專利名稱：一種基于磷酸鐵鋰電池的站用電源系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及發(fā)電廠、水電站以及各類變電站的電源系統(tǒng)領(lǐng)域，更具體的說，改進(jìn)涉及的是一種占地面積小、環(huán)保無污染的站用電源系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，發(fā)電廠、水電站以及各類變電站電源系統(tǒng)的蓄電池組基本都采用密封的鉛酸電池，盡管密封的鉛酸電池較之前閥控的鉛酸電池或普通的鉛酸電池在性能上有了很大提高，但是鉛酸電池仍然存在占地面積大、壽命短、廢棄后環(huán)境污染嚴(yán)重等問題。因此，現(xiàn)有技術(shù)尚有待改進(jìn)和發(fā)展。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于，提供一種基于磷酸鐵鋰電池的站用電源系統(tǒng)，可減小站用蓄電池組的占地面積，并可解決廢棄后環(huán)境污染嚴(yán)重的問題。本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種基于磷酸鐵鋰電池的站用電源系統(tǒng)，包括充電機(jī)和蓄電池組，所述充電機(jī)的控制端經(jīng)由CAN總線連接設(shè)置在控制柜中的集中監(jiān)控模塊，所述充電機(jī)的接線端經(jīng)由第一繼電開關(guān)連接在直流母線上，所述蓄電池組采用磷酸鐵鋰電池為所述直流母線供電，且所述蓄電池組的接線端經(jīng)由第二繼電開關(guān)連接在所述直流母線上。所述的基于磷酸鐵鋰電池的站用電源系統(tǒng)，其中所述蓄電池組的控制端經(jīng)由CAN總線連接設(shè)置在電路板上的磷酸鐵鋰電池管理系統(tǒng)，用于采集所述蓄電池組的電壓、電流和溫度信號(hào)，并根據(jù)所述蓄電池組的工作狀況，對(duì)單體的磷酸鐵鋰電池進(jìn)行均衡控制。所述的基于磷酸鐵鋰電池的站用電源系統(tǒng)，其中所述電路板上的磷酸鐵鋰電池管理系統(tǒng)經(jīng)由CAN總線與所述集中監(jiān)控模塊相連接，用于通過所述控制柜中的集中監(jiān)控模塊控制所述充電機(jī)對(duì)所述蓄電池組進(jìn)行均充、浮充管理，以及用于通過斷開、閉合所述第一繼電開關(guān)和第二繼電開關(guān)對(duì)所述蓄電池組進(jìn)行過充、過放保護(hù)。所述的基于磷酸鐵鋰電池的站用電源系統(tǒng)，其中所述蓄電池組由磷酸鐵鋰電池組串聯(lián)組成，所述磷酸鐵鋰電池組由并聯(lián)的磷酸鐵鋰電池單體組成。所述的基于磷酸鐵鋰電池的站用電源系統(tǒng)，其中并聯(lián)的磷酸鐵鋰電池單體數(shù)量根據(jù)所需的蓄電池組的容量設(shè)置。所述的基于磷酸鐵鋰電池的站用電源系統(tǒng)，其中串聯(lián)的磷酸鐵鋰電池組數(shù)量根據(jù)所需的額定電壓設(shè)置。所述的基于磷酸鐵鋰電池的站用電源系統(tǒng)，其中所述站用電源系統(tǒng)還包括經(jīng)由第三繼電開關(guān)連接在所述直流母線上的逆變電源，所述逆變電源的控制端經(jīng)由CAN總線與控制柜中的集中監(jiān)控模塊相連接。所述的基于磷酸鐵鋰電池的站用電源系統(tǒng)，其中所述站用電源系統(tǒng)還包括經(jīng)由第四繼電開關(guān)連接在所述直流母線上的通信電源，所述通信電源的控制端經(jīng)由CAN總線與控制柜中的集中監(jiān)控模塊相連接。所述的基于磷酸鐵鋰電池的站用電源系統(tǒng)，其中所述站用電源系統(tǒng)還包括經(jīng)由第五繼電開關(guān)連接在所述直流母線上的直流操作電源，所述直流操作電源的控制端經(jīng)由CAN總線與控制柜中的集中監(jiān)控模塊相連接。所述的基于磷酸鐵鋰電池的站用電源系統(tǒng)，其中所述站用電源系統(tǒng)還包括經(jīng)由第六繼電開關(guān)連接在所述直流母線上的U PS電源，所述UPS電源的控制端經(jīng)由CAN總線與控制柜中的集中監(jiān)控模塊相連接。本實(shí)用新型所提供的一種基于磷酸鐵鋰電池的站用電源系統(tǒng)，由于采用了磷酸鐵鋰電池作為蓄電池組，其體積僅有鉛酸電池的三分之一，大大減小了站用蓄電池組的占地面積；以及磷酸鐵鋰電池還具有放電倍率大、抗沖擊能力強(qiáng)、壽命長(zhǎng)(是鉛酸電池的2 3倍)、環(huán)保無污染等優(yōu)點(diǎn)，也一并解決了廢棄后環(huán)境污染嚴(yán)重的問題，不久的將來必定成為新一代的站用電源用儲(chǔ)能電池。

