CN110535202A - 一种锂电池智能充放电控制***及控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种锂电池智能充放电控制***及控制方法，***：每个库仑计与一个锂电池组连接；每个锂电池组分别通过第一和第二中间继电器与充电电路和用电负载电路连接；第一和第二中间继电器均与控制器连接；每个锂电池组均通过一个库仑计与控制器连接。方法：检测各锂电池组情况；分组；根据不同的筛选规则对不同分组的电池组进行筛选，并分别进行充电和放电处理；待充电和放电符合要求后转换状态。该***和方法能有效克服现有锂电池大容量不稳定、易自燃的现象，能将锂电池分组进行单独充放电管理，进而可以有效保证大容量锂电池的稳定性，避免充放电同时进行，能提高电池的利用率，增强电池安全性，并可延长电池使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种锂电池智能充放电控制***及控制方法。
背景技术
目前，锂电池的充放电过程多是通过电路保护板进行保护的，电路保护板管理每一节锂电池的充放电情况，充放电原则遵循平均使用、同时充电同时放电的管理理念，这样，可以让电池同时放电，以增加电池整体的放电量，但是此种放电方式对电池的使用消耗较大。再者，由于管理节点的局限性，无法有效保护容量较大的电池充放电过程，进而容易导致大容量的电池发生自燃的情况。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种锂电池智能充放电控制***及控制方法，该***和方法能有效克服现有锂电池大容量不稳定、易自燃的现象，能将锂电池分组进行单独充放电管理，进而可以有效保证大容量锂电池的稳定性，避免充放电同时进行，能提高电池的利用率，增强电池安全性，并可延长电池使用寿命。
本发明提供一种锂电池智能充放电控制***，包括若干个锂电池组、控制器、充电电路、用电负载电路和若干个库仑计；
库仑计的数量与锂电池组的数量一一对应；每个库仑计与一个锂电池组连接；
每个锂电池组分别通过第一中间继电器和第二中间继电器与充电电路和用电负载电路连接；第一中间继电器和第二中间继电器均与控制器连接；每个锂电池组均通过一个库仑计与控制器连接。
本发明通过将锂电池组连接库仑计，能便于通过库仑计来检测电池组的电压情况和故障情况。每组锂电池组通过两个中间继电器分别连接充电电路和用电负载电路，进而能通过控制器控制中间继电器的动作的方式来便捷地实现电池组的充电和放电作业。
作为一种优选，所述锂电池组的数量为6个。
作为一种优选，所述控制器的型号为西门子SMART ST30；所述库仑计的型号为VAC9010H霍尔型；所述第一中间继电器和第二中间继电器的型号均为欧姆龙MY2N-J 12V。
作为一种优选，所述充电电路为太阳能供电***的输出供电电路。
进一步，为了实现该***的集成化，还包括容纳盒体，所述容纳盒体内部包括电池盒空间和控制盒空间，所述锂电池组均匀地安装在电池盒空间内部，所述控制器、各个第一中间继电器和各个第二中间继电器均安装在控制盒空间内部。
一种锂电池智能充放电控制方法，具体包括以下步骤：
步骤1：控制器控制所有的第一中间继电器和第二中间继电器均处于断开状态，并通过库仑计一一检测各锂电池组的情况；
步骤2：根据检测到的锂电池组电压是否大于11.6V进行分组，将大于等于11.6V的锂电池组分入待放电组，将小于11.6V的锂电池组分入待充电组；如果所有锂电池组电压均小11.6V，对比各锂电池组中的电压，找出电压最高的两组锂电池组分入待放电组，其余的锂电池组分入待充电组；
步骤3：检测待放电组中的锂电池组电压是否均大于等于12V，若均大于等于12V，对比各锂电池组中的电压，找出电压最低的锂电池组，执行步骤4；若并非均大于等于12V，对比各锂电池组中的电压，找出放电次数最少的锂电池组，执行步骤4；
