专利名称：一种模块化的蓄电池充电管理系统及充电管理方法
技术领域：
本发明涉及一种蓄电池充电管理，尤其涉及一种低成本的模块化的蓄电池充电管理系统及充电管理方法。
背景技术：
目前带蓄电池的直流系统电源核心部分主要由直流电源、监控和蓄电池组成，系统总容量，也就是直流电源的输出总电流能力为最大负载电流与蓄电池组充电电流之和，同时考虑一些电源模块备份；那么，如果电源模块备份较多，所造成实际系统总容量将比最大负载电流大得多。这种情况下，选择电池熔丝和断路器的时候，其额定工作电流和和电源模块输出总电流能力相当，势必就造成了电池熔丝和断路器的额定工作电流将比最大负载电流大得多，即存在额定工作电流与电源模块输出总容量不匹配的问题，造成了系统成本的增加，造成了不必要的电量浪费。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是需要提供一种可以有效地解决额定工作电流与直流电源模块输出总容量不匹配的问题，能够降低工作回路中额定电流的配置，有效节约成本，高效实现对蓄电池充电管理进行控制。对此,本发明提供一种模块化的蓄电池充电管理系统，包括
至少两个相互并联的直流电源模块；
保护模块，所述保护模块与直流电源模块连接；
蓄电池组，所述蓄电池组通过保护模块连接至直流电源模块；
负载，所述负载与直流电源模块相连接；以及，
分别与直流电源模块、蓄电池组和负载相连接的系统监控模块，其中，所述系统监控模块用于监控直流电源模块的输出电压、蓄电池组的充电电流以及负载电流，所述系统监控模块与直流电源模块实现通讯并下发控制指令，所述控制指令用于设定直流电源模块的输出电压和限流点。其中，所述直流电源模块包括多个相互并联的直流电源模块，具体为包括至少两个相互并联的直流电源模块，用于实现直流电源的供给；所述保护模块用于在工作回路中 出现异常时实现过压/过流保护，优选包括电池熔丝或断路器；所述蓄电池组通过保护模块连接至直流电源模块，能够在工作回路出现异常的时候保护蓄电池组不被破坏，同时也实现了蓄电池组的充电管理；所述负载与直流电源模块相连接，也通过保护模块与蓄电池组连接保证正常供电；所述系统监控模块分别与直流电源模块、蓄电池组和负载相连接，其中，所述系统监控模块用于监控直流电源模块的输出电压、蓄电池组的充电电流以及负载电流，所述系统监控模块与直流电源模块实现通讯并下发控制指令，所述控制指令用于设定直流电源模块的输出电压和限流点。所述直流电源模块的限流点即直流电源模块输出的最大电流限定值，比如直流电源模块的限流点为20A，则直流电源模块的最大可输出电流为20A。本发明的工作过程为系统监控模块首先采集蓄电池组的充电电流以及负载电流，经过分析处理后再给直流电源模块下发输出电压以及限流点的控制指令，以此来保证蓄电池组的充电电流不会大于蓄电池组的充电电流设定值，所述蓄电池组的充电电流限定值可与预先设置，能够用于调节实现直流电源模块的输出总电流能力为最大负载电流与蓄电池组充电电流之和。在没有采集蓄电池组的充电电流以及负载电流信息之前，系统监控模块控制直流电源模块的输出电压为限定电压值，所述限定电压值低于蓄电池组的正常工作电压，能够防止蓄电池充电管理系统上电启动时或者交流停电再来电后，蓄电池组充电电流过大。与现有技术相比，其优点在于，本发明提出了一个解决额定工作电流与直流电源模块输出总容量不匹配的问题的蓄电池充电管理系统，即将蓄电池组的充电电流始终限制为蓄电池组的充电电流设定值，因此可以选择更小额定工作电流的保护模块，即可以选择更小额定工作电流的电池熔丝或断路器，有效节约成本，避免了电量的浪费；换而言之，即本发明能够选择额定工作电流和最大负载电流相匹配的电池熔丝或断路器，而不是选择和 直流电源模块输出总电流能力相匹配的电池熔丝或断路器，成本低，电量转化效率高。本发明的进一步改进在于，所述直流电源模块的限流点为直流电源模块输出的最大电流限定值，用于限定直流电源模块的输出电流值。所述限流点限制了直流电源模块的最大输出电流值，而直流电源模块的总输出电流包括负载电流和蓄电池组的充电电流，那么，限定直流电源模块的输出电流值，保证负载正常供电的情况下，也就相当于限制了蓄电池组的充电电流，因此同样可以选择更小额定工作电流的保护模块，即可以选择更小额定工作电流的电池熔丝或断路器，有效节约成本。本发明的进一步改进在于，所述直流电源模块的限流点设定值为
