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【专利说明】智能蓄电池组及其连接电路
[0001]本案是对申请名称“具有自检修功能的智能蓄电池组及其连接电路”、申请日2012年11月6日，申请号201210438831.8的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及一种蓄电池组，特别涉及一种具有自检测、自诊断、自修复功能的智能蓄电池组及其连接电路。
【背景技术】
[0003]目前蓄电池组在实际使用中往往出现失效问题，其表现一般为:在蓄电池组的使用中，在蓄电池组劣化前期没有及时发现落后蓄电池，致使蓄电池组劣化积累、加剧，导致蓄电池过早报废。而有报道称蓄电池组供电能力不足时，一般都是蓄电池组中的落后单节蓄电池造成的。
[0004]以通信部门下线的蓄电池组为例，在近年来的实际容量复原工作中发现，通常一组蓄电池只有I?2个失效电池。如果不能及时检测出落后电池，为了保障通信电源的可靠性，就要整组更换蓄电池，这就不但增大了维护工作量，而且会造成大量蓄电池被误报废，但事实上现在许多单位就处于这种状态。
[0005]目前蓄电池的维护以日常的检测和预测性维修为主，具体来说是对蓄电池组进行定期的核对性放电测试和容量测试，再根据测试的结果对蓄电池进行更换和维修处理。这些测试都需要检测人员到场进行耗费大量人力物力。但近来人们已经注意到采用电池管理(BMS)技术对于蓄电池组应用的重要性。理想的BMS技术应具有以下功能:
[0006](I) SOC估测:准确估测蓄电池组的荷电状态SOC，即电池剩余电量，保证SOC维持在合理的范围内，防止由于过充电或过放电对电池的损伤，从而随时预报储能电池还剩余多少能量或者储能电池的荷电状态。
[0007](2)动态监测:在电池充放电过程中，实时采集蓄电池组中的每块电池的端电压和温度、充放电电流及电池包总电压，防止电池发生过充电或过放电现象。同时能够及时给出电池状况，挑选出有问题的电池，使剩余电量估计模型的实现成为可能。
[0008](3)电池间的均衡:即为单体电池均衡充电，使蓄电池组中各个电池都达到均衡一致的状态。
[0009]但是，当前的大多数电池管理技术并不能很好的满足实际应用的需求，原因在于:其一，难以实现将每一个单体电池从蓄电池组电路中隔离出来单独检测；其二，当发现问题电池时，不能即时修复。
[0010]参见图1所示系关于最近发展出的一种新的电池管理技术，其工作原理大致为:
[0011]蓄电池组的对外供电为V = K ε伏，ε是单体电池的电动势，其中使用Ν>κ个电池连接。对于第i个电池，当开关Su闭合同时S i,2打开时，电池i接入电路回路；当开关Su打开同时S i,2闭合时，电池i旁出电路回路。当不失一般性，以N = K+1为例:假设正常工作时第N个电池旁路，此时发现第i个电池出现故障(短路或电能即将耗尽)，则修复动作为将电池N接入，将电池i旁出。该技术可以实现即时修复，但是在实际修复动作中开关SiJPSu的操作必然会使整个蓄电池组回路瞬间断开然后闭合，这其中必然会产生瞬间冲击电流，从而可能影响用电设备正常工作，甚至损坏用电设备。
【发明内容】
[0012]本发明旨在提供一种具有自检修功能的智能蓄电池组及其连接电路，其能实现对蓄电池组中每个电池单元的单独控制，并实现对蓄电池组的实时自动监测、自动故障诊断和自动故障平滑修复，从而克服了现有技术中的不足。
[0013]为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案:
[0014]一种具有自检修功能的智能蓄电池组连接电路，包括串联设置的两个以上电池单元，其中，一电池单元的一极依次经串联设置的一第三开关和一第一开关与一检测端口及备用电源的一极电连接，另一极经一第二开关与另一检测端口及所述备用电源的另一极电连接。
[0015]作为较为优选的实施方案之一，该两个以上电池单元中的第一个电池单元的一极经一第三开关与负载和/或充电电源的一端电连接，最后一个电池单元的另一极与所述负载和/或充电电源的另一端电连接，而除该第一个电池单元的一极及最后一个电池单元的另一极之外，每一电池单元的一极均经一第三开关与位于该电池单元之前的另一个电池单元的另一极电连接。其中，当该蓄电池组连接电路与负载和充电电源同时连接时，系统工作在浮充状态。
