CN105024435B - 蓄电池组的供电保护方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种蓄电池组的供电保护方法和装置。其中，该方法包括：当蓄电池组开始放电时，启动蓄电池组中的各个单体电池的镜像节点输出初始电压；其中，各个单体电池均并联有镜像节点，每个镜像节点的初始电压与对应的单体电池的类型匹配；监测各个单体电池是否有异常；如果是，启动异常的单体电池的镜像节点作为电压源继续供电；按照单体电池的额定电压更新除异常的单体电池之外的单体电池的镜像节点的电压；如果否，按照单体电池的额定电压更新各个单体电池的镜像节点的电压。通过本发明，缓解了蓄电池组中因单体电池出现问题，蓄电池组整体供电失效的问题。

Description

蓄电池组的供电保护方法和装置

技术领域

本发明涉及电力电子领域，具体而言，涉及一种蓄电池组的供电保护方法和装置。

背景技术

由多节蓄电池串联组成的电源叫做蓄电池组，蓄电池分为铅酸蓄电池，镍氢蓄电池等，蓄电池组通常应用于通信工程***中。

通信机房和基站使用的直流电源***是48V的，绝大多数蓄电池组是使用单体电压2V*24块构成一个电池组。但也有基站空间所限，使用单体电压12V*4块构成一个电池组。单体电池是串联使用的，每块电池的性能不完全一样，电压稍微差异是正常现象。一般2V的单体电池电压在1.80～2.2V之间。当电池在均充情况下完全充满电，电压应该在2.20V左右，电池在做充放电实验或给设备供电时，当其中的任何一块单体电压先放到1.80V(一般情况下是放到1.85V就不再放了，以免对电池造成永久的伤害)就必须立即停止。一般电池组新安装完毕要进行充放电试验，其中一个原因就是为了把性能较差的电池找出来，作为标的电池，每次检查时只观察它就行了，它要是合格了，别的都可以放心使用，这样便于维护。

由于蓄电池组是由多个单体电池串联而成，一旦其中任意一块单体电池发生不可恢复的问题(例如，故障或断线等)时，蓄电池组整体供电保障就会失效。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种蓄电池组的供电保护方法和装置，以缓解蓄电池组中因单体电池出现问题，蓄电池组整体供电失效的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种蓄电池组的供电保护方法，包括：当蓄电池组开始放电时，启动蓄电池组中的各个单体电池的镜像节点输出初始电压；其中，各个单体电池均并联有镜像节点，每个镜像节点的初始电压与对应的单体电池的类型匹配；监测各个单体电池是否有异常；如果是，启动异常的单体电池的镜像节点作为电压源继续供电；按照单体电池的额定电压更新除异常的单体电池之外的单体电池的镜像节点的电压；如果否，按照单体电池的额定电压更新各个单体电池的镜像节点的电压。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，监测各个单体电池是否有异常包括：采集各个单体电池的电压；判断当前的单体电池的电压是否小于对应的镜像节点的电压，如果是，确定当前的单体电池有异常。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，监测各个单体电池是否有异常包括：采集各个单体电池的内阻；根据所述各个单体电池的内阻计算所述各个单体电池的内阻均值；当当前的单体电池的内阻减去所述内阻均值的差值大于设定的内阻阈值时，确定所述当前的单体电池有异常。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，监测各个单体电池是否有异常包括：采集各个单体电池的容量；根据所述各个单体电池的容量计算所述各个单体电池的容量均值；当所述容量均值减去当前的单体电池的容量的差值小于设定的容量阈值时，确定所述当前的单体电池有异常。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，镜像节点的电压更新包括：设置镜像节点的电压＝镜像节点并联的单体电池的当前电压-跟随间距；其中，该跟随间距是按照单体电池的额定电压预先设定的值。

结合第一方面的上述实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，上述方法还包括：当监测到有异常的单体电池时，进行报警提示。

