專利名稱：一種電源模組系統(tǒng)及失效模塊電能補(bǔ)償方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電源技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電源模組系統(tǒng)及失效模塊電能補(bǔ)償方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有電能存儲(chǔ)元件主要有電池和電容器，而單個(gè)電池或電容器的工作電壓和功率都很小，無(wú)法滿足高電壓、大功率負(fù)載的運(yùn)行要求，因此需要將這些儲(chǔ)能元件串并聯(lián)組合起來(lái)進(jìn)行工作。目前，電源在結(jié)構(gòu)上可分為三種形式:單個(gè)儲(chǔ)能元件或多個(gè)儲(chǔ)能元件串并聯(lián)而成的模塊(統(tǒng)稱為電源模塊)，以及由多個(gè)電源模塊串并聯(lián)而成的模組。由于電源的原材料、工藝及使用環(huán)境存在差異，多個(gè)電源模塊同時(shí)工作時(shí)，各電源模塊之間的內(nèi)阻存在一定差異且單體本身內(nèi)阻也處于不固定狀態(tài)，進(jìn)而造成模組中的各電源模塊在同樣的充放電條件下實(shí)際放電量和供電能力的不一致，如果整個(gè)模組的不一致性很大，特別是電源老化嚴(yán)重時(shí)，將不能維持負(fù)載的穩(wěn)定工作。此外，由于整個(gè)模組可以利用的能量往往取決于其中能量最少的電源模塊，因此整個(gè)模組的可用能量會(huì)大量減小，其它電源模塊中的能量將不能被利用?，F(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)各電源模塊出現(xiàn)供電能力不一致時(shí)，是通過(guò)專門的均衡電路進(jìn)行電量均衡，但所述均衡電路只能在電源裝置處于停機(jī)狀態(tài)或充電狀態(tài)下工作，無(wú)法在動(dòng)態(tài)放電情況下進(jìn)行工作，特別是當(dāng)有電源模塊發(fā)生徹底失效無(wú)法放電時(shí)，電源裝置無(wú)法補(bǔ)償電能缺失，會(huì)造成輸出能力不穩(wěn)定，造成負(fù)載工作狀態(tài)變化，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)安全事故，因此只能使電源裝置停止運(yùn)行并利用有效的電源模塊替換失效電源模塊，然后再控制電源裝置繼續(xù)工作。但是，當(dāng)某些負(fù)載需要被連續(xù)供電時(shí)，強(qiáng)制停機(jī)以暫停電能的供給將影響負(fù)載的正常運(yùn)行，會(huì)因停機(jī)造成安全事故或出現(xiàn)經(jīng)濟(jì)損失。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的是提供一種電源模組系統(tǒng)及失效模塊電能補(bǔ)償方法，以實(shí)現(xiàn)在不停機(jī)的前提下補(bǔ)償失效電源模塊輸出電能的目的。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種電源模組系統(tǒng)，包括:電源模組、補(bǔ)償模塊和控制器，所述電源模組與所述補(bǔ)償模塊連接，所述控制器分別與所述電源模組和所述補(bǔ)償豐吳塊連接；所述電源模組包括至少兩個(gè)串聯(lián)連接的供電模塊，所述供電模塊包括第一電子開關(guān)和電源模塊，所述第一電子開關(guān)的第一端與隸屬于同一供電模塊的電源模塊的第一端連接，除第一個(gè)供電模塊中電源模塊的第二端、以及最后一個(gè)供電模塊中第一電子開關(guān)的第二端外，其余每個(gè)第一電子開關(guān)的第二端分別與相鄰供電模塊中電源模塊的第二端連接；所述控制器，用于在控制接通所有第一電子開關(guān)后，檢測(cè)各個(gè)電源模塊的工作狀態(tài)，根據(jù)所述工作狀態(tài)判斷所述各個(gè)電源模塊是否失效；如果出現(xiàn)至少一個(gè)失效電源模塊，則控制斷開所述失效電源模塊所屬供電模塊中的第一電子開關(guān)，以隔離所述失效電源模塊；并控制所述補(bǔ)償模塊輸出電能以替換所述失效電源模塊輸出的電能，所述補(bǔ)償模塊輸出的電能為所述失效電源模塊在有效狀態(tài)下輸出的電能。