CN110880804A - 一种标准接口的智能电池模块 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种标准接口的智能电池模块，标准接口单元的交流输入接口将220V交流电压输入到AC/DC整流单元，转换成直流电压再输送到DC/DC转换单元，转换成110V直流电压后经滤波单元输出到标准接口单元的直流输出接口；AC/DC整流单元还将转换后的直流电压输送到DC/DC充放电管理单元为12V磷酸铁锂电池单元充电；充放电管理单元确定充放电工作模式，交流输入故障时，12V磷酸铁锂电池单元经DC/DC充放电管理单元放电，将12V直流电压转换成110V直流电压，经滤波单元输出到标准接口单元的直流输出接口；监控单元对上通过标准接口单元的通信接口与直流***微机监控装置和GPRS对时装置连接。此种电池模块通过模块化的设计，提高设备之间的通用性，实现电网设备标准化、模块化、智能化。
Description
技术领域
本发明属于直流电源***技术领域，特别涉及一种标准接口的智能电池模块，以替代变电站蓄电池组加高频充电模块组成的直流电源***。
背景技术
随着变电站综合自动化程度的越来越高以及大量无人值班站的投运，对电源***模块化、运维和安全可靠性提出了更高要求。传统一体化电源***在模块化、自动化、管理模式等方面都还存在很大的优化空间。具体表现在：
(1)传统的110V直流电源***一般由54节蓄电池串联组成蓄电池组，蓄电池组和充电屏、充电屏与馈线屏连接、蓄电池和蓄电池之间，存在大量电缆接线，模块化程度极低；
(2)单个蓄电池故障，影响整个蓄电池组母线电压，并且不能在线检更换蓄电池排出故障，新旧电池不同性能不能混合使用，通用互换性差；
(3)传统110V直流***需要2V的铅酸蓄电池需要54节，并布置在单独的蓄电池室，设计不经济。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种标准接口的智能电池模块，通过模块化的设计，提高设备之间的通用性，实现电网设备标准化、模块化、智能化。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种标准接口的智能电池模块，包括监控单元、12V磷酸铁锂电池单元、AC/DC整流单元、DC/DC转换单元、DC/DC充放电管理单元、滤波单元和标准接口单元；
其中，标准接口单元一共定义三组接口，第一组接口是交流输入接口，第二组接口是直流输出接口，第三组是通信接口；
标准接口单元的交流输入接口用于连接220V交流电压，并输入到AC/DC整流单元，AC/DC整流单元将220V交流电压转换成直流电压，再输送到DC/DC转换单元，由DC/DC转换单元转换成110V直流电压后经过滤波单元输出到标准接口单元的直流输出接口；AC/DC整流单元还将转换后的直流电压输送到DC/DC充放电管理单元为12V磷酸铁锂电池单元充电；
充放电管理单元采集经AC/DC整流单元的直流电压和12V磷酸铁锂电池单元的电池端电压，通过采集直流电压的数据确定自己的充放电工作模式；
交流输入故障时，12V磷酸铁锂电池单元经DC/DC充放电管理单元放电，将12V直流电压转换成110V直流电压，经滤波单元后输出到标准接口单元的直流输出接口；
监控单元对上通过标准接口单元的通信接口与直流***微机监控装置和GPRS对时装置连接，对下与AC/DC整流单元、DC/DC转换单元、DC/DC充放电管理单元连接。
上述标准接口单元中的交流输入接口具有4个接线端子，分别对应交流输入L、交流输入N、接地保护PE、备用。
上述标准接口单元中的直流输出接口具有3个接线端子，分别对应直流出+、直流输出-、备用。
上述标准接口单元中的通信接口具有6个接线端子，分别对应RS485+、RS485-、GPS+、GPS-、GND和备用。
上述监控单元与AC/DC整流单元、DC/DC转换单元、DC/DC充放电管理单元通过RS485线连接。
采用上述方案后，本发明采用12V磷酸铁锂电池与AC/DC整流单元、DC/DC转换单元、监控单元等融合设计为“智能电池模块”，将智能电池模块设计标准的接口，提升模块通用互换性。根据变电站容量需求，将多个智能电池模块并联组成模块化直流电源***，替换蓄电池组与充电模块的直流电源***，实现变电站直流电源***模块化、定制化，提高变电站运行管理水平、减少站用电源***运行维护工作量、降低全寿命周期成本，推进智能电网、智能变电站的建设。
本发明提供的标准接口的智能电池模块，与现有技术相比，提升了直流***的模块化设计比例，提高设备之间的通用性，缩短***生产周期，减少维护工作量。本模块通过并联模式满足变电站所需的直流负荷，相对与传统直流电源***，实现新旧电池混用，提高现有蓄电池利用率，减少浪费。整个直流***减少了蓄电池数量，节省变电站成本，符合当前国家建设中对材料的节能、环保的要求。
附图说明