第二方面，本发明实施例还提供了一种蓄电池组的供电保护装置，包括：启动模块，用于当蓄电池组开始放电时，启动蓄电池组的各个单体电池的镜像节点输出初始电压；其中，各个单体电池均并联有镜像节点，每个镜像节点的初始电压与对应的单体电池的类型匹配；监测模块，用于监测各个单体电池是否有异常；异常处理模块，用于当监测模块监测到有异常的单体电池时，启动异常的单体电池的镜像节点作为电压源继续供电；电压跟随处理模块，用于当监测模块监测到有异常的单体电池时，按照单体电池的额定电压更新除异常的单体电池之外的单体电池的镜像节点的电压；当监测模块未监测到异常的单体电池时，按照单体电池的额定电压更新各个单体电池的镜像节点的电压。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，监测模块包括：采集单元，用于采集各个单体电池的电压、内阻或容量；判断单元，用于判断以下条件是否成立：当前的单体电池的电压是否小于对应的镜像节点的电压；或者，判断当前的单体电池的内阻减去所述各个单体电池的内阻均值的差值是否大于设定的内阻阈值；或者，判断所述各个单体电池的容量均值减去当前的单体电池的容量的差值是否小于设定的容量阈值；确定单元，用于当判断单元的判断结果为是时，确定当前的单体电池有异常。

结合第二方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，电压跟随处理模块包括：电压设置单元，用于设置镜像节点的电压＝镜像节点并联的单体电池的当前电压-跟随间距；其中，该跟随间距是按照单体电池的额定电压预先设定的值。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，上述装置还包括：报警模块，用于当监测模块监测到有异常的单体电池时，进行报警提示。

本发明实施例提供的方法和装置，每个单体电池均并联一个镜像节点，蓄电池组正常放电过程中，按照单体电池的额定电压更新各个单体电池的镜像节点的电压，使镜像节点的电压跟随单体电池的电压变化，进而在有单体电池发生异常时，可以启动异常的单体电池的镜像节点作为电压源继续供电，保证了蓄电池组供电的可靠性，提升了***的性能。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例所提供的一种蓄电池组的供电保护方法的流程图；

图2示出了本发明实施例所提供的另一种并联有镜像节点的蓄电池组的结构示意图；

图3示出了本发明实施例所提供的一种蓄电池组的供电保护装置的结构框图；

图4示出了本发明实施例所提供的一种蓄电池组的供电保护装置的具体结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

考虑到蓄电池组中一个电池出现异常，会导致整个蓄电池组无法继续供电的问题，本发明实施例提供了一种蓄电池组的供电保护方法和装置，下面通过实施例进行描述。

如图1所示的蓄电池组的供电保护方法的流程图，该方法可以通过与蓄电池组连接的控制设备实现，具体方法包括以下步骤：

步骤S102，当蓄电池组开始放电时，启动蓄电池组中的各个单体电池的镜像节点输出初始电压；

其中，各个单体电池均并联有镜像节点，如图2所示的并联有镜像节点的蓄电池组的结构示意图，BT1、BT2、BT3、…、BTn为蓄电池组中的各个单体电池，其中，n为自然数；每个单体电池均并联有一个镜像节点，每个镜像节点的初始电压与对应的单体电池(即与镜像节点并联的单体电池)的类型匹配；每种类型的电池的初始电压由蓄电池厂家规定，该初始电压可以理解为是电池的放电截止电压，例如一个2V的电池，其初始电压可以是1.8V。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

步骤S104，监测各个单体电池是否有异常；如果是，执行步骤S106；如果否，执行步骤S108。

单体电池的异常指发生不可恢复的问题，例如故障或断线等。具体的单体电池是否有异常可以通过单体电池的电压、内阻或容量检测出来，下面分别针对这三种方式进行描述。

(1)电压检测方式下，监测各个单体电池是否有异常可以包括：采集各个单体电池的电压；判断当前的单体电池的电压是否小于对应的镜像节点的电压，如果是，确定当前的单体电池有异常。本发明实施例中，镜像节点的电压是跟随单体电池的电压而随时变化的，如果当前的单体电池的电压小于镜像节点的电压，则说明该单体电池出现了故障，属于异常的单体电池。