圖I是本實(shí)用新型基于磷酸鐵鋰電池的站用電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。圖2是本實(shí)用新型圖I中的磷酸鐵鋰電池管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
以下將結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
和實(shí)施例加以詳細(xì)說明，所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本實(shí)用新型，并非用于限定本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
。如圖I所示，圖I是本實(shí)用新型基于磷酸鐵鋰電池的站用電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，該站用電源系統(tǒng)包括充電機(jī)110、蓄電池組120和設(shè)置在控制柜中的集中監(jiān)控模塊140，例如，所述控制柜中的集中監(jiān)控模塊140具體可采用32位或64位的嵌入式微控制器；所述充電機(jī)110的控制端經(jīng)由CAN (Control Ier Area Network,控制器局域網(wǎng)絡(luò))總線130連接在所述控制柜中的集中監(jiān)控模塊140上，所述充電機(jī)110的接線端經(jīng)由第一繼電開關(guān)KMl連接在直流母線150(即公共直流母線)上，所述蓄電池組120采用磷酸鐵鋰電池為所述直流母線150供電，且所述蓄電池組120的接線端經(jīng)由第二繼電開關(guān)KM2連接在所述直流母線150上。所述直流母線150和繼電開關(guān)KM*為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，在此不再贅述。具體的，所述蓄電池組120可由磷酸鐵鋰電池組串聯(lián)組成，所述磷酸鐵鋰電池組可由并聯(lián)的磷酸鐵鋰電池單體組成；換句話說，先并聯(lián)磷酸鐵鋰電池單體組成磷酸鐵鋰電池組，之后再串聯(lián)磷酸鐵鋰電池組組成蓄電池組120。較好的是，并聯(lián)的磷酸鐵鋰電池單體數(shù)量可根據(jù)所需的蓄電池組的容量設(shè)置；而串聯(lián)的磷酸鐵鋰電池組數(shù)量可根據(jù)所需的額定電壓設(shè)置。在本實(shí)用新型基于磷酸鐵鋰電池的站用電源系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施方式中，所述站用電源系統(tǒng)還可包括以下多種電源中的至少一種電源I)逆變電源160 :經(jīng)由第三繼電開關(guān)KM3連接在所述直流母線150上，所述逆變電源160的控制端經(jīng)由CAN總線130與控制柜中的集中監(jiān)控模塊140相連接；2)通信電源170 :經(jīng)由第四繼電開關(guān)KM4連接在所述直流母線150上，所述通信電源170的控制端經(jīng)由CAN總線130與控制柜中的集中監(jiān)控模塊140相連接；[0025]3)直流操作電源180 :經(jīng)由第五繼電開關(guān)KM5連接在所述直流母線150上，所述直流操作電源180的控制端經(jīng)由CAN總線130與控制柜中的集中監(jiān)控模塊140相連接；4)UPS電源190 :經(jīng)由第六繼電開關(guān)KM6連接在所述直流母線150上，所述UPS電源190的控制端經(jīng)由CAN總線130與控制柜中的集中監(jiān)控模塊140相連接。然而，由于所述磷酸鐵鋰電池在站用電源系統(tǒng)中使用過程中，還會(huì)出現(xiàn)長(zhǎng)期浮充工作的問題、電池單體數(shù)量較多時(shí)的均衡問題、以及與充電機(jī)之間的協(xié)調(diào)控制問題。為此，所述蓄電池組120的控制端經(jīng)由CAN總線130連接設(shè)置在電路板上的磷酸鐵鋰電池管理系統(tǒng)200，用于采集所述蓄電池組120的電壓、電流和溫度信號(hào)，并根據(jù)所述蓄電池組120的工作狀況，對(duì)單體的磷酸鐵鋰電池進(jìn)行均衡控制。 