，更具体的说，改进涉及的是一种占地面积小、环保无污染的站用电源系统。
背景技术：
目前，发电厂、水电站以及各类变电站电源系统的蓄电池组基本都采用密封的铅酸电池，尽管密封的铅酸电池较之前阀控的铅酸电池或普通的铅酸电池在性能上有了很大提高，但是铅酸电池仍然存在占地面积大、寿命短、废弃后环境污染严重等问题。因此，现有技术尚有待改进和发展。
实用新型内容本实用新型的目的在于，提供一种基于磷酸铁锂电池的站用电源系统，可减小站用蓄电池组的占地面积，并可解决废弃后环境污染严重的问题。本实用新型的技术方案如下一种基于磷酸铁锂电池的站用电源系统，包括充电机和蓄电池组，所述充电机的控制端经由CAN总线连接设置在控制柜中的集中监控模块，所述充电机的接线端经由第一继电开关连接在直流母线上，所述蓄电池组采用磷酸铁锂电池为所述直流母线供电，且所述蓄电池组的接线端经由第二继电开关连接在所述直流母线上。所述的基于磷酸铁锂电池的站用电源系统，其中所述蓄电池组的控制端经由CAN总线连接设置在电路板上的磷酸铁锂电池管理系统，用于采集所述蓄电池组的电压、电流和温度信号，并根据所述蓄电池组的工作状况，对单体的磷酸铁锂电池进行均衡控制。所述的基于磷酸铁锂电池的站用电源系统，其中所述电路板上的磷酸铁锂电池管理系统经由CAN总线与所述集中监控模块相连接，用于通过所述控制柜中的集中监控模块控制所述充电机对所述蓄电池组进行均充、浮充管理，以及用于通过断开、闭合所述第一继电开关和第二继电开关对所述蓄电池组进行过充、过放保护。所述的基于磷酸铁锂电池的站用电源系统，其中所述蓄电池组由磷酸铁锂电池组串联组成，所述磷酸铁锂电池组由并联的磷酸铁锂电池单体组成。所述的基于磷酸铁锂电池的站用电源系统，其中并联的磷酸铁锂电池单体数量根据所需的蓄电池组的容量设置。所述的基于磷酸铁锂电池的站用电源系统，其中串联的磷酸铁锂电池组数量根据所需的额定电压设置。所述的基于磷酸铁锂电池的站用电源系统，其中所述站用电源系统还包括经由第三继电开关连接在所述直流母线上的逆变电源，所述逆变电源的控制端经由CAN总线与控制柜中的集中监控模块相连接。所述的基于磷酸铁锂电池的站用电源系统，其中所述站用电源系统还包括经由第四继电开关连接在所述直流母线上的通信电源，所述通信电源的控制端经由CAN总线与控制柜中的集中监控模块相连接。所述的基于磷酸铁锂电池的站用电源系统，其中所述站用电源系统还包括经由第五继电开关连接在所述直流母线上的直流操作电源，所述直流操作电源的控制端经由CAN总线与控制柜中的集中监控模块相连接。所述的基于磷酸铁锂电池的站用电源系统，其中所述站用电源系统还包括经由第六继电开关连接在所述直流母线上的U PS电源，所述UPS电源的控制端经由CAN总线与控制柜中的集中监控模块相连接。本实用新型所提供的一种基于磷酸铁锂电池的站用电源系统，由于采用了磷酸铁锂电池作为蓄电池组，其体积仅有铅酸电池的三分之一，大大减小了站用蓄电池组的占地面积；以及磷酸铁锂电池还具有放电倍率大、抗冲击能力强、寿命长(是铅酸电池的2 3倍)、环保无污染等优点，也一并解决了废弃后环境污染严重的问题，不久的将来必定成为新一代的站用电源用储能电池。
图I是本实用新型基于磷酸铁锂电池的站用电源系统结构框图。图2是本实用新型图I中的磷酸铁锂电池管理系统结构框图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本实用新型的具体实施方式
和实施例加以详细说明，所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的具体实施方式