检测并选出待充电组中锂电池组中充电次数最少的锂电池组，通过控制对应的第一中间继电器来使其充电节点闭合进行充电，当充电锂电池组电压大于等于12.4V时，该锂电池组充电次数加1，并将其移入待放电组，同时继续通过对比的方式找出待充电组中充电次数最少的锂电池组，并闭合其充电节点进行充电，如此往复循环；
步骤4：通过控制对应的第二中间继电器来使该锂电池组的放电节点闭合进入放电状态；
步骤5：当放电的锂电池组电压低于11.6V时，通过对比的方式找出待充电组中放电次数最少的锂电池组，如果放电次数最少的锂电池组仍为原放电的锂电池组，保持其放电节点闭合状态不变继续放电；
如果放电次数最少的锂电池组并非为原放电的锂电池组，则闭合其放电节点进入放电状态，同时，延迟设定时间后断开原放电锂电池组的放电节点；
步骤6：当放电的锂电池组电压低于11.2V时，该锂电池组放电次数加1，并将其移入待充电组。
在步骤1中，当控制器通过库仑计检测到有锂电池组存在故障时，停止对应锂电池组的使用，并发出报警信息以提醒维护人员尽快检修。
一种锂电池智能充放电控制方法，具体包括以下步骤：
步骤1：控制器控制所有的第一中间继电器和第二中间继电器均处于断开状态，并通过库仑计一一检测各锂电池组的情况；
步骤2：根据检测到的锂电池组电压是否大于12.6V进行分组，将大于等于12.6V的锂电池组分入待放电组，将小于12.6V的锂电池组分入待充电组；如果所有锂电池组电压均小12.6V，对比各锂电池组中的电压，找出电压最高的两组锂电池组分入待放电组，其余的锂电池组分入待充电组；
步骤3：检测并选出待放电组中的放电次数最少的锂电池组，执行步骤4；
检测并选出待充电组中锂电池组中充电次数最少的锂电池组，通过控制对应的第一中间继电器来使其充电节点闭合进行充电，当充电锂电池组电压大于等于12.6V时，该锂电池组充电次数加1，并将其移入待放电组，同时继续通过对比的方式找出待充电组中充电次数最少的锂电池组，并闭合其充电节点进行充电，如此往复循环；
步骤4：通过控制对应的第二中间继电器来使该锂电池组的放电节点闭合进入放电状态；
步骤5：当放电的锂电池组电压低于11.2V时，延迟设定时间后断开放电锂电池组的放电节点，该锂电池组放电次数加1，并将其移入待充电组，继续通过对比的方式找出待充电组中放电次数最少的锂电池组。
在步骤1中，当控制器通过库仑计检测到有锂电池组存在故障时，停止对应锂电池组的使用，并发出报警信息以提醒维护人员尽快检修。
本发明提供了两种不同的智能充放电控制方法，可以根据负载和电池电量的不同情况选择不同的模式进行充放电，进而可以有效地避免因电池电量不足而导致负载无法工作的情况发生，又可以有效防止电池充电和放电同步进行的情况发生，还有效防止电池使用率不足、充电过于频繁等问题的发生，该控制方法可以有效避免电池过热、过度使用引起的自燃、***等情况的发生，不仅提高了电池的使用效率，还减少了充电频率，提升了电池的寿命，有效增加了电池的安全性，使大功率的锂电池可以在太阳能发电***中被更广泛的使用。
附图说明
图1是本发明的电路原理图；
图2是本发明的结构示意图；
图3是本发明中的一种锂电池智能充放电控制方法；
图4是本发明中的另一种锂电池智能充放电控制方法。
图中：1、库仑计，2、锂电池组，3、充电节点，4、放电节点，5、充电电路，6、用电负载电路，7、容纳盒体，8、控制器，9、过线孔，10、第一中间继电器，11、电池盒空间，12、控制盒空间，13、第二中间继电器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种锂电池智能充放电控制***，包括若干个锂电池组2、控制器8、充电电路5、用电负载电路6和若干个库仑计1；
