本發明涉及變電站蓄電池的技術領域，更具體地，涉及一種自適應蓄電池單體均衡裝置。

背景技術：

蓄電池單體在出廠時無法保證每個單體參數均一致；供電企業在進行采購時，亦以單體參數誤差在一定數值以內作為驗收標準。變電站站用蓄電池或通信用蓄電池均是將若干蓄電池單體串聯成組，通過基于高頻開關的直流充電機直接對整組蓄電池進行充放電控制，并通過蓄電池狀態巡檢儀對每組蓄電池的端電壓、溫度等參數進行測量和監視。供電企業的蓄電池系統具有一定數量的就地備用單體。如，某個變電站站用直流采用110v電壓等級，故此其蓄電池系統采用52組蓄電池串聯，同時準備2個就地備用單體蓄電池。

技術實現要素：

供電企業現有的將整組蓄電池以整組控制的充放電運行方式下，蓄電池在浮充電時將無可避免地存在這種現象(供電企業的蓄電池99％以上的工作時間均處于浮充狀態)：大部分單體處在浮充狀態，而某個單體處在過充狀態，某個單體處在欠充狀態。而這種現象亦會無可避免地導致蓄電池組的電池容量降低，減少蓄電池使用壽命，甚至會導致核容試驗不合格(實際容量<80％*額定容量時即判斷為核容不合格，此時需要對蓄電池進行更換)。

現階段蓄電池的均衡方法主要有以下幾種：

1、每個單體電池附加一個均衡電路，起到分流作用，防止其過充，但此方法均衡速度慢，可控性較差；

2、采用一組變壓器來實現均衡充電，利用變壓器各個繞組間的漏感進行電壓均衡。但變壓器結構復雜，制作要求和成本很高，所以此種方法并不理想；

3、采用電容均衡，其實質是依靠單體電池間的電壓差實現能量在相鄰兩單體電池間轉移，電壓差越大，均衡效果越明顯。而實際中個單體蓄電池間的端電壓差值小，導致此方法的均衡效果不明顯，均衡效率低。

為實現上述目的，本發明設計了一種具有蓄電池單體均衡功能的蓄電池狀態巡檢儀及其實現方法，采用可控式電阻分流，根據均衡需要實現快速放電，同時為每一個蓄電池單體密封壓力傳感器，精確反饋蓄電池內部壓力變化情況，防止蓄電池的過充。不僅可以實現蓄電池巡檢功能，還能通過控制#1蓄電池組、#2蓄電池組、就地備用蓄電池組三者之間進行能量均衡，以達到#1蓄電池組、#2蓄電池組、就地備用蓄電池組三者均處于均衡的最佳充電狀態，獲得蓄電池直流系統的最大容量。解決了蓄電池均衡速度慢，效率低的問題。

本發明具體技術方案如下：

一種自適應蓄電池單體均衡裝置，包括：#1蓄電池組、#2蓄電池組、#1充電機、#2充電機、就地備用蓄電池組和巡檢儀；其中，#1蓄電池組、#2蓄電池組分別由#1充電機、#2充電機進行串聯充電，同時將#1蓄電池組、#2蓄電池組內的每個單體并聯接入巡檢儀，將就地備用蓄電池組內電池單體并聯接入巡檢儀；

其中，巡檢儀包括：判定模塊、均衡決策模塊、均衡執行模塊；

判定模塊，通過密封壓力傳感器檢測蓄電池內部的氣體壓力，判定蓄電池的荷電狀態；

均衡決策模塊，依據壓力傳感器反饋的信號，運用均衡決策算法作用于均衡執行模塊，并按照均衡控制流程圖來執行蓄電池單體的均衡；

均衡執行模塊，對蓄電池單體進行雙向非能耗式的能量均衡和單向能耗式的能量均衡。

進一步，壓力傳感器的密封方式為：在蓄電池安全閥的位置處鉆一個小孔，再加上o型圈，通過緊固件擰緊，密封。

壓力傳感器可以探測電池內的氫氣的多少，由此給予均衡控制器控制信息，可精確地把控鉛酸蓄電池的反應進度和平衡。壓力傳感器可采用與蓄電池腔體直接連通的方式，也可通過銫膜與蓄電池腔體連通，形成“壓力傳感器內的氫氣濃度是與蓄電池腔體濃度平衡，而對于其余物質(如硫酸溶液等)，壓力傳感器是與蓄電池腔體隔絕的”。壓力傳感器采用氫氣濃度傳感器。