。如图I所示，图I是本实用新型基于磷酸铁锂电池的站用电源系统结构框图，该站用电源系统包括充电机110、蓄电池组120和设置在控制柜中的集中监控模块140，例如，所述控制柜中的集中监控模块140具体可采用32位或64位的嵌入式微控制器；所述充电机110的控制端经由CAN (Control Ier Area Network,控制器局域网络)总线130连接在所述控制柜中的集中监控模块140上，所述充电机110的接线端经由第一继电开关KMl连接在直流母线150(即公共直流母线)上，所述蓄电池组120采用磷酸铁锂电池为所述直流母线150供电，且所述蓄电池组120的接线端经由第二继电开关KM2连接在所述直流母线150上。所述直流母线150和继电开关KM*为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。具体的，所述蓄电池组120可由磷酸铁锂电池组串联组成，所述磷酸铁锂电池组可由并联的磷酸铁锂电池单体组成；换句话说，先并联磷酸铁锂电池单体组成磷酸铁锂电池组，之后再串联磷酸铁锂电池组组成蓄电池组120。较好的是，并联的磷酸铁锂电池单体数量可根据所需的蓄电池组的容量设置；而串联的磷酸铁锂电池组数量可根据所需的额定电压设置。在本实用新型基于磷酸铁锂电池的站用电源系统的优选实施方式中，所述站用电源系统还可包括以下多种电源中的至少一种电源I)逆变电源160 :经由第三继电开关KM3连接在所述直流母线150上，所述逆变电源160的控制端经由CAN总线130与控制柜中的集中监控模块140相连接；2)通信电源170 :经由第四继电开关KM4连接在所述直流母线150上，所述通信电源170的控制端经由CAN总线130与控制柜中的集中监控模块140相连接；[0025]3)直流操作电源180 :经由第五继电开关KM5连接在所述直流母线150上，所述直流操作电源180的控制端经由CAN总线130与控制柜中的集中监控模块140相连接；4)UPS电源190 :经由第六继电开关KM6连接在所述直流母线150上，所述UPS电源190的控制端经由CAN总线130与控制柜中的集中监控模块140相连接。然而，由于所述磷酸铁锂电池在站用电源系统中使用过程中，还会出现长期浮充工作的问题、电池单体数量较多时的均衡问题、以及与充电机之间的协调控制问题。为此，所述蓄电池组120的控制端经由CAN总线130连接设置在电路板上的磷酸铁锂电池管理系统200，用于采集所述蓄电池组120的电压、电流和温度信号，并根据所述蓄电池组120的工作状况，对单体的磷酸铁锂电池进行均衡控制。 以及，所述电路板上的磷酸铁锂电池管理系统200经由CAN总线130与所述集中监控模块140相连接，用于通过所述制柜中的集中监控模块140控制所述充电机110对所述蓄电池组120进行均充、浮充管理，以及用于通过断开和闭合所述第一继电开关KM1、第二继电开关KM2对所述蓄电池组120进行过充、过放保护。可见，整个站用电源系统采用了集中管理分布式控制的思想，系统中的各个子模块与所述集中控制模块140之间分别采用CAN总线130通信，除所述集中监控模块140和磷酸铁锂电池管理系统200外，其余子模块都通过各自的继电开关分别连接在同一直流母线150上；由此所述集中监控模块140可通过所述CAN总线130集中采集所述逆变电源160、通信电源170、直流操作电源180、UPS电源190、磷酸铁锂电池管理系统200和充电机110传送的数据，并对采集的数据进行数据融合，从而更利于站用电源系统的管理；同时，所述集中监控模块140还可对下面的任一子模块进行单独控制，且各个子模块通过各自的继电开关连接在所述直流母线150上，当某一子模块出现故障时，可及时将该子模块从所述直流母线150上切除，进而不会影响到整个站用电源系统的正常工作。结合图2所示，图2是本实用新型图I中的磷酸铁锂电池管理系统结构框图，所述磷酸铁锂电池管理系统200设置在包括充电机110和磷酸铁锂蓄电池组120的站用电源系统中，用于配合站用电源系统控制充电机110和继电开关KMl和KM2对磷酸铁锂蓄电池组120进行均充、浮充管理和过充、过放保护；其中，所述充电机110的接线端经由第一继电开关KMl连接在直流母线上，所述磷酸铁锂蓄电池组120经由第二继电开关KM2与所述直流母线上的负载相连接。