一种混合的电池备电系统技术方案

本发明专利技术一种混合的电池备电系统，包括铅酸电池、锂电池、开关电源、负载、上位机、监控管理器，铅酸电池与锂电池通过监控管理器和开关电源一起连接在电源系统的母线BUS上；开关电源通过CAN接口与监控管理器连接进行通信；上位机通过COM端口与监控管理器连接，负载通过母线BUS与电源开关连接。本发明专利技术充分利用铅酸电池长浮充寿命以及锂电池高循环寿命的特性；监控管理器采样铅酸电池回路的电流与电压，控制开关电源及双向变换器的输出，对铅酸电池进行充电管理；增加了双向功率变换电路，对锂电池进行充放电管理；监控管理器在电网掉电时，实现无中断的备电管理，在电网需要削峰填谷时，实现开关电源、铅酸电池与锂电池的能源调度。铅酸电池与锂电池的能源调度。铅酸电池与锂电池的能源调度。

【技术实现步骤摘要】
一种混合的电池备电系统


[0001]本专利技术涉及电力电子与电池
，具体涉及一种混合的电池备电系统。

技术介绍

[0002]电源系统在供电时，要保障供电不中断，一般会采用电池作为备电。当电源器正常供电时，系统根据负载状态给电池备电系统充电；当电源器供电故障时，会切换到电池无中断地备电。
[0003]而一些地方的电网，需要降低负荷高峰，填补负荷低谷，减小电网负荷峰谷差，使发电、用电趋于平衡。为此根据不同用户的用电规律，合理地、有计划地安排和组织各类用户的用电时间，并且电力公司为了促促这种计划达成，在负荷高峰时设置高电价，负载低谷时设置低电价，从经济角度促使发电、用电趋于平衡。这就是所谓的削峰填谷(Peak cut)，用以调整用电负荷平衡的一种措施。在用户角度，要完成削峰填谷，需要在负荷低谷时利用电池储电，在负载高峰时，主动断开电网或减少电网功率，并利用电池进行供电。
[0004]目前常用的储电与备电的电池是铅酸电池与锂电池存在以下缺点：若单独使用铅酸电池，虽然铅酸电池有长浮充使用寿命价格低廉的优点但是循环寿命短比能量低存在铅污染风险；若单独使用锂电池，虽然锂电池有长循环使用寿命但是价格昂贵；另外现有备电系统无法满足系统不中断供电的要求的同时削峰填谷。