本發(fā)明還公開了一種失效模塊電能補(bǔ)償方法，應(yīng)用于一種電源模組系統(tǒng)，所述裝置包括:電源模組、補(bǔ)償模塊和控制器，所述電源模組與所述補(bǔ)償模塊連接，所述控制器分別與所述電源模組和所述補(bǔ)償模塊連接；所述電源模組包括至少兩個(gè)串聯(lián)連接的供電模塊，所述供電模塊包括第一電子開關(guān)和電源模塊，所述第一電子開關(guān)的第一端與隸屬于同一供電模塊的電源模塊的第一端連接，除第一個(gè)供電模塊中電源模塊的第二端、以及最后一個(gè)供電模塊中第一電子開關(guān)的第二端外，其余每個(gè)第一電子開關(guān)的第二端分別與相鄰供電模塊中電源模塊的第二端連接；利用所述控制器實(shí)現(xiàn)所述方法，所述方法包括:控制接通所有第一電子開關(guān)；檢測(cè)各個(gè)電源模塊的工作狀態(tài)，根據(jù)所述工作狀態(tài)判斷所述各個(gè)電源模塊是否失效；如果出現(xiàn)至少一個(gè)失效電源模塊，則控制斷開所述失效電源模塊所屬供電模塊中的第一電子開關(guān)，以隔離所述失效電源模塊；控制所述補(bǔ)償模塊輸出電能以替換所述失效電源模塊輸出的電能，所述補(bǔ)償模塊輸出的電能為所述失效電源模塊在有效狀態(tài)下輸出的電能。本發(fā)明電源模組系統(tǒng)及失效模塊電能補(bǔ)償方法，對(duì)電源模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，當(dāng)根據(jù)預(yù)置的失效判定條件發(fā)現(xiàn)存在失效的電源模塊時(shí)，便利用能量變換器將系統(tǒng)內(nèi)部或外部的能量變換為失效電源模塊在有效狀態(tài)下輸出的能量，以對(duì)失效電源模塊進(jìn)行電能補(bǔ)償，可見，本發(fā)明通過(guò)采用能量變換和轉(zhuǎn)移的方式進(jìn)行能量補(bǔ)償，避免了在出現(xiàn)失效電源模塊時(shí)必須立即停機(jī)的情況，從而可保證系統(tǒng)能夠按照原來(lái)的負(fù)載工況持續(xù)進(jìn)行工作。


圖1為本發(fā)明電源模組系統(tǒng)的總結(jié)構(gòu)示意圖；圖2a為本發(fā)明電源模組系統(tǒng)的實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2b為本發(fā)明電源模組系統(tǒng)的實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明控制器的第一結(jié)構(gòu)示意圖；圖4a為本發(fā)明電源模組系統(tǒng)的實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4b為本發(fā)明電源模組系統(tǒng)的實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明控制器的第二結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明電源模組組合系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本發(fā)明失效模塊電能補(bǔ)償方法的總流程示意圖；圖8為本發(fā)明實(shí)現(xiàn)能量補(bǔ)償?shù)牡谝涣鞒淌疽鈭D；圖9為本發(fā)明實(shí)現(xiàn)能量補(bǔ)償?shù)牡诙鞒淌疽鈭D。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