图1是本发明的立体示意图；
其中，(a)是三维正面图，(b)是背面侧视图；
图2是本发明的三维背视图；
图3是本发明的原理示意图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的技术方案及有益效果进行详细说明。
本发明提供一种标准接口的智能电池模块，如图1所示，是本发明的三维正面和背面侧视图，模块正面上方为液晶显示和运行状态指示灯，背面为标准接口。
如图2所示，是标准接口的特写三维示意图。
如图3所示，是本实施例的模块原理图，包括：监控单元101、12V磷酸铁锂电池单元105、AC/DC整流单元102、DC/DC转换单元103、DC/DC充放电管理单元104、滤波单元106、标准接口单元107。
其中，标准接口单元107一共定义三组接口，第一组接口是交流输入接口，4个接线端子，分别对应交流输入L、交流输入N、接地保护PE、备用；第二组接口是直流输出接口，3个接线端子，分别对应直流出+、直流输出-、备用；第三组是通信接口，6个接线端子，分别对应RS485+、RS485-、GPS+、GPS-、GND和备用。
220V交流电压输入到标准接口单元107的交流输入接口，交流输入接口将交流电源输入到AC/DC整流单元102，AC/DC整流单元102将220V交流电压转换成直流电压。再将直流电压输送接到DC/DC转换单元103，转换成110V直流电压后经过滤波单元106抑制整流后的脉动分量、减小输出纹波，然后输出到标准接口单元107的直流输出接口，为变电站提供直流电源负荷。同时，AC/DC整流单元102将转换后的直流电压输送到DC/DC充放电管理单元104为12V磷酸铁锂电池单元105充电。
充放电管理单元104采集经AC/DC整流单元102直流电压和12V磷酸铁锂电池单元105电池端电压，通过采集直流电压的数据分析决策自己的充放电工作模式。
交流输入故障的时候，12V磷酸铁锂电池单元105经DC/DC充放电管理单元104放电，将12V直流电压转换成110V直流电压，经滤波单元106后输出到标准接口单元107的直流输出接口，此时由蓄电池不间断的给直流负载供电。
监控单元101是智能电池模块的管理和控制的核心，它对上通过标准接口单元107的通信接口与直流***微机监控装置和GPRS对时装置连接，实现远方对智能电池模块的监测和控制。对下与AC/DC整流单元102、DC/DC转换单元103、DC/DC充放电管理单元104通过RS485线连接，采集和处理各个单元的监测数据，并对各个单元运行状态进行控制，显示和记录***的运行信息。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。
Claims (5)
1.一种标准接口的智能电池模块，其特征在于：包括监控单元、12V磷酸铁锂电池单元、AC/DC整流单元、DC/DC转换单元、DC/DC充放电管理单元、滤波单元和标准接口单元；
其中，标准接口单元一共定义三组接口，第一组接口是交流输入接口，第二组接口是直流输出接口，第三组是通信接口；
标准接口单元的交流输入接口用于连接220V交流电压，并输入到AC/DC整流单元，AC/DC整流单元将220V交流电压转换成直流电压，再输送到DC/DC转换单元，由DC/DC转换单元转换成110V直流电压后经过滤波单元输出到标准接口单元的直流输出接口；AC/DC整流单元还将转换后的直流电压输送到DC/DC充放电管理单元为12V磷酸铁锂电池单元充电；
充放电管理单元采集经AC/DC整流单元的直流电压和12V磷酸铁锂电池单元的电池端电压，通过采集直流电压的数据确定自己的充放电工作模式；
交流输入故障时，12V磷酸铁锂电池单元经DC/DC充放电管理单元放电，将12V直流电压转换成110V直流电压，经滤波单元后输出到标准接口单元的直流输出接口；
监控单元对上通过标准接口单元的通信接口与直流***微机监控装置和GPRS对时装置连接，对下与AC/DC整流单元、DC/DC转换单元、DC/DC充放电管理单元连接。
2.如权利要求1所述的一种标准接口的智能电池模块，其特征在于：所述标准接口单元中的交流输入接口具有4个接线端子，分别对应交流输入L、交流输入N、接地保护PE、备用。
3.如权利要求1所述的一种标准接口的智能电池模块，其特征在于：所述标准接口单元中的直流输出接口具有3个接线端子，分别对应直流出+、直流输出-、备用。
4.如权利要求1所述的一种标准接口的智能电池模块，其特征在于：所述标准接口单元中的通信接口具有6个接线端子，分别对应RS485+、RS485-、GPS+、GPS-、GND和备用。
5.如权利要求1所述的一种标准接口的智能电池模块，其特征在于：所述监控单元与AC/DC整流单元、DC/DC转换单元、DC/DC充放电管理单元通过RS485线连接。
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