，其中，所述为单个直流电源模块的输出限流点设定值为负载电
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流值、Ibsa为蓄电池组的充电电流限定值、η为正常工作的直流电源模块的个数。所述单个直流电源模块的限流点设定值取决于负载电流值、蓄电池组的充电电流限定值以及正常工作的直流电源模块的个数，能够使得额定工作电流与直流电源模块输出总容量相匹配，避免因为不匹配而造成的系统成本的增加，通过控制直流电源模块的限流点进而保证了低成本的蓄电池充电管理。本发明的进一步改进在于，所述直流电源模块的电压输出值提高a伏，直至蓄电池组不再放电，其中，a的取值范围为f 10。在上电启动后，系统监控模块启动初始限压控制，将直流电源模块的输出电压调到初始限定电压值，所述初始限定电压值低于蓄电池组的正常工作电压；初始限压控制完成后，系统监控模块下发调压命令，将直流电源模块输出值提高a伏，如果蓄电池组仍处在放电状态，则仍需将直流电源模块输出电压每次增加a伏，直到蓄电池组不再放电，即将直流电源模块输出电压调至蓄电池组的浮充电压点。其中，参数a的大小可根据实际情况设置，一般情况下a为f 10，这样能够很好的使得直流电源模块的输出电压保证蓄电池组刚好不放电，保证了蓄电池组的实际充电电流不超过其充电电流的设定值。本发明的进一步改进在于，所述保护模块包括电池熔丝或断路器。本发明能够有效地解决电池熔丝或断路器与模块化的直流电源模块输出总容量不匹配的问题，有效降低电池熔丝或断路器的额定电流配置，节约了成本。本发明还提供一种采用上述模块化的蓄电池充电管理系统的充电管理方法，包括如下步骤
初始限压控制步骤，在上电启动后，系统监控模块启动初始限压控制，将直流电源模块的输出电压调到初始限定电压值，所述初始限定电压值低于蓄电池组的正常工作电压；调压控制步骤，初始限压控制完成后，系统监控模块下发调压控制命令，将直流电源模块的电压输出值提高a伏，并判断蓄电池组是否处于放电状态，是则继续将直流电源模块的电压输出值提高a伏直至蓄电池组不再放电，即将所述直流电源模块的输出电压调压至蓄电池组的浮充电压点；
电压设定步骤，在直流电源模块的输出电压调压至浮充电压点后，调节直流电源系统的输出电压到所需浮动电压设定值或均充电压设定值，所述浮动电压设定值或均充电压设定值根据实际需要预先设定；以及，
输出电流控制步骤，电压设定步骤实现浮充状态或均充状态后，直流电源模块仍处于限流状态，控制直流电源模块的总输出电流为负载电流与蓄电池组充电电流设定值之和。其中，所述均充以定电流和定时间的方式对蓄电池组充电，充电较快，而均充电压设定值即通过均充所设定的电压值，均充所对应的工作状态为均充状态；所述浮充电压点将所述直流电源模块的输出电压调压至蓄电池组不再放电时候的电压点；均充的充电电压与浮充相比要大；浮充，即当蓄电池组处于充满状态时，充电器不会停止充电，仍会提供恒定的浮充电压与很小浮充电流供给蓄电池组，而浮动电压设定值即通过浮充所设定的电压值，浮充所对应的工作状态为浮充状态；在输出电流控制步骤中，系统调至浮充状态或者均充状态后，直流电源模块仍处于限流状态，设置直流电源模块的总输出电流等于负载电流+电池充电电流设定值，可以保证浮充状态或者均充状态下蓄电池组的实际充电电流不会超过其设定值。在直流电源模块正常工作当中，如果发生负载电流的变化，则需根据公式
权利要求
1.一种模块化的蓄电池充电管理系统，其特征在于，包括 至少两个相互并联的直流电源模块； 保护模块，所述保护模块与直流电源模块连接； 蓄电池组，所述蓄电池组通过保护模块连接至直流电源模块； 负载，所述负载与直流电源模块相连接；以及， 分别与直流电源模块、蓄电池组和负载相连接的系统监控模块，其中，所述系统监控模块用于监控直流电源模块的输出电压、蓄电池组的充电电流以及负载电流，所述系统监控模块与直流电源模块实现通讯并下发控制指令，所述控制指令用于设定直流电源模块的输出电压和限流点。
2.根据权利要求I所述的模块化的蓄电池充电管理系统，其特征在于，所述直流电源模块的限流点为直流电源模块输出的最大电流限定值，用于限定直流电源模块的输出电流值。