參見圖1所示，圖1為本發(fā)明提供的一種電源模組系統(tǒng)的總結(jié)構(gòu)示意圖，該裝置包括:電源模組100、補(bǔ)償模塊200和控制器300，所述電源模組100與所述補(bǔ)償模200塊連接，所述控制器300分別與所述電源模組100和所述補(bǔ)償模塊200連接；所述電源模組100包括至少兩個(gè)串聯(lián)連接的供電模塊10，所述供電模塊10包括第一電子開關(guān)I和電源模塊2,所述第一電子開關(guān)I的第一端與隸屬于同一供電模塊的電源模塊2的第一端連接，除第一個(gè)供電模塊10中電源模塊2的第二端、以及最后一個(gè)供電模塊10中第一電子開關(guān)I的第二端外，其余每個(gè)第一電子開關(guān)I的第二端分別與相鄰供電模塊10中電源模塊2的第二端連接；其中，第一個(gè)供電模塊10中電源模塊2的第二端為所述電源模組100的負(fù)端,與負(fù)載負(fù)端連接,且最后一個(gè)供電模塊10中第一電子開關(guān)I的第二端為所述電源模組100的正端，與負(fù)載正端連接；所述控制器300，用于在控制接通所有第一電子開關(guān)I后，檢測(cè)各個(gè)電源模塊2的工作狀態(tài)，根據(jù)所述工作狀態(tài)判斷所述各個(gè)電源模塊2是否失效；如果出現(xiàn)至少一個(gè)失效電源模塊2，則控制斷開所述失效電源模塊2所屬供電模塊10的第一電子開關(guān)1，以隔離所述失效電源模塊2 ;并控制所述補(bǔ)償模塊200輸出電能以替換所述失效電源模塊2輸出的電能，所述補(bǔ)償模塊200輸出的電能為所述失效電源模塊2在有效狀態(tài)下輸出的電能。在系統(tǒng)工作過(guò)程中，所有電源模塊2均為有效電源模塊或所有失效電源模塊均被替代時(shí)，利用所述電源模組100為所述負(fù)載提供電能。其中，所述電源模塊2為單個(gè)電池、或單個(gè)電容器、或串聯(lián)連接的多個(gè)電池、或串聯(lián)連接的多個(gè)電容器。利用包含電源模塊2的多個(gè)供電模塊10串聯(lián)連接而成的電源模組100，可輸出高電壓和大電流，帶動(dòng)大功率負(fù)載進(jìn)行工作。第一電子開關(guān)I可以是功率型電子開關(guān)(如繼電器、IGBT)或保險(xiǎn)器，當(dāng)電源模塊2被判斷為是失效電源模塊時(shí)，將第一電子開關(guān)I斷開后可將對(duì)應(yīng)的電源模塊2從裝置中斷開和隔尚。參見圖2a所示，圖2a為本發(fā)明提供的一種電源模組系統(tǒng)的實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖，該實(shí)施例1包括上述圖1所示的電源模組100、補(bǔ)償模塊200和控制器300，并具有同樣的連接方式。該實(shí)施例1是一種自身供能獨(dú)立補(bǔ)償式結(jié)構(gòu)，即第一能量變換器3的輸入能量來(lái)自于裝置本身(電源模組100)。其中，所述補(bǔ)償模塊200包括與所述供電模塊10同樣數(shù)量且一一對(duì)應(yīng)的第一能量變換器3 ；每個(gè)第一能量變換器3的負(fù)輸出端與對(duì)應(yīng)的電源模塊2的第二端連接，每個(gè)第一能量變換器3的正輸出端與對(duì)應(yīng)的第一電子開關(guān)I的第二端連接；每個(gè)第一能量變換器3的負(fù)輸入端共同連接到第一公共導(dǎo)線上，以通過(guò)所述第一公共導(dǎo)線使每個(gè)第一能量變換器3的負(fù)輸入端連接到所述電源模組100的總負(fù)端，且每個(gè)第一能量變換器3的正輸入端共同連接到第二公共導(dǎo)線上，以通過(guò)所述第二公共導(dǎo)線使每個(gè)第一能量變換器的正輸入端連接到所述電源模組100的總正端；所述第一能量變換器3，用于將接收的所述電源模組100供給的電能轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)失效電源模塊2在有效狀態(tài)下輸出的電能。參見圖2b所示，圖2b為本發(fā)明提供的一種電源模組系統(tǒng)的實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖，該實(shí)施例2包括上述圖1所示的電源模組100、補(bǔ)償模塊200和控制器300，并具有同樣的連接方式。該實(shí)施例2是一種外部供能獨(dú)立補(bǔ)償式結(jié)構(gòu)，即第一能量變換器3的輸入能量來(lái)自于裝置外部(備用電池或電網(wǎng))。其中，所述補(bǔ)償模塊200包括與所述供電模塊10同樣數(shù)量且一一對(duì)應(yīng)的第一能量變換器3 ；每個(gè)第一能量變換器3的負(fù)輸出端與對(duì)應(yīng)的電源模塊2的第二端連接，每個(gè)第一能量變換器3的正輸出端與對(duì)應(yīng)的第一電子開關(guān)I的第二端連接；每個(gè)第一能量變換器3的正輸入端和負(fù)輸入端共同連接到所述外部供電電源4;其中，所述外部供電電源4為備用電池或電網(wǎng)。