具体的，如图2所示，所述磷酸铁锂电池管理系统200包括设置在电路板上的主控模块210和多个采集均衡模块220 ;所述主控模块210和采集均衡模块220通过CAN总线130相互连接，以方便通信；其中，所述主控模块210经由CAN总线130与所述充电机110的控制端相连接，所述采集均衡模块220经由CAN总线130与所述磷酸铁锂蓄电池组120中的磷酸铁锂电池单体--对应相连接。进一步地，设置在电路板上的主控模块210包括分别以芯片形式存在的中央处理单元211、显示存储单元212、通讯单元213、专家诊断单元214和S0C(电池荷电状态)估算单元215 ;其中，所述中央处理单元211用于对所述采集均衡模块220采集的电压、电流、温度等数据信息进行处理；所述显示存储单元212经由CAN总线130与一液晶屏300相连接，用于将经所述中央处理单元211处理后的数据通过所述液晶屏300直观地显示出来，例如，当所述磷酸铁锂蓄电池组120出现异常情况发生的时间和原因，都可通过所述液晶屏300查询存储的历史信息；所述通讯单元213用于接收从所述采集均衡模块220传送上来的数据，以及，所述通讯单元213经由CAN总线130与所述站用电源系统中的集中监控模块140相连接，所述充电机110的控制端经由CAN总线130连接在所述集中监控模块140上，用于与站用电源系统中的 集中监控模块140进行通信，协调控制所述充电机110 ;所述专家诊断单元214用于根据所述采集均衡模块220采集到的数据对所述磷酸铁锂蓄电池组120进行诊断，实时给出健康等级和报警信息，并将结果传送给所述显示存储单元212 ;所述SOC估算单元215用于计算所述磷酸铁锂蓄电池组120的剩余电量和功率强度，并将结果传送给所述显示存储单元212。进一步地，设置在电路板上的采集均衡模块220包括以芯片形式存在的采集子模块(即附图中的采集模块，下同)221和以电路形式存在的均衡子模块(即附图中的均衡模块，下同)222 ;其中，所述采集模块221用于采集磷酸铁锂电池单体的电压以及所述磷酸铁锂蓄电池组120的电压、电流和温度等信息，并通过CAN总线130将采集的数据传送给所述主控模块210 ;所述均衡子模块222用于接收所述采集子模块221传过来的控制信号，进而通过调节充电电流使所述磷酸铁锂蓄电池组120中磷酸铁锂电池单体的电压更加均匀和—致。首先，所述通讯单元213通过CAN总线130接收所述采集子模块221采集的电压、电流和温度信息，由中央处理单元211对采集的数据进行相应的处理，然后，根据所述专家诊断单元214的诊断和SOC估算单元215中的算法，判断出电池当前的健康状况和剩余电量若是有单体电池出现不均衡现象，就开启与该单体电池对应的均衡子模块222进行分流均衡；若是所述磷酸铁锂蓄电池组120出现过充或过放现象，那么控制第一继电开关KMl或者第二继电开关KM2断开对电池组进行保护；其次，当电池工作正常时，所述通讯单元213还可通过站用电源系统中的集中监控模块140控制充电机110对所述磷酸铁锂蓄电池组120进行均充、浮充管理，而且可以控制第二继电开关KM2定期对所述磷酸铁锂蓄电池组120进行浅充浅放，以提高电池的性能；此外，电池的工作状态、电流、电压、剩余电量及温度信息都会通过所述显示存储单元212在所述液晶屏300上实时显示，同时可以通过所述液晶屏300上的触摸屏查询电池出现过的异常状况。与现有技术中基于铅酸电池的站用电源系统相比，本实用新型所提供的一种基于磷酸铁锂电池的站用电源系统，由于采用了磷酸铁锂电池作为蓄电池组，其体积仅有铅酸电池的三分之一，大大减小了站用蓄电池组的占地面积；以及磷酸铁锂电池还具有放电倍率大、抗冲击能力强、寿命长(是铅酸电池的2 3倍)、环保无污染等优点，也一并解决了废弃后环境污染严重的问题，不久的将来必定成为新一代的站用电源用储能电池。应当理解的是，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不足以限制本实用新型的技术方案，对本领域普通技术人员来说，在本实用新型的精神和原则之内，例如，所述控制柜中的集中监控模块140也可采用64位的嵌入式微控制器等，可以根据上述说明加以增减、替换、变换或改进，而所有这些增减、替换、变换或改进后的技术方案，都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。