進一步，均衡控制流程圖包括以下步驟：

s1，判斷就地備用蓄電池組中欠充的蓄電池的集合，若該集合為空集轉入步驟s2，若該集合不為空集轉入步驟s3；

s2，分別判斷#1蓄電池組、#2蓄電池組是否有過充的蓄電池集合，若有過充的蓄電池集合，過充的蓄電池集合對就地備用蓄電池組中欠充的蓄電池的集合充電，若沒有過充的蓄電池集合，#1蓄電池組或#2蓄電池組對就地備用蓄電池組中欠充的蓄電池的集合充電，再一次轉入步驟s1；

s3，分別判斷#1蓄電池組、#2蓄電池組、就地備用蓄電池組是否有過充的蓄電池集合，若有過充的蓄電池集合，對其進行單向能耗式的能量均衡，結束進程。

進一步，步驟s2中優先采用#1蓄電池組或#2蓄電池組中達到額定電壓的蓄電池集合對就地備用蓄電池組中欠充的蓄電池的集合充電，若#1蓄電池組或#2蓄電池組中沒有達到額定電壓的蓄電池集合，則采用#1蓄電池組或#2蓄電池組中欠充的蓄電池組合。

進一步，單向能耗式的能量均衡采用電阻分流均衡，控制器收到傳感器反饋的信號，閉合過充的蓄電池單體并聯電阻的電子開關，實現分流，避免蓄電池過充。

采用的一種單向能耗電路，即是可分段調節釋能電流的，以此配合備注氫氣信息反饋。

進一步，雙向非能耗式的能量均衡采用電容均衡、電感均衡、dc-dc均衡、反激式電壓均衡。

雙向釋能本身是可以控制能量流動的路徑的，所以天然地可以配合注氫氣信息反饋。

進一步，所述蓄電池巡檢儀還包括：人機交互模塊。

給予操作人員讀取設備信息，設定某些閾值參數等作用。

進一步，所述蓄電池巡檢儀還包括：電源供應模塊、通信接口模塊、自檢模塊、感溫裝置。

相對于現有技術，本發明的有益效果是：可高效地解決投運年限已久的蓄電池組(特別是劣化程度較深的蓄電池組)和新投運的蓄電池組充放電中因部分單體過充或過放導致的蓄電池組容量降低的技術難題，并使得就地備用單體一直處在最佳狀態和最大容量，實現電池的均衡充電，通過提高蓄電池充電容量來提高蓄電池的放電時間，延長蓄電池使用壽命，降低生產維護成本，并進一步保證電力系統的安全運行。

附圖說明

圖1是本發明的自適應蓄電池單體均衡裝置的連接電路。

圖2是本發明的巡檢儀均衡控制流程圖。

圖3為本發明的均衡執行模塊示意圖。

具體實施方式

附圖僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制；為了更好說明本實施例，附圖某些部件會有省略、放大或縮小，并不代表實際產品的尺寸；對于本領域技術人員來說，附圖中某些公知結構及其說明可能省略是可以理解的。附圖中描述位置關系僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制。

請參照圖1，一種自適應蓄電池單體均衡裝置，包括：#1蓄電池組1、#2蓄電池組2、#1充電機、#2充電機、就地備用蓄電池組3和巡檢儀4；其中，#1蓄電池組1、#2蓄電池組2分別由#1充電機、#2充電機進行串聯充電，同時將#1蓄電池組1、#2蓄電池組2內的每個單體并聯接入巡檢儀4，將就地備用蓄電池組3內電池單體并聯接入巡檢儀4。