所述第一能量變換器3，用于將接收的所述外部供電電源4供給的電能轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)失效電源模塊2在有效狀態(tài)下應(yīng)當(dāng)輸出的電能。針對(duì)上述圖2a和圖2b所示的兩種供電模式，利用所述控制器300實(shí)現(xiàn)電能的補(bǔ)償，參見圖3所示，所述控制器300包括:第一接通單元31，用于控制接通所有第一電子開關(guān)I ;判斷單元32，用于在控制接通所有第一電子開關(guān)I后，檢測(cè)各個(gè)電源模塊2的工作狀態(tài)，并根據(jù)所述工作狀態(tài)判斷所述各個(gè)電源模塊2是否失效；斷開單元33，用于當(dāng)所述判斷單元32判斷得到的出現(xiàn)至少一個(gè)失效電源模塊2時(shí)，控制斷開所述失效電源模塊2所屬供電模塊10中的第一電子開關(guān)1，以隔離所述失效電源模塊2 ；第一補(bǔ)償單元34，用于控制開啟所述失效電源模塊2對(duì)應(yīng)的第一能量變換器3，以利用所述第一能量變換器3輸出的電能替換對(duì)應(yīng)的失效電源模塊2在有效狀態(tài)下應(yīng)當(dāng)輸出的電能。針對(duì)圖2a與圖2b所示的裝置，第一能量變換器3需滿足以下補(bǔ)償條件:當(dāng)出現(xiàn)失效的電源模塊2時(shí)，該失效電源模塊2對(duì)應(yīng)的第一電子開關(guān)I在控制器300的作用下斷開，且將該電源模塊2對(duì)應(yīng)的第一能量變換器3開啟并替代失效的電源模塊2進(jìn)行工作，在裝置中起到補(bǔ)償失效電源模塊2的作用。為了使該裝置仍然能夠在理想電壓和功率下運(yùn)行并且第一能量變換器3能夠完全替換失效的電源模塊2，第一能量變換器3需要滿足以下補(bǔ)償條件:(I)、各第一能量變換器3的輸出電壓應(yīng)與對(duì)應(yīng)的各電源模塊2的輸出電壓相等，正負(fù)極一致。(2)、各第一能量變換器3的輸出電流應(yīng)與通過(guò)電源模組100或電源模塊2的電流相等、方向相同。(3)、各第一能量變換器3的輸出功率應(yīng)與對(duì)應(yīng)的各電源模塊2的輸出功率相等。下面根據(jù)上述補(bǔ)償條件，介紹圖2a與圖2b所示裝置的工作原理和設(shè)計(jì)原則:設(shè)該裝置中有N (Nem為整數(shù)，Nem > I)個(gè)串聯(lián)連接的供電模塊10，即包括Nem個(gè)串聯(lián)連接的電源模塊2。理想工作條件下，如果每個(gè)電源模塊2輸出電壓為VM，流過(guò)電源模組100或每個(gè)電源模塊2的電流為1 ，則裝置總輸出電壓(等于負(fù)載兩端電壓)為ΝΜ.νεπ，裝置總輸出功率(等于負(fù)載功率)為Nm.Vcm.Icm， 其中，電源模塊2輸出功率為V .1 。在圖2a中，當(dāng)?shù)谝荒芰孔儞Q器3的輸入能量來(lái)源于裝置本身時(shí)，裝置的工作原理如下:
當(dāng)裝置中有K(1 < K < Ncm)個(gè)電源模塊2失效時(shí)，設(shè)流過(guò)電源模組100或電源模塊2的電流為Itl，流過(guò)負(fù)載的電流為Id，流過(guò)第一能量變換器3的電流為Ib。要求在穩(wěn)定狀態(tài)下，負(fù)載電壓:Nm.Vcm ;負(fù)載電流為:1 ，負(fù)載功率為:Nm.Vcm.Icm=N.V.T根據(jù)上述補(bǔ)償條件，各個(gè)電源模塊2的工作電壓、工作電流、輸出功率與未失效狀態(tài)時(shí)相同。每個(gè)第一能量變換器3的輸出電壓(等于電源模塊2的輸出電壓)為Vm，每個(gè)第一能量變換器3的輸出功率(等于電源模塊2的輸出功率)為.I。= Vcm.(Id+Ib)=Vcm.(Icm+Ib);每個(gè)第一能量變換器3的輸入電壓(等于裝置總輸出電壓)為=Nail* Vail,每個(gè)第一能量變換器3的輸入功率為:Νμ.ν .Ib。設(shè)每個(gè)第一能量變換器3的效率為fi;根據(jù)功率守恒定律得:
權(quán)利要求