库仑计1的数量与锂电池组2的数量一一对应；每个库仑计1与一个锂电池组2连接；
每个锂电池组2分别通过第一中间继电器10和第二中间继电器13与充电电路5和用电负载电路6连接；第一中间继电器10和第二中间继电器13均与控制器8连接；每个锂电池组2均通过一个库仑计1与控制器8连接。
通过将锂电池组连接库仑计，能便于通过库仑计来检测电池组的电压情况和故障情况。每组锂电池组通过两个中间继电器分别连接充电电路和用电负载电路，进而能通过控制器控制中间继电器的动作的方式来便捷地实现电池组的充电和放电作业。
作为一种优选，所述锂电池组2的数量为6个。作为一种优选，锂电池组2为12V45Ah的锂电池组2。
作为一种优选，所述控制器8的型号为西门子SMART ST30；所述库仑计1的型号为VAC9010H霍尔型；所述第一中间继电器10和第二中间继电器13的型号均为欧姆龙MY2N-J12V。
作为一种优选，所述充电电路5为太阳能供电***的输出供电电路。
如图2所示，进一步，为了实现该***的集成化，还包括容纳盒体7，所述容纳盒体7内部包括电池盒空间11和控制盒空间12，所述锂电池组2均匀地安装在电池盒空间11内部，所述控制器8、各个第一中间继电器10和各个第二中间继电器13均安装在控制盒空间12内部。容纳盒体7上开设有过线孔9，充电电路5和用电负载电路6的线缆均从过线孔9中穿入容纳盒体7中。
如图3所示，一种锂电池智能充放电控制方法，该方法适用于智能续航模式的管理，具体包括以下步骤：
步骤1：控制器8控制所有的第一中间继电器10和第二中间继电器13均处于断开状态，并通过库仑计1一一检测各锂电池组2的情况；
步骤2：根据检测到的锂电池组2电压是否大于11.6V进行分组，将大于等于11.6V的锂电池组2分入待放电组，将小于11.6V的锂电池组2分入待充电组；如果所有锂电池组2电压均小11.6V，对比各锂电池组2中的电压，找出电压最高的两组锂电池组2分入待放电组，其余的锂电池组2分入待充电组；
步骤3：检测待放电组中的锂电池组2电压是否均大于等于12V，若均大于等于12V，对比各锂电池组2中的电压，找出电压最低的锂电池组2，执行步骤4；若并非均大于等于12V，对比各锂电池组2中的电压，找出放电次数最少的锂电池组2，执行步骤4；
检测并选出待充电组中锂电池组2中充电次数最少的锂电池组2，通过控制对应的第一中间继电器10来使其充电节点3闭合进行充电，当充电锂电池组2电压大于等于12.4V时，该锂电池组2充电次数加1，并将其移入待放电组，同时继续通过对比的方式找出待充电组中充电次数最少的锂电池组2，并闭合其充电节点3进行充电，如此往复循环；
步骤4：通过控制对应的第二中间继电器13来使该锂电池组2的放电节点4闭合进入放电状态；
步骤5：当放电的锂电池组2电压低于11.6V时，通过对比的方式找出待充电组中放电次数最少的锂电池组2，如果放电次数最少的锂电池组2仍为原放电的锂电池组2，保持其放电节点4闭合状态不变继续放电；
如果放电次数最少的锂电池组2并非为原放电的锂电池组2，则闭合其放电节点4进入放电状态，同时，延迟设定时间后断开原放电锂电池组2的放电节点4，作为一种优选，该设定时间为5秒；
步骤6：当放电的锂电池组2电压低于11.2V时，该锂电池组2放电次数加1，并将其移入待充电组。
在步骤1中，当控制器8通过库仑计1检测到有锂电池组2存在故障时，停止对应锂电池组2的使用，并发出报警信息以提醒维护人员尽快检修。
如图4所示，一种锂电池智能充放电控制方法，该方法适用于满电续航模式的管理，具体包括以下步骤：
步骤1：控制器8控制所有的第一中间继电器10和第二中间继电器13均处于断开状态，并通过库仑计1一一检测各锂电池组2的情况；