权利要求1.一种基于磷酸铁锂电池的站用电源系统，包括充电机和蓄电池组，其特征在于所述充电机的控制端经由CAN总线连接设置在控制柜中的集中监控模块，所述充电机的接线端经由第一继电开关连接在直流母线上，所述蓄电池组采用磷酸铁锂电池为所述直流母线供电，且所述蓄电池组的接线端经由第二继电开关连接在所述直流母线上。
2.根据权利要求I所述的基于磷酸铁锂电池的站用电源系统，其特征在于所述蓄电池组的控制端经由CAN总线连接设置在电路板上的磷酸铁锂电池管理系统，用于采集所述蓄电池组的电压、电流和温度信号，并根据所述蓄电池组的工作状况，对单体的磷酸铁锂电池进行均衡控制。
3.根据权利要求2所述的基于磷酸铁锂电池的站用电源系统，其特征在于所述电路板上的磷酸铁锂电池管理系统经由CAN总线与所述集中监控模块相连接，用于通过所述控制柜中的集中监控模块控制所述充电机对所述蓄电池组进行均充、浮充管理，以及用于通过断开、闭合所述第一继电开关和第二继电开关对所述蓄电池组进行过充、过放保护。
4.根据权利要求I所述的基于磷酸铁锂电池的站用电源系统，其特征在于所述蓄电池组由磷酸铁锂电池组串联组成，所述磷酸铁锂电池组由并联的磷酸铁锂电池单体组成。
5.根据权利要求4所述的基于磷酸铁锂电池的站用电源系统，其特征在于并联的磷酸铁锂电池单体数量根据所需的蓄电池组的容量设置。
6.根据权利要求4所述的基于磷酸铁锂电池的站用电源系统，其特征在于串联的磷酸铁锂电池组数量根据所需的额定电压设置。
7.根据权利要求I所述的基于磷酸铁锂电池的站用电源系统，其特征在于所述站用电源系统还包括经由第三继电开关连接在所述直流母线上的逆变电源，所述逆变电源的控制端经由CAN总线与控制柜中的集中监控模块相连接。
8.根据权利要求I所述的基于磷酸铁锂电池的站用电源系统，其特征在于所述站用电源系统还包括经由第四继电开关连接在所述直流母线上的通信电源，所述通信电源的控制端经由CAN总线与控制柜中的集中监控模块相连接。
9.根据权利要求I所述的基于磷酸铁锂电池的站用电源系统，其特征在于所述站用电源系统还包括经由第五继电开关连接在所述直流母线上的直流操作电源，所述直流操作电源的控制端经由CAN总线与控制柜中的集中监控模块相连接。
10.根据权利要求I所述的基于磷酸铁锂电池的站用电源系统，其特征在于所述站用电源系统还包括经由第六继电开关连接在所述直流母线上的UPS电源，所述UPS电源的控制端经由CAN总线与控制柜中的集中监控模块相连接。
专利摘要本实用新型公开了一种基于磷酸铁锂电池的站用电源系统，包括充电机和蓄电池组，所述充电机的控制端经由CAN总线连接设置在控制柜中的集中监控模块，所述充电机的接线端经由第一继电开关连接在直流母线上，所述蓄电池组采用磷酸铁锂电池为所述直流母线供电，且所述蓄电池组的接线端经由第二继电开关连接在所述直流母线上。由于采用了磷酸铁锂电池作为蓄电池组，其体积仅有铅酸电池的三分之一，大大减小了站用蓄电池组的占地面积；以及磷酸铁锂电池还具有放电倍率大、抗冲击能力强、寿命长(是铅酸电池的2～3倍)、环保无污染等优点，也一并解决了废弃后环境污染严重的问题，不久的将来必定成为新一代的站用电源用储能电池。
文档编号H02J11/00GK202550663SQ20122005218
公开日2012年11月21日 申请日期2012年2月17日 优先权日2012年2月17日
发明者余兰, 刘小虹, 李国敏, 李露, 胡李, 郑小聪 申请人:深圳格林德能源有限公司