1.一種電源模組系統(tǒng)，其特征在于，包括:電源模組、補(bǔ)償模塊和控制器，所述電源模組與所述補(bǔ)償模塊連接，所述控制器分別與所述電源模組和所述補(bǔ)償模塊連接； 所述電源模組包括至少兩個(gè)串聯(lián)連接的供電模塊，所述供電模塊包括第一電子開關(guān)和電源模塊，所述第一電子開關(guān)的第一端與隸屬于同一供電模塊的電源模塊的第一端連接，除第一個(gè)供電模塊中電源模塊的第二端、以及最后一個(gè)供電模塊中第一電子開關(guān)的第二端夕卜，其余每個(gè)第一電子開關(guān)的第二端分別與相鄰供電模塊中電源模塊的第二端連接； 所述控制器，用于在控制接通所有第一電子開關(guān)后，檢測(cè)各個(gè)電源模塊的工作狀態(tài)，根據(jù)所述工作狀態(tài)判斷所述各個(gè)電源模塊是否失效；如果出現(xiàn)至少一個(gè)失效電源模塊，則控制斷開所述失效電源模塊所屬供電模塊中的第一電子開關(guān)，以隔離所述失效電源模塊；并控制所述補(bǔ)償模塊輸出電能以替換所述失效電源模塊輸出的電能，所述補(bǔ)償模塊輸出的電能為所述失效電源模塊在有效狀態(tài)下輸出的電能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述補(bǔ)償模塊包括與所述供電模塊同樣數(shù)量且一一對(duì)應(yīng)的第一能量變換器； 每個(gè)第一能量變換器的負(fù)輸出端與對(duì)應(yīng)的電源模塊的第二端連接，每個(gè)第一能量變換器的正輸出端與對(duì)應(yīng)的第一電子開關(guān)的第二端連接；每個(gè)第一能量變換器的負(fù)輸入端共同連接到第一公共導(dǎo) 線上，以通過(guò)所述第一公共導(dǎo)線使每個(gè)第一能量變換器的負(fù)輸入端連接到所述電源模組的總負(fù)端，且每個(gè)第一能量變換器的正輸入端共同連接到第二公共導(dǎo)線上，以通過(guò)所述第二公共導(dǎo)線使每個(gè)第一能量變換器的正輸入端連接到所述電源模組的總正端； 所述第一能量變換器，用于將所述電源模組供給的電能轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)失效電源模塊在有效狀態(tài)下輸出的電能。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述補(bǔ)償模塊包括與所述供電模塊同樣數(shù)量且一一對(duì)應(yīng)的第一能量變換器； 每個(gè)第一能量變換器的負(fù)輸出端與對(duì)應(yīng)的電源模塊的第二端連接，每個(gè)第一能量變換器的正輸出端與對(duì)應(yīng)的第一電子開關(guān)的第二端連接；每個(gè)第一能量變換器的輸入端共同連接到所述外部供電電源； 所述第一能量變換器，用于將所述外部供電電源供給的電能轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)失效電源模塊在有效狀態(tài)下應(yīng)當(dāng)輸出的電能。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器包括: 第一接通單元，用于控制接通所有第一電子開關(guān)； 判斷單元，用于在控制接通所有第一電子開關(guān)后，檢測(cè)各個(gè)電源模塊的工作狀態(tài)，并根據(jù)所述工作狀態(tài)判斷所述各個(gè)電源模塊是否失效； 斷開單元，用于當(dāng)所述判斷單元判斷得到的出現(xiàn)至少一個(gè)失效電源模塊時(shí)，斷開所述失效電源模塊所屬供電模塊的第一電子開關(guān)，以隔離所述失效電源模塊； 第一補(bǔ)償單元，用于控制開啟所述失效電源模塊對(duì)應(yīng)的第一能量變換器，以利用所述第一能量變換器輸出的電能替換對(duì)應(yīng)的失效電源模塊在有效狀態(tài)下應(yīng)當(dāng)輸出的電能。