巡檢儀4包括：判定模塊、均衡決策模塊、均衡執行模塊5。

判定模塊，通過密封壓力傳感器檢測蓄電池內部的氣體壓力，判定蓄電池的荷電狀態。壓力傳感器的密封方式為：在蓄電池安全閥的位置處鉆一個1mm的小孔，再加上o型圈，通過緊固件擰緊，密封。其判定原理如下：當蓄電池內有氧氣析出時，正極的充電效率下降。而電池內氣體壓力與氧氣含量相關，通過密封的壓力傳感器實時監視蓄電池內部壓力變化，判斷蓄電池是否過充。

均衡決策模塊5，依據壓力傳感器反饋的信號，運用均衡決策算法作用于均衡執行模塊，并按照均衡控制流程圖來執行蓄電池單體的均衡。

巡檢儀的均衡控制流程圖如圖2所示。為便于描述，分別將#1蓄電池組、#2蓄電池組、就地備用蓄電池組重命名為a、b、c蓄電池組。流程圖中，a過代表#1蓄電池組中過充的蓄電池的集合，a額代表#1蓄電池組中達到額定電壓的蓄電池的集合，a欠代表#1蓄電池組中欠充的蓄電池的集合，b過、b額、b欠、c過、c額、c欠同理。

“a過存在？”是指判斷a過是否為空集；“b過存在？”“c過存在？”“c欠存在？”同理。

“對a過釋能”是指對a過進行單向能耗式的能量均衡；“對b過釋能”“對c過釋能”同理。

“a過為c欠充電”是指進行能量流動方向受控的非能耗式的能量均衡，將a過集合的單體能量轉移至c欠集合的單體能量；“b過為c欠充電”“a額為c欠充電”“欠過為c欠充電”同理。

流程圖中的具體步驟如下。

s1，設立參數k，令k＝1。

s2，判斷“c欠存在？”；若為否，轉入s9；若為是，轉入s3。

s3，判斷“b過存在？”；若為否，轉入s5；若為是，轉入s4。

s4，b過為c欠充電，令k＝1，回到s2。

s5，判斷“a過存在？”；若為否，轉入s7；若為是，轉入s6。

s6，a過為c欠充電，令k＝1，回到s2。

s7，a額為c欠充電，令k＝1，轉入s8。

s8，a欠為c欠充電，令k＝1，回到s2。

s9，判斷“a過存在？”；若為否，轉入s11；若為是，轉入s10。

s10，對a過釋能，令k＝1，回到s9。

s11，判斷“b過存在？”；若為否，轉入s13；若為是，轉入s12。

s12，對b過釋能，令k＝1，回到s11。

s13，判斷“c過存在？”；若為否，轉入s15；若為是，轉入s14。

s14，對c過釋能，令k＝1，回到s13。

s15，令k＝k+1。

s16，判斷“k＝2？”；若為否，回到s2；若為是，結束流程。

流程圖表示是巡檢儀在一次巡檢的邏輯執行，本次邏輯執行的結束狀態是a、b、c三組蓄電池內的a過、b過、c過、c欠均為空集。

流程圖中未對a欠，b欠進行控制，是因為a與b仍然接在直流系統上進行充電，蓄電池組內的每個單體都在接收著直流系統的充電電能，將不斷減少a欠、b欠集合內的元素數量。

均衡執行模塊，對蓄電池單體進行雙向非能耗式的能量均衡和單向能耗式的能量均衡。單向能耗式的能量均衡如圖3所示，采用電阻分流均衡。控制器收到傳感器反饋的信號，閉合過充的蓄電池單體并聯電阻的電子開關，實現分流，避免蓄電池過充。雙向非能耗式的能量均衡可采用電容均衡、電感均衡、dc-dc均衡、反激式電壓均衡或其他均衡方式；其中雙向非能耗式的能量均衡是能量流動方向受控的能量轉移方式，可通過運放、dc斬波或其他方法令低電壓單體的能量轉移至高電壓單體。

巡檢儀4還可以包括人機交互模塊和其他必須的裝置供應模塊。其中，人機交互模塊包括屏幕、音響、按鈕、燈光；其他必須的裝置供應模塊可以是電源供應模塊、通信接口模塊、自檢模塊、感溫裝置。

顯然，本發明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而并非是對本發明的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明權利要求的保護范圍之內。