技术实现思路

[0005]为了解决现有常用的储电与备电的电池不能同时具备长循环使用寿命、长浮充使用寿命和价格低廉的问题，本专利技术设计一种混合的电池备电系统，一方面满足系统不中断供电的要求，一方面也满足削峰填谷，同时这种系统充分利用两种电池的特点，以达到最佳的储备电效果与经济效益。具体技术方案如下：
[0006]一种混合的电池备电系统，包括铅酸电池、锂电池、开关电源、负载、上位机、监控管理器，铅酸电池与锂电池通过监控管理器和开关电源一起连接在母线BUS上；开关电源通过CAN接口与监控管理器连接进行通信；上位机通过COM端口与监控管理器连接，负载通过母线BUS与电源开关连接。
[0007]优选的，监控管理器包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、继电器RLY1、控制线圈KM、双向变换器、控制器MCU；控制器MCU通过CAN接口与开关电源连接进行控制与管理，控制器MCU通过电阻R1检测铅酸电池的充放电电流，控制器MCU通过电阻R2、电阻R3检测铅酸电池的电压，再根据功率调度与铅酸电池的状态，调节开关电源的输出或双向变换器的输出，对铅酸电池进行充放电管理；KM是继电器RLY1中控制线圈，控制线圈KM上通过控制电流时，RLY 1的触点合上导通；控制器MCU通过其CAN接口与双向变换器连接进行控制与管理。
[0008]优选的，双向变换器给锂电池进行充放电管理，控制器MCU根据功率调度的要求下发充放电指令给双向变换器的数字信号处理器DSP，数字信号处理器DSP控制变换器的功率回路，从而母线BUS给锂电池充电以及锂电池对母线BUS进行放电与备电。
[0009]优选的，双向变换器的双向功率变换电路包括驱动器Q1、驱动器Q2、驱动器Q3、驱动器Q4、电容C1、电容C2、电感L1、电阻R4、数字信号处理器DSP；母线BUS与电池BATT通过双向变换器相连，电容C1和电容C2分别接至母线BUS与电池BATT的端口进行滤波储能；电阻R4为电流采样电阻，将回路中的电流信号转换为差分电压输入到数字信号处理器DSP单元进行采样处理；驱动器Q1～Q4以及电感L1组成全桥式的双向变换器，数字信号处理器DSP为双向变换器的控制核心，数字信号处理器DSP根据母线、电池的电压信号以及控制器MCU给出的工作指令，给出驱动器Q1～Q4的开关控制信号，开关控制信号通过驱动器驱动Q1～Q4工作，在储能电感L1的储能平滑作用下，实现双向控制器的功能。
[0010]一种混合的电池备电系统的监控管理器的工作流程如下：
[0011]首先电网供电，电源监控系统根据需要削峰填谷的策略，当电网低负荷时填谷，监控管理器将控制开关电源的输出电压与电流给铅酸电池充电，锂电池充电则由后级的双向变换器完成，在充电结束后，开关电源输出电压是铅酸电池的浮充电压；
[0012]当电网高负荷时削峰，监控管理器将控制开关电源进入待机模式；此时开关电源基本不输出功率，改由锂电池进行放电，锂电池的电压经过双向变换器的稳压与变换，双向变换器的输出由监控管理器控制，让铅酸电池仍处于浮充状态；
[0013]若锂电池在放电完成时，电网仍处于高负荷状态，则继续由铅酸电池进行放电，铅酸电池按设定的安全放电阈值进行放电，使铅酸电池工作于浅放模式，使得铅酸电池预留安全备电的电量，防止电网掉电；在用于削峰填谷的电池的电量达到设定的放电阈值后，将重新恢复开关电源给电网供电；
[0014]当在电网掉电时，监控管理器控制锂电池进行放电，锂电池的电压经过双向变换器的稳压与变换，双向变换器的输出由监控管理器控制，让铅酸电池仍处于一种浮充状态；之后若电网恢复则继续给电网供电若电网未恢复则在锂电池放电完成时继续由铅酸电池进行放电直至电网恢复。
[0015]与最接近的现有技术比，本专利技术提供的技术方案具有如下有益效果：
[0016]1、一种混合的电池备电系统将锂电池与铅酸电池结合起来使用充分利用了铅酸电池的浮充长寿命特性长和锂电池长循环寿命特性；这套混合供电方案实现了整个储备电系统的长寿命与经济实用；
[0017]2、监控管理器采样铅酸电池回路的电流与电压，控制开关电源及双向变换器的输出，对铅酸电池进行充电管理，并在开关电源及双向变换器供电结束时，进行放电，维持了母线供电不中断，满足了系统不中断供电的要求；
[0018]3、监控管理器锂电池的管理增加了双向功率变换电路，对锂电池进行充放电管理，根据功率调度的要求进行充放电或者在电网中断时，优先于铅酸电池进行不中断的备电；根据功率调度的要求，实现了两种混合式电池的管理；
[0019]4、监控管理器在电网掉电时，实现无中断的备电管理，在电网需要削峰填谷时，实现开关电源、铅酸电池与锂电池的能源调度；锂电池优先，实现了混合备电系统的最佳效益。
附图说明
[0020]图1为本专利技术监控管理器的原理图；
[0021]图2为本专利技术双向变换器的双向功率变换电路原理图；
[0022]图3为本专利技术监控管理器的工作流程图。
具体实施方式
[0023]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0024]请参阅图1至图3，本专利技术提供一种技术方案：一种混合的电池备电系统，包括铅酸电池、锂电池、开关电源、负载、上位机、监控管理器，铅酸电池与锂电池通过监控管理器和开关电源一起连接在母线BUS上；开关电源通过CAN接口与监控管理器连接进行通信；上位机通过COM端口与监控管理器连接，负载通过母线BUS与电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混合的电池备电系统，包括铅酸电池、锂电池、开关电源、负载、上位机、监控管理器，其特征在于：所述铅酸电池与锂电池通过监控管理器和开关电源一起连接在母线BUS上；开关电源通过CAN接口与监控管理器连接进行通信；上位机通过COM端口与监控管理器连接，负载通过母线BUS与电源开关连接。2.根据权利要求1所述的一种混合的电池备电系统，其特征在于：所述监控管理器包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、继电器RLY1、控制线圈KM、双向变换器、控制器MCU；所述控制器MCU通过CAN接口与开关电源连接进行控制与管理，控制器MCU与电阻R1连接检测铅酸电池的充放电电流，控制器MCU与电阻R2、电阻R3连接检测铅酸电池的电压，再根据功率调度与铅酸电池的状态，调节开关电源的输出或双向变换器的输出，对铅酸电池进行充放电管理；KM是继电器RLY1中控制线圈，控制线圈KM上通过控制电流时RLY 1的触点合上导通；控制器MCU通过其CAN接口与双向变换器连接进行控制与管理。3.根据权利要求2所述的一种混合的电池备电系统，其特征在于：所述双向变换器给锂电池进行充放电管理，控制器MCU根据功率调度的要求下发充放电指令给双向变换器的数字信号处理器DSP，数字信号处理器DSP控制双向变换器的功率回路，从而母线BUS给锂电池充电以及锂电池对母线BUS进行放电与备电。4.根据权利要求2所述的一种混合的电池备电系统，其特征在于：所述双向变换器的双向功率变换电路包括驱动器Q1、驱动器Q2、驱动器Q3、驱动器Q4、电容C1、电容C2、电感L1、电阻R4、数字信号处理器DSP；母线BUS与电池BATT通过双向变换器相连，电容C1和电容C2分别接至母线BUS与电池BATT的端口进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐志杰，杨国正，干传福，
申请(专利权)人：双登集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：