[0016]作为较为优选的实施方案之一，所述第一开关、第二开关、第三开关均采用可控开关，所述可控开关至少选自场效应晶体管和继电器中的任意一种。
[0017]并且，所述场效应晶体管包括MOSFET场效应晶体管。
[0018]所述继电器至少选自固态继电器、接触式继电器和光耦继电器中的任意一种。
[0019]作为较为优选的实施方案之一，所述蓄电池组连接电路还与至少用以控制所述第一开关、第二开关和第三开关的控制单元连接。亦即，控制单元可选定所有开关中的一个或多个，使其单独、同步或按照设定次序闭合或断开。
[0020]作为较为优选的实施方案之一，设蓄电池组中所含电池单元为N个，N取大于或等于2的正整数，则所述蓄电池组连接电路至少具有如下工作模式中的任意一种:
[0021](I)当切断所述蓄电池组连接电路与备用电源的连接，并将所有第一开关和第二开关均打开，同时将所有第三开关均闭合，则蓄电池组处于正常工作状态，并连接充电电源和/或负载实现正常充电或者放电；
[0022](2)当切断所述蓄电池组连接电路与备用电源的连接，并将除了与第i个电池单元配合的第一开关、第二开关和第三开关之外的所有第一开关、第二开关和第三开关全部打开，则，第i电池单元被隔离出来，并由检测端口对该第i电池单元的运行状态进行实时检测，i为I?N中的任一正整数；
[0023](3)当所述负载和/或充电设备接入所述蓄电池组连接电路时，若第i电池单元出现故障，则:
[0024]a.若第i电池单元发生短路:首先打开与该第i电池单元配合的第三开关，将该第i电池单元旁路，然后闭合与该第i电池单元配合的第一开关和第二开关，接入备用电源修复故障，此时其余第一开关和第二开关均打开；
[0025]b.若需要使第i电池单元停止工作:首先闭合与该第i电池单元配合的第一开关和第二开关，使该第i电池单元与接入的备用电池并联，然后打开与该第i电池单元配合的第三开关，将该第i电池单元旁路，此时故障被修复。
[0026]进一步的，所述蓄电池组连接电路还具有如下工作模式:
[0027](4)备用电源的充电:
[0028]当将所有第一开关和第二开关均打开，同时将所有第三开关均闭合，并将备用电源接入所述蓄电池组连接电路，闭合与第i电池单元配合的第一开关和第二开关，则备用电源与第i电池单元并联充电；如此，实现了备用电源分时轮换与各电池单元并联充电。
[0029]一种具有自检修功能的智能蓄电池组，包括如上所述的具有自检修功能的智能蓄电池组连接电路。
[0030]进一步的，所述具有自检修功能的智能蓄电池组还包括:
[0031]用于采集与蓄电池组中每一电池单元的工作状态相关数据的监测与检测单元；
[0032]控制单元，包括:
[0033]至少用于调整蓄电池组连接电路中所有第一开关、第二开关和第三开关的工作状态的开关驱动电路，以及，
[0034]与开关驱动电路及监测与检测单元连接的控制模块。
[0035]所述控制模块包括计算与控制处理单元，所述计算与控制处理单元还经通信与存储单元与通信、告警设备连接。
[0036]与现有技术相比，本发明优点至少在于:
[0037](I)在蓄电池组非工作状态下，实现了对蓄电池组的每一电池单元实施隔离的自动检测，并将检测数据自动存储或者远程上报；
[0038](2)在蓄电池组工作状态下，实现了对每一电池单元工作状态的实时监测、诊断，并能及时发现问题电池；
[0039](3)对于发现的问题电池，可以自动修复，修复后可以告警，使蓄电池组仍然可以正常工作，避免了紧急抢修，节省人力物力。
【附图说明】
[0040]图1是现有的一种蓄电池组连接结构示意图；
[0041]图2是本发明一较佳实施例中蓄电池组连接电路的结构示意图；
[0042]图3是本发明一较佳实施例中具有自检修功能的智能蓄电池组的结构框图。
【具体实施方式】
[0043]以下结合一较佳实施例及附图对本发明的技术方案作进一步的说明。
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