3.根据权利要求2所述的模块化的蓄电池充电管理系统，其特征在于，所述直流电源模块的限流点设定值为I^t=lL0ad+Ifegt ,其中，所述τ为单个直流电源模块的输出限流点设定值、；[为负载电流值、Itot为蓄电池组的充电电流限定值、η为正常工作的直流电源模块的个数。
4.根据权利要求3所述的模块化的蓄电池充电管理系统，其特征在于，所述直流电源模块的电压输出值提高a伏，直至蓄电池组不再放电，其中，a的取值范围为广10。
5.根据权利要求I至4任意一项所述的模块化的蓄电池充电管理系统，其特征在于，所述保护模块包括电池熔丝或断路器。
6.ー种采用权利要求I所述模块化的蓄电池充电管理系统的充电管理方法，其特征在于，包括如下步骤 初始限压控制步骤，在上电启动后，系统监控模块启动初始限压控制，将直流电源模块的输出电压调到初始限定电压值，所述初始限定电压值低于蓄电池组的正常工作电压；调压控制步骤，初始限压控制完成后，系统监控模块下发调压控制命令，将直流电源模块的电压输出值提高a伏，并判断蓄电池组是否处于放电状态，是则继续将直流电源模块的电压输出值提高a伏直至蓄电池组不再放电，即将所述直流电源模块的输出电压调压至蓄电池组的浮充电压点； 电压设定步骤，在直流电源模块的输出电压调压至浮充电压点后，调节直流电源系统的输出电压到所需的浮动电压设定值或均充电压设定值，所述浮动电压设定值或均充电压设定值根据实际需要预先设定；以及， 输出电流控制步骤，电压设定步骤实现浮充状态或均充状态后，直流电源模块仍处于限流状态，控制直流电源模块的总输出电流为负载电流与蓄电池组充电电流设定值之和。
7.根据权利要求6所述模块化的蓄电池充电管理系统的充电管理方法，其特征在干，所述调压控制步骤和电压设定步骤中，始终设置=其中，所述7为单个直流电源模块的输出限流点设定值、为负载电流值、Ifeet为蓄电池组的充电电流限定值、η为正常工作的直流电源模块的个数。
8.根据权利要求6或7所述模块化的蓄电池充电管理系统的充电管理方法，其特征在于，所述直流电源模块的并入处理过程为将新上电的直流电源模块先保持待机状态，并与系统监控模块进行通讯，获取当前蓄电池充电管理系统输出的电压值，保持直流电源模块的输出电压值与当前蓄电池充电管理系统输出的电压值一致，并将直流电源模块的电流输出限制为O ;所述系统监控模块根据公式 重新计算直流电源模块的输出限流点的设定值IDsit，井下发给所有的直流电源模块，所述直流电源模块收到限流点的设定值调节命令后进行限流点的调节。
9.根据权利要求6或7所述模块化的蓄电池充电管理系统的充电管理方法，其特征在于，所述直流电源模块的退出处理过程为当有直流电源模块出现通信故障或者需要退出系统时，判断剩下能够正常通信的直流电源模块总输出电流能力是否大于若是，则根据公式重新计算限流点的设定值，进而设置各个直流电源模块的限流点；若否，则将直流电源模块的限流值调制最大，保证负载电流的正常供应。
10.根据权利要求8所述模块化的蓄电池充电管理系统的充电管理方法，其特征在干，所述直流电源模块的退出处理过程为当有直流电源模块出现通信故障或者需要退出系统时，判断剩下能够正常通信的直流电源模块总输出电流能力是否大于若是，则根据公式,重新计算限流点的设定值，进而设置各个直流电源模块的限流点；若否，则将直流电源模块的限流值调制最大，保证负载电流的正常供应。
全文摘要
本发明提供一种模块化的蓄电池充电管理系统及充电管理方法，所述蓄电池充电管理系统包括至少两个相互并联的直流电源模块；与直流电源模块连接的保护模块；通过保护模块连接至直流电源模块的蓄电池组；与直流电源模块连接的负载；以及，分别与直流电源模块、蓄电池组和负载连接的系统监控模块，其中，所述系统监控模块用于监控直流电源模块的输出电压、蓄电池组的充电电流以及负载电流，所述系统监控模块与直流电源模块实现通讯并下发控制指令，所述控制指令用于设定直流电源模块的输出电压和限流点。本发明将蓄电池组的充电电流始终限制为其充电电流设定值，能够选择额定工作电流和最大负载电流相匹配的电池熔丝或断路器，成本低。
文档编号H02H7/18GK102709985SQ20121020044
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月18日 优先权日2012年6月18日
发明者何锡生, 张文华, 陆家珍 申请人:深圳市健网科技有限公司