步骤2：根据检测到的锂电池组2电压是否大于12.6V进行分组，将大于等于12.6V的锂电池组2分入待放电组，将小于12.6V的锂电池组2分入待充电组；如果所有锂电池组2电压均小12.6V，对比各锂电池组2中的电压，找出电压最高的两组锂电池组2分入待放电组，其余的锂电池组2分入待充电组；
步骤3：检测并选出待放电组中的放电次数最少的锂电池组2，执行步骤4；
检测并选出待充电组中锂电池组2中充电次数最少的锂电池组2，通过控制对应的第一中间继电器10来使其充电节点3闭合进行充电，当充电锂电池组2电压大于等于12.6V时，该锂电池组2充电次数加1，并将其移入待放电组，同时继续通过对比的方式找出待充电组中充电次数最少的锂电池组2，并闭合其充电节点3进行充电，如此往复循环；
步骤4：通过控制对应的第二中间继电器13来使该锂电池组2的放电节点4闭合进入放电状态；
步骤5：当放电的锂电池组2电压低于11.2V时，延迟设定时间后断开放电锂电池组2的放电节点4，该锂电池组2放电次数加1，并将其移入待充电组，继续通过对比的方式找出待充电组中放电次数最少的锂电池组2。，作为一种优选，该设定时间为5秒。
在步骤1中，当控制器8通过库仑计1检测到有锂电池组2存在故障时，停止对应锂电池组2的使用，并发出报警信息以提醒维护人员尽快检修。
本发明中的方法可以根据负载和电池电量的不同情况选择不同的模式进行充放电，进而可以有效地避免因电池电量不足而导致负载无法工作的情况发生，又可以有效防止电池充电和放电同步进行的情况发生，还有效防止电池使用率不足、充电过于频繁等问题的发生，该控制方法可以有效避免电池过热、过度使用引起的自燃、***等情况的发生，不仅提高了电池的使用效率，还减少了充电频率，提升了电池的寿命，有效增加了电池的安全性，使大功率的锂电池可以在太阳能发电***中被更广泛的使用。
Claims (9)
1.一种锂电池智能充放电控制***，包括若干个锂电池组(2)和控制器(8)，其特征在于，还包括充电电路(5)、用电负载电路(6)和若干个库仑计(1)；
库仑计(1)的数量与锂电池组(2)的数量一一对应；每个库仑计(1)与一个锂电池组(2)连接；
每个锂电池组(2)分别通过第一中间继电器(10)和第二中间继电器(13)与充电电路(5)和用电负载电路(6)连接；第一中间继电器(10)和第二中间继电器(13)均与控制器(8)连接；每个锂电池组(2)均通过一个库仑计(1)与控制器(8)连接。
2.根据权利要求1所述的一种锂电池智能充放电控制***，其特征在于，所述锂电池组(2)的数量为6个。
3.根据权利要求2所述的一种锂电池智能充放电控制***，其特征在于，所述控制器(8)的型号为西门子SMART ST30；所述库仑计(1)的型号为VAC9010H霍尔型；所述第一中间继电器(10)和第二中间继电器(13)的型号均为欧姆龙MY2N-J 12V。
4.根据权利要求1至3任一项所述的一种锂电池智能充放电控制***，其特征在于，所述充电电路(5)为太阳能供电***的输出供电电路。
5.根据权利要求4所述的一种锂电池智能充放电控制***，其特征在于，还包括容纳盒体(7)，所述容纳盒体(7)内部包括电池盒空间(11)和控制盒空间(12)，所述锂电池组(2)均匀地安装在电池盒空间(11)内部，所述控制器(8)、各个第一中间继电器(10)和各个第二中间继电器(13)均安装在控制盒空间(12)内部。
6.一种锂电池智能充放电控制方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤1：控制器(8)控制所有的第一中间继电器(10)和第二中间继电器(13)均处于断开状态，并通过库仑计(1)一一检测各锂电池组(2)的情况；