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述補(bǔ)償模塊包括分別為每個(gè)供電模塊配置的第二電子開關(guān)和第三電子開關(guān)，以及一個(gè)第二能量變換器； 所述第二電子開關(guān)的第一端分別與對(duì)應(yīng)的電源模塊的第二端連接，所述第三電子開關(guān)的第一端分別與對(duì)應(yīng)的第一電子開關(guān)的第二端連接，所有第二電子開關(guān)的第二端均與所述第二能量變換器的負(fù)輸出端連接，所有第三電子開關(guān)的第二端均與所述第二能量變換器的正輸出端連接；所述第二能量變換器的負(fù)輸入端與所述電源模組的負(fù)端連接，所述第二能量變換器的正輸入端與所述電源模組的正端連接； 所述第二能量變換器，用于將所述電源模組供給的電能轉(zhuǎn)換為所有失效電源模塊在有效狀態(tài)下輸出的總電能。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述補(bǔ)償模塊包括分別為每個(gè)供電模塊配置的第二電子開關(guān)和第三電子開關(guān)，以及一個(gè)第二能量變換器； 所述第二電子開關(guān)的第一端分別與對(duì)應(yīng)的電源模塊的第二端連接，所述第三電子開關(guān)的第一端分別與對(duì)應(yīng)的第一電子開關(guān)的第二端連接，所有第二電子開關(guān)的第二端均與所述第二能量變換器的負(fù)輸出端連接，所有第三電子開關(guān)的第二端均與所述第二能量變換器的正輸出端連接；所述第二能量變換器的輸入端與所述外部供電電源連接； 所述第二能量變換器，用于將所述外部供電電源供給的電能轉(zhuǎn)換為所有失效電源模塊在有效狀態(tài)下應(yīng)當(dāng)輸出的總電能。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器包括: 第一接通單元，用于控制接通所有第一電子開關(guān)； 判斷單元，用于在控制接通所有第一電子開關(guān)后，檢測(cè)各個(gè)電源模塊的工作狀態(tài)，并根據(jù)所述工作狀態(tài)判斷所述各個(gè)電源模塊是否失效； 斷開單元，用于當(dāng)所述判斷單元判斷得到的出現(xiàn)至少一個(gè)失效電源模塊時(shí)，斷開所述失效電源模塊所屬供電模塊的第一電子開關(guān)，以隔離所述失效電源模塊； 第二接通單元，用于控制接通所述失效電源模塊對(duì)應(yīng)的第二電子開關(guān)和第三電子開關(guān); 第二補(bǔ)償單元，用于控制開啟所述第二能量變換器，以利用所述第二能量變換器輸出的電能替換各個(gè)失效電源模塊在有效狀態(tài)下應(yīng)當(dāng)輸出的電能。
8.根據(jù)權(quán)利要求4或7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述判斷單元， 具體用于檢測(cè)各個(gè)電源模塊的SOC值，并計(jì)算SOC均值及各個(gè)電源模塊的SOC值與所述SOC均值之間的SOC差值，將所述SOC差值大于第一設(shè)定值的電源模塊判定為失效電源模塊； 或具體用于檢測(cè)各個(gè)電源模塊的電壓，并計(jì)算電壓均值及各個(gè)電源模塊的電壓值與所述電壓均值之間的電壓差值，將所述電壓差值大于第二設(shè)定值的電源模塊判定為失效電源模塊； 或具體用于檢測(cè)各個(gè)電源模塊的溫度，并計(jì)算溫度均值及各個(gè)電源模塊的溫度值與所述溫度均值之間的溫度差值，將所述溫度差值大于第三設(shè)定值的電源模塊判定為失效電源模塊； 或具體用于檢測(cè)各個(gè)電源模塊的電流，并將電流值大于電流上限值的電源模塊判定為失效電源模塊； 或具體用于檢測(cè)各個(gè)電源模塊的SOC值，并將SOC值大于SOC上限值或小于SOC下限值的電源模塊判定為失效電源模塊； 或具體用于檢測(cè)各個(gè)電源模塊的電壓，并將電壓大于電壓上限值或小于電壓下限值的電源模塊判定為失效電源模塊； 或具體用于檢測(cè)各個(gè)電源模塊的溫度，并將溫度大于溫度上限值或小于溫度下限值的電源模塊判定為失效電源模塊； 或具體用于檢測(cè)各個(gè)電源模塊的內(nèi)阻，并將內(nèi)阻大于內(nèi)阻上限值或小于內(nèi)阻下限值的電源模塊判定為失效電源模塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一能量變換器內(nèi)置第一儲(chǔ)能模塊； 所述第一儲(chǔ)能模塊，用于在斷開所述失效電源模塊所屬供電模塊的第一電子開關(guān)的短暫時(shí)間內(nèi)釋放電能，以使所述失效電源模塊所屬供電模塊利用所述釋放的電能工作。