以及，所述電路板上的磷酸鐵鋰電池管理系統(tǒng)200經(jīng)由CAN總線130與所述集中監(jiān)控模塊140相連接，用于通過所述制柜中的集中監(jiān)控模塊140控制所述充電機(jī)110對(duì)所述蓄電池組120進(jìn)行均充、浮充管理，以及用于通過斷開和閉合所述第一繼電開關(guān)KM1、第二繼電開關(guān)KM2對(duì)所述蓄電池組120進(jìn)行過充、過放保護(hù)?？梢?，整個(gè)站用電源系統(tǒng)采用了集中管理分布式控制的思想，系統(tǒng)中的各個(gè)子模塊與所述集中控制模塊140之間分別采用CAN總線130通信，除所述集中監(jiān)控模塊140和磷酸鐵鋰電池管理系統(tǒng)200外，其余子模塊都通過各自的繼電開關(guān)分別連接在同一直流母線150上；由此所述集中監(jiān)控模塊140可通過所述CAN總線130集中采集所述逆變電源160、通信電源170、直流操作電源180、UPS電源190、磷酸鐵鋰電池管理系統(tǒng)200和充電機(jī)110傳送的數(shù)據(jù)，并對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，從而更利于站用電源系統(tǒng)的管理；同時(shí)，所述集中監(jiān)控模塊140還可對(duì)下面的任一子模塊進(jìn)行單獨(dú)控制，且各個(gè)子模塊通過各自的繼電開關(guān)連接在所述直流母線150上，當(dāng)某一子模塊出現(xiàn)故障時(shí)，可及時(shí)將該子模塊從所述直流母線150上切除，進(jìn)而不會(huì)影響到整個(gè)站用電源系統(tǒng)的正常工作。結(jié)合圖2所示，圖2是本實(shí)用新型圖I中的磷酸鐵鋰電池管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，所述磷酸鐵鋰電池管理系統(tǒng)200設(shè)置在包括充電機(jī)110和磷酸鐵鋰蓄電池組120的站用電源系統(tǒng)中，用于配合站用電源系統(tǒng)控制充電機(jī)110和繼電開關(guān)KMl和KM2對(duì)磷酸鐵鋰蓄電池組120進(jìn)行均充、浮充管理和過充、過放保護(hù)；其中，所述充電機(jī)110的接線端經(jīng)由第一繼電開關(guān)KMl連接在直流母線上，所述磷酸鐵鋰蓄電池組120經(jīng)由第二繼電開關(guān)KM2與所述直流母線上的負(fù)載相連接。具體的，如圖2所示，所述磷酸鐵鋰電池管理系統(tǒng)200包括設(shè)置在電路板上的主控模塊210和多個(gè)采集均衡模塊220 ;所述主控模塊210和采集均衡模塊220通過CAN總線130相互連接，以方便通信；其中，所述主控模塊210經(jīng)由CAN總線130與所述充電機(jī)110的控制端相連接，所述采集均衡模塊220經(jīng)由CAN總線130與所述磷酸鐵鋰蓄電池組120中的磷酸鐵鋰電池單體--對(duì)應(yīng)相連接。進(jìn)一步地，設(shè)置在電路板上的主控模塊210包括分別以芯片形式存在的中央處理單元211、顯示存儲(chǔ)單元212、通訊單元213、專家診斷單元214和S0C(電池荷電狀態(tài))估算單元215 ;其中，所述中央處理單元211用于對(duì)所述采集均衡模塊220采集的電壓、電流、溫度等數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理；所述顯示存儲(chǔ)單元212經(jīng)由CAN總線130與一液晶屏300相連接，用于將經(jīng)所述中央處理單元211處理后的數(shù)據(jù)通過所述液晶屏300直觀地顯示出來，例如，當(dāng)所述磷酸鐵鋰蓄電池組120出現(xiàn)異常情況發(fā)生的時(shí)間和原因，都可通過所述液晶屏300查詢存儲(chǔ)的歷史信息；所述通訊單元213用于接收從所述采集均衡模塊220傳送上來的數(shù)據(jù)，以及，所述通訊單元213經(jīng)由CAN總線130與所述站用電源系統(tǒng)中的集中監(jiān)控模塊140相連接，所述充電機(jī)110的控制端經(jīng)由CAN總線130連接在所述集中監(jiān)控模塊140上，用于與站用電源系統(tǒng)中的 集中監(jiān)控模塊140進(jìn)行通信，協(xié)調(diào)控制所述充電機(jī)110 ;所述專家診斷單元214用于根據(jù)所述采集均衡模塊220采集到的數(shù)據(jù)對(duì)所述磷酸鐵鋰蓄電池組120進(jìn)行診斷，實(shí)時(shí)給出健康等級(jí)和報(bào)警信息，并將結(jié)果傳送給所述顯示存儲(chǔ)單元212 ;所述SOC估算單元215用于計(jì)算所述磷酸鐵鋰蓄電池組120的剩余電量和功率強(qiáng)度，并將結(jié)果傳送給所述顯示存儲(chǔ)單元212。