(2)内阻检测方式下，监测各个单体电池是否有异常可以包括：采集各个单体电池的内阻；根据各个单体电池的内阻计算各个单体电池的内阻均值(内阻均值＝各个单体电池的内阻总和÷单体电池的个数)；当当前的单体电池的内阻减去内阻均值的差值大于设定的内阻阈值时，确定当前的单体电池有异常。

在通过内阻确定单体电池是否异常时，可以按照内阻大小顺序对采集的单体电池的内阻排序，从最大内阻的单体电池开始，逐个与内阻均值做差，比较差值是否大于设定的内阻阈值，当出现差值小于内阻阈值时即可停止。这种方式，仅需要比较较少的几个单体电池，就能够比较快速找到异常的单体电池，无需每个单体电池均进行比较。

(3)容量方式下，监测各个单体电池是否有异常可以包括：采集各个单体电池的容量；根据各个单体电池的容量计算各个单体电池的容量均值；当容量均值减去当前的单体电池的容量的差值小于设定的容量阈值时，确定当前的单体电池有异常。

在通过容量确定单体电池是否异常时，可以按照容量大小顺序对采集的单体电池的容量排序，从最小容量的单体电池开始，逐个与容量均值做差，比较差值是否小于设定的容量阈值，当出现差值大于容量阈值时即可停止。这种方式，仅需要比较较少的几个单体电池，就能够比较快速找到异常的单体电池，无需每个单体电池均进行比较。

上述三种方式均可以有效的监测到是否有异常的单体电池发生，上述监测过程中采集数据(电压、内阻、容量)的操作可以是实时采集，也可以是按照设定的时间间隔采集。

针对各个单体电池采集到的数据可以并行操作，并行进行判断确定其是否异常，以提升异常判断的效率。

步骤S106，启动异常的单体电池的镜像节点作为电压源继续供电；按照单体电池的额定电压更新除异常的单体电池之外的单体电池的镜像节点的电压；

当出现异常的单体电池后，为了使整个蓄电池组继续供电，本发明实施例及时启动该异常的单体电池的镜像节点作为电压源，继续供电，而对于其他电池(除异常的单体电池之外的单体电池的)镜像节点采取了电压跟随的方式进行更新操作，即按照单体电池的额定电压更新除异常的单体电池之外的单体电池的镜像节点的电压，这样就保障了蓄电池组供电的可靠性。

步骤S108，按照单体电池的额定电压更新各个单体电池的镜像节点的电压。

本实施例的方法中，在没有异常单体电池时，为了保障后续出现异常单体电池时，镜像节点及时作为电压源供电，本发明实施例采取了电压跟随的方式及时更新镜像节点的电压，这种方式下，镜像节点的电压也可以称为跟随电压。

本发明实施例中的镜像节点可以理解为一个电压源，该电压源可以采用相关技术中的设备实现。

具体实现时，上述步骤S106和步骤S108中的镜像节点的电压更新可以包括：设置镜像节点的电压＝镜像节点并联的单体电池的当前电压-跟随间距；其中，该跟随间距是按照单体电池的额定电压预先设定的值。

为了使用户或管理员及时获知有异常单体电池出现，上述方法还包括：当监测到有异常的单体电池时，进行报警提示。具体报警提示方式可以采用报警指示灯的方式提醒，也可以采用语音报警的方式提醒，本发明实施例对此不进行限制。

以上实施例的方法中，每个单体电池均并联一个镜像节点，蓄电池组正常放电过程中，按照单体电池的额定电压更新各个单体电池的镜像节点的电压，使镜像节点的电压跟随单体电池的电压变化，进而在有单体电池发生异常时，可以启动异常的单体电池的镜像节点作为电压源继续供电，保证了蓄电池组供电的可靠性，提升了***的性能。