步骤2：根据检测到的锂电池组(2)电压是否大于11.6V进行分组，将大于等于11.6V的锂电池组(2)分入待放电组，将小于11.6V的锂电池组(2)分入待充电组；如果所有锂电池组(2)电压均小11.6V，对比各锂电池组(2)中的电压，找出电压最高的两组锂电池组(2)分入待放电组，其余的锂电池组(2)分入待充电组；
步骤3：检测待放电组中的锂电池组(2)电压是否均大于等于12V，若均大于等于12V，对比各锂电池组(2)中的电压，找出电压最低的锂电池组(2)，执行步骤4；若并非均大于等于12V，对比各锂电池组(2)中的电压，找出放电次数最少的锂电池组(2)，执行步骤4；
检测并选出待充电组中锂电池组(2)中充电次数最少的锂电池组(2)，通过控制对应的第一中间继电器(10)来使其充电节点(3)闭合进行充电，当充电锂电池组(2)电压大于等于12.4V时，该锂电池组(2)充电次数加1，并将其移入待放电组，同时继续通过对比的方式找出待充电组中充电次数最少的锂电池组(2)，并闭合其充电节点(3)进行充电，如此往复循环；
步骤4：通过控制对应的第二中间继电器(13)来使该锂电池组(2)的放电节点(4)闭合进入放电状态；
步骤5：当放电的锂电池组(2)电压低于11.6V时，通过对比的方式找出待充电组中放电次数最少的锂电池组(2)，如果放电次数最少的锂电池组(2)仍为原放电的锂电池组(2)，保持其放电节点(4)闭合状态不变继续放电；
如果放电次数最少的锂电池组(2)并非为原放电的锂电池组(2)，则闭合其放电节点(4)进入放电状态，同时，延迟设定时间后断开原放电锂电池组(2)的放电节点(4)；
步骤6：当放电的锂电池组(2)电压低于11.2V时，该锂电池组(2)放电次数加1，并将其移入待充电组。
7.根据权利要求6所述一种锂电池智能充放电控制方法，其特征在于，在步骤1中，当控制器(8)通过库仑计(1)检测到有锂电池组(2)存在故障时，停止对应锂电池组(2)的使用，并发出报警信息以提醒维护人员尽快检修。
8.一种锂电池智能充放电控制方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤1：控制器(8)控制所有的第一中间继电器(10)和第二中间继电器(13)均处于断开状态，并通过库仑计(1)一一检测各锂电池组(2)的情况；
步骤2：根据检测到的锂电池组(2)电压是否大于12.6V进行分组，将大于等于12.6V的锂电池组(2)分入待放电组，将小于12.6V的锂电池组(2)分入待充电组；如果所有锂电池组(2)电压均小12.6V，对比各锂电池组(2)中的电压，找出电压最高的两组锂电池组(2)分入待放电组，其余的锂电池组(2)分入待充电组；
步骤3：检测并选出待放电组中的放电次数最少的锂电池组(2)，执行步骤4；
检测并选出待充电组中锂电池组(2)中充电次数最少的锂电池组(2)，通过控制对应的第一中间继电器(10)来使其充电节点(3)闭合进行充电，当充电锂电池组(2)电压大于等于12.6V时，该锂电池组(2)充电次数加1，并将其移入待放电组，同时继续通过对比的方式找出待充电组中充电次数最少的锂电池组(2)，并闭合其充电节点(3)进行充电，如此往复循环；
步骤4：通过控制对应的第二中间继电器(13)来使该锂电池组(2)的放电节点(4)闭合进入放电状态；
步骤5：当放电的锂电池组(2)电压低于11.2V时，延迟设定时间后断开放电锂电池组(2)的放电节点(4)，该锂电池组(2)放电次数加1，并将其移入待充电组，继续通过对比的方式找出待充电组中放电次数最少的锂电池组(2)。
9.根据权利要求8所述一种锂电池智能充放电控制方法，其特征在于，在步骤1中，当控制器(8)通过库仑计(1)检测到有锂电池组(2)存在故障时，停止对应锂电池组(2)的使用，并发出报警信息以提醒维护人员尽快检修。
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