進(jìn)一步地，設(shè)置在電路板上的采集均衡模塊220包括以芯片形式存在的采集子模塊(即附圖中的采集模塊，下同)221和以電路形式存在的均衡子模塊(即附圖中的均衡模塊，下同)222 ;其中，所述采集模塊221用于采集磷酸鐵鋰電池單體的電壓以及所述磷酸鐵鋰蓄電池組120的電壓、電流和溫度等信息，并通過CAN總線130將采集的數(shù)據(jù)傳送給所述主控模塊210 ;所述均衡子模塊222用于接收所述采集子模塊221傳過來的控制信號(hào)，進(jìn)而通過調(diào)節(jié)充電電流使所述磷酸鐵鋰蓄電池組120中磷酸鐵鋰電池單體的電壓更加均勻和—致。首先，所述通訊單元213通過CAN總線130接收所述采集子模塊221采集的電壓、電流和溫度信息，由中央處理單元211對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理，然后，根據(jù)所述專家診斷單元214的診斷和SOC估算單元215中的算法，判斷出電池當(dāng)前的健康狀況和剩余電量若是有單體電池出現(xiàn)不均衡現(xiàn)象，就開啟與該單體電池對(duì)應(yīng)的均衡子模塊222進(jìn)行分流均衡；若是所述磷酸鐵鋰蓄電池組120出現(xiàn)過充或過放現(xiàn)象，那么控制第一繼電開關(guān)KMl或者第二繼電開關(guān)KM2斷開對(duì)電池組進(jìn)行保護(hù)；其次，當(dāng)電池工作正常時(shí)，所述通訊單元213還可通過站用電源系統(tǒng)中的集中監(jiān)控模塊140控制充電機(jī)110對(duì)所述磷酸鐵鋰蓄電池組120進(jìn)行均充、浮充管理，而且可以控制第二繼電開關(guān)KM2定期對(duì)所述磷酸鐵鋰蓄電池組120進(jìn)行淺充淺放，以提高電池的性能；此外，電池的工作狀態(tài)、電流、電壓、剩余電量及溫度信息都會(huì)通過所述顯示存儲(chǔ)單元212在所述液晶屏300上實(shí)時(shí)顯示，同時(shí)可以通過所述液晶屏300上的觸摸屏查詢電池出現(xiàn)過的異常狀況。與現(xiàn)有技術(shù)中基于鉛酸電池的站用電源系統(tǒng)相比，本實(shí)用新型所提供的一種基于磷酸鐵鋰電池的站用電源系統(tǒng)，由于采用了磷酸鐵鋰電池作為蓄電池組，其體積僅有鉛酸電池的三分之一，大大減小了站用蓄電池組的占地面積；以及磷酸鐵鋰電池還具有放電倍率大、抗沖擊能力強(qiáng)、壽命長(zhǎng)(是鉛酸電池的2 3倍)、環(huán)保無污染等優(yōu)點(diǎn)，也一并解決了廢棄后環(huán)境污染嚴(yán)重的問題，不久的將來必定成為新一代的站用電源用儲(chǔ)能電池。應(yīng)當(dāng)理解的是，以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不足以限制本實(shí)用新型的技術(shù)方案，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，例如，所述控制柜中的集中監(jiān)控模塊140也可采用64位的嵌入式微控制器等，可以根據(jù)上述說明加以增減、替換、變換或改進(jìn)，而所有這些增減、替換、變換或改進(jìn)后的技術(shù)方案，都應(yīng)屬于本實(shí)用新型所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種基于磷酸鐵鋰電池的站用電源系統(tǒng)，包括充電機(jī)和蓄電池組，其特征在于所述充電機(jī)的控制端經(jīng)由CAN總線連接設(shè)置在控制柜中的集中監(jiān)控模塊，所述充電機(jī)的接線端經(jīng)由第一繼電開關(guān)連接在直流母線上，所述蓄電池組采用磷酸鐵鋰電池為所述直流母線供電，且所述蓄電池組的接線端經(jīng)由第二繼電開關(guān)連接在所述直流母線上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于磷酸鐵鋰電池的站用電源系統(tǒng)，其特征在于所述蓄電池組的控制端經(jīng)由CAN總線連接設(shè)置在電路板上的磷酸鐵鋰電池管理系統(tǒng)，用于采集所述蓄電池組的