本发明实施例中，蓄电池组开始工作，即开始放电后，镜像节点首先输出放电截止电压(相当于上述初始电压)，每种类型的电池的放电截止电压由蓄电池厂家规定。而后不停采样对应节点蓄电池电压，如果蓄电池电压高于镜像节点的输出电压，则进行蓄电池电压跟随，跟随方法为设定镜像节点输出电压Vo＝Vb(蓄电池电压)–Vs(跟随间距)。使镜像节点保持距离跟随蓄电池电压，一旦蓄电池突然失效，镜像节点则会替代对应的蓄电池，对外提供电源，保持蓄电池组正常供电保障。

对应于上述方法，本发明实施例还提供了一种蓄电池组的供电保护装置，该装置可以设置在控制设备上，参见图3所示的蓄电池组的供电保护装置的结构框图，该装置包括以下模块：

启动模块32，用于当蓄电池组开始放电时，启动蓄电池组的各个单体电池的镜像节点输出初始电压；其中，各个单体电池均并联有镜像节点，每个镜像节点的初始电压与对应的单体电池的类型匹配；

每种类型的电池的初始电压由蓄电池厂家规定，该初始电压可以理解为是电池的放电截止电压，例如一个2V的电池，其初始电压可以是1.8V。

监测模块34，用于监测各个单体电池是否有异常；

异常处理模块36，用于当监测模块监测到有异常的单体电池时，启动异常的单体电池的镜像节点作为电压源继续供电。

电压跟随处理模块38，用于当监测模块监测到有异常的单体电池时，按照单体电池的额定电压更新除异常的单体电池之外的单体电池的镜像节点的电压；当监测模块未监测到异常的单体电池时，按照单体电池的额定电压更新各个单体电池的镜像节点的电压。

以上实施例的装置中，每个单体电池均并联一个镜像节点，蓄电池组正常放电过程中，按照单体电池的额定电压更新各个单体电池的镜像节点的电压，使镜像节点的电压跟随单体电池的电压变化，进而在有单体电池发生异常时，可以启动异常的单体电池的镜像节点作为电压源继续供电，保证了蓄电池组供电的可靠性，提升了***的性能。

上述单体电池的异常指发生不可恢复的问题，例如故障或断线等。具体的单体电池是否有异常可以通过单体电池的电压、内阻或容量检测出来，基于此，监测模块34包括以下单元：

(1)采集单元，用于采集各个单体电池的电压、内阻或容量；本实施例中的采集单元可以由分压电阻、滤波器和过压保护器等部件组成，本发明实施例对此不进行限制。

(2)判断单元，用于判断以下条件是否成立：当前的单体电池的电压是否小于对应的镜像节点的电压；或者，判断当前的单体电池的内阻减去所述各个单体电池的内阻均值的差值是否大于设定的内阻阈值；或者，判断所述各个单体电池的容量均值减去当前的单体电池的容量的差值是否小于设定的容量阈值；

(3)确定单元，用于当判断单元的判断结果为是时，确定当前的单体电池有异常。

上述判断条件可以根据采集的数据的具体内容进行选取，例如，采集的是单体电池的电压时，判断条件可以为当前的单体电池的电压是否小于对应的镜像节点的电压；采集的是单体电池的内阻时，判断条件为判断当前的单体电池的内阻减去所述各个单体电池的内阻均值的差值是否大于设定的内阻阈值；采集的是单体电池的容量时，判断条件为判断所述各个单体电池的容量均值减去当前的单体电池的容量的差值是否小于设定的容量阈值。

上述内阻阈值和容量阈值可以根据经验设定。

上述电压跟随处理模块38包括：电压设置单元，用于设置镜像节点的电压＝镜像节点并联的单体电池的当前电压-跟随间距；其中，跟随间距是按照单体电池的额定电压预先设定的值。

为了使用户或管理员及时获知有异常单体电池出现，上述装置还可以在图3所示装置的基础上进行改进，如图4所示的蓄电池组的供电保护装置的具体结构框图，该装置除了包括图3所示装置中的各个模块之外，还包括：报警模块40，用于当监测模块34监测到有异常的单体电池时，进行报警提示。具体报警提示方式可以采用报警指示灯的方式提醒，也可以采用语音报警的方式提醒，本发明实施例对此不进行限制。