電壓、電流和溫度信號(hào)，并根據(jù)所述蓄電池組的工作狀況，對(duì)單體的磷酸鐵鋰電池進(jìn)行均衡控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于磷酸鐵鋰電池的站用電源系統(tǒng)，其特征在于所述電路板上的磷酸鐵鋰電池管理系統(tǒng)經(jīng)由CAN總線與所述集中監(jiān)控模塊相連接，用于通過所述控制柜中的集中監(jiān)控模塊控制所述充電機(jī)對(duì)所述蓄電池組進(jìn)行均充、浮充管理，以及用于通過斷開、閉合所述第一繼電開關(guān)和第二繼電開關(guān)對(duì)所述蓄電池組進(jìn)行過充、過放保護(hù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于磷酸鐵鋰電池的站用電源系統(tǒng)，其特征在于所述蓄電池組由磷酸鐵鋰電池組串聯(lián)組成，所述磷酸鐵鋰電池組由并聯(lián)的磷酸鐵鋰電池單體組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于磷酸鐵鋰電池的站用電源系統(tǒng)，其特征在于并聯(lián)的磷酸鐵鋰電池單體數(shù)量根據(jù)所需的蓄電池組的容量設(shè)置。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于磷酸鐵鋰電池的站用電源系統(tǒng)，其特征在于串聯(lián)的磷酸鐵鋰電池組數(shù)量根據(jù)所需的額定電壓設(shè)置。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于磷酸鐵鋰電池的站用電源系統(tǒng)，其特征在于所述站用電源系統(tǒng)還包括經(jīng)由第三繼電開關(guān)連接在所述直流母線上的逆變電源，所述逆變電源的控制端經(jīng)由CAN總線與控制柜中的集中監(jiān)控模塊相連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于磷酸鐵鋰電池的站用電源系統(tǒng)，其特征在于所述站用電源系統(tǒng)還包括經(jīng)由第四繼電開關(guān)連接在所述直流母線上的通信電源，所述通信電源的控制端經(jīng)由CAN總線與控制柜中的集中監(jiān)控模塊相連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于磷酸鐵鋰電池的站用電源系統(tǒng)，其特征在于所述站用電源系統(tǒng)還包括經(jīng)由第五繼電開關(guān)連接在所述直流母線上的直流操作電源，所述直流操作電源的控制端經(jīng)由CAN總線與控制柜中的集中監(jiān)控模塊相連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于磷酸鐵鋰電池的站用電源系統(tǒng)，其特征在于所述站用電源系統(tǒng)還包括經(jīng)由第六繼電開關(guān)連接在所述直流母線上的UPS電源，所述UPS電源的控制端經(jīng)由CAN總線與控制柜中的集中監(jiān)控模塊相連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種基于磷酸鐵鋰電池的站用電源系統(tǒng)，包括充電機(jī)和蓄電池組，所述充電機(jī)的控制端經(jīng)由CAN總線連接設(shè)置在控制柜中的集中監(jiān)控模塊，所述充電機(jī)的接線端經(jīng)由第一繼電開關(guān)連接在直流母線上，所述蓄電池組采用磷酸鐵鋰電池為所述直流母線供電，且所述蓄電池組的接線端經(jīng)由第二繼電開關(guān)連接在所述直流母線上。由于采用了磷酸鐵鋰電池作為蓄電池組，其體積僅有鉛酸電池的三分之一，大大減小了站用蓄電池組的占地面積；以及磷酸鐵鋰電池還具有放電倍率大、抗沖擊能力強(qiáng)、壽命長(zhǎng)(是鉛酸電池的2～3倍)、環(huán)保無污染等優(yōu)點(diǎn)，也一并解決了廢棄后環(huán)境污染嚴(yán)重的問題，不久的將來必定成為新一代的站用電源用儲(chǔ)能電池。
文檔編號(hào)H02J11/00GK202550663SQ20122005218
公開日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月17日
發(fā)明者余蘭, 劉小虹, 李國(guó)敏, 李露, 胡李, 鄭小聰 申請(qǐng)人:深圳格林德能源有限公司