以上实施例提供的方法和装置，采用跟随式单体电池电压镜像技术，建立蓄电池组中各个单体电池镜像节点，缓解了蓄电池组中任意单体电池异常失效时，供电中断的问题，保证蓄电池组的供电安全。

本发明实施例所提供的装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对步骤、数字表达式和数值并不限制本发明的范围。

本发明实施例所提供的进行蓄电池组的供电保护方法的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的***、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的***、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种蓄电池组的供电保护方法，其特征在于，包括：

当蓄电池组开始放电时，启动所述蓄电池组中的各个单体电池的镜像节点输出初始电压；其中，所述各个单体电池均并联有所述镜像节点，每个镜像节点的初始电压与对应的单体电池的类型匹配；

监测所述各个单体电池是否有异常；

如果是，启动所述异常的单体电池的镜像节点作为电压源继续供电；按照单体电池的额定电压更新除所述异常的单体电池之外的单体电池的镜像节点的电压；

如果否，按照单体电池的额定电压更新所述各个单体电池的镜像节点的电压；

监测所述各个单体电池是否有异常包括：

采集所述各个单体电池的内阻；

根据所述各个单体电池的内阻计算所述各个单体电池的内阻均值；

当当前的单体电池的内阻减去所述内阻均值的差值大于设定的内阻阈值时，确定所述当前的单体电池有异常。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，监测所述各个单体电池是否有异常包括：

采集所述各个单体电池的电压；

判断当前的单体电池的电压是否小于对应的镜像节点的电压，如果是，确定所述当前的单体电池有异常。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，监测所述各个单体电池是否有异常包括：

采集所述各个单体电池的容量；

根据所述各个单体电池的容量计算所述各个单体电池的容量均值；

当所述容量均值减去当前的单体电池的容量的差值小于设定的容量阈值时，确定所述当前的单体电池有异常。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述镜像节点的电压更新包括：

设置所述镜像节点的电压等于所述镜像节点并联的单体电池的当前电压减去跟随间距；其中，所述跟随间距是按照单体电池的额定电压预先设定的值。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当监测到有异常的单体电池时，进行报警提示。

6.一种蓄电池组的供电保护装置，其特征在于，包括：

启动模块，用于当蓄电池组开始放电时，启动所述蓄电池组的各个单体电池的镜像节点输出初始电压；其中，所述各个单体电池均并联有所述镜像节点，每个所述镜像节点的初始电压与对应的单体电池的类型匹配；

监测模块，用于监测所述各个单体电池是否有异常；

异常处理模块，用于当所述监测模块监测到有异常的单体电池时，启动所述异常的单体电池的镜像节点作为电压源继续供电；

电压跟随处理模块，用于当所述监测模块监测到有异常的单体电池时，按照单体电池的额定电压更新除所述异常的单体电池之外的单体电池的镜像节点的电压；当所述监测模块未监测到异常的单体电池时，按照单体电池的额定电压更新所述各个单体电池的镜像节点的电压；

监测模块包括：

采集单元，用于采集各个单体电池的内阻；

判断单元，用于根据所述各个单体电池的内阻计算所述各个单体电池的内阻均值，并判断以下条件是否成立：判断当前的单体电池的内阻减去所述内阻均值的差值是否大于设定的内阻阈值；

确定单元，用于当判断单元的判断结果为是时，确定当前的单体电池有异常。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述监测模块包括：

采集单元，用于采集所述各个单体电池的电压或容量；

判断单元，用于判断以下条件是否成立：当前的单体电池的电压是否小于对应的镜像节点的电压；或者，判断所述各个单体电池的容量均值减去当前的单体电池的容量的差值是否小于设定的容量阈值；

确定单元，用于当所述判断单元的判断结果为是时，确定所述当前的单体电池有异常。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述电压跟随处理模块包括：

电压设置单元，用于设置所述镜像节点的电压等于所述镜像节点并联的单体电池的当前电压减去跟随间距；其中，所述跟随间距是按照单体电池的额定电压预先设定的值。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

报警模块，用于当所述监测模块监测到有异常的单体电池时，进行报警提示。