10.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二能量變換器內(nèi)置第二儲(chǔ)能模塊； 所述第二儲(chǔ)能模塊，用于在斷開所述失效電源模塊所屬供電模塊的第一電子開關(guān)的短暫時(shí)間內(nèi)釋放電能，以使所述失效電源模塊所屬供電模塊利用所述釋放的電能工作。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電源模塊為單個(gè)電池、或單個(gè)電容器、或串聯(lián)連接的多個(gè)電池、或串聯(lián)連接的多個(gè)電容器。
12.—種失效模塊電能補(bǔ)償方法，應(yīng)用于一種電源模組系統(tǒng)，其特征在于，所述裝置包括:電源模組、補(bǔ)償模塊和控制器，所述電源模組與所述補(bǔ)償模塊連接，所述控制器分別與所述電源模組和所述補(bǔ)償模塊連接； 所述電源模組包括至少兩個(gè)串 聯(lián)連接的供電模塊，所述供電模塊包括第一電子開關(guān)和電源模塊，所述第一電子開關(guān)的第一端與隸屬于同一供電模塊的電源模塊的第一端連接，除第一個(gè)供電模塊中電源模塊的第二端、以及最后一個(gè)供電模塊中第一電子開關(guān)的第二端夕卜，其余每個(gè)第一電子開關(guān)的第二端分別與相鄰供電模塊中電源模塊的第二端連接； 利用所述控制器實(shí)現(xiàn)所述方法，所述方法包括: 控制接通所有第一電子開關(guān)； 檢測(cè)各個(gè)電源模塊的工作狀態(tài)，根據(jù)所述工作狀態(tài)判斷所述各個(gè)電源模塊是否失效；如果出現(xiàn)至少一個(gè)失效電源模塊，則控制斷開所述失效電源模塊所屬供電模塊中的第一電子開關(guān)，以隔離所述失效電源模塊； 控制所述補(bǔ)償模塊輸出電能以替換所述失效電源模塊輸出的電能，所述補(bǔ)償模塊輸出的電能為所述失效電源模塊在有效狀態(tài)下輸出的電能。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述補(bǔ)償模塊包括與所述供電模塊同樣數(shù)量且一一對(duì)應(yīng)的第一能量變換器；每個(gè)第一能量變換器的負(fù)輸出端與對(duì)應(yīng)的電源模塊的第二端連接，每個(gè)第一能量變換器的正輸出端與對(duì)應(yīng)的第一電子開關(guān)的第二端連接； 每個(gè)第一能量變換器的負(fù)輸入端共同連接到第一公共導(dǎo)線上，以通過(guò)所述第一公共導(dǎo)線使每個(gè)第一能量變換器的負(fù)輸入端連接到所述電源模組的總負(fù)端，且每個(gè)第一能量變換器的正輸入端共同連接到第二公共導(dǎo)線上，以通過(guò)所述第二公共導(dǎo)線使每個(gè)第一能量變換器的正輸入端連接到所述電源模組的總正端；或，每個(gè)第一能量變換器的輸入端共同連接到所述外部供電電源； 所述控制所述補(bǔ)償模塊輸出電能以替換所述失效電源模塊輸出的電能包括: 控制開啟所述失效電源模塊對(duì)應(yīng)的第一能量變換器，以利用所述第一能量變換器將所述電源模組或外部供電電源供給的電能轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)失效電源模塊在有效狀態(tài)下應(yīng)當(dāng)輸出的電能； 利用所述第一能量變換器轉(zhuǎn)換的電能替換對(duì)應(yīng)的失效電源模塊輸出的電能。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述補(bǔ)償模塊包括分別為每個(gè)供電模塊配置的第二電子開關(guān)和第三電子開關(guān)，以及一個(gè)第二能量變換器； 所述第二電子開關(guān)的第一端分別與對(duì)應(yīng)的電源模塊的第二端連接，所述第三電子開關(guān)的第一端分別與對(duì)應(yīng)的第一電子開關(guān)的第二端連接，所有第二電子開關(guān)的第二端均與所述第二能量變換器的負(fù)輸出端連接，所有第三電子開關(guān)的第二端均與所述第二能量變換器的正輸出端連接； 所述第二能量變換器的負(fù)輸入端與所述電源模組的負(fù)端連接，所述第二能量變換器的正輸入端與所述電源模組的正端連接；或，所述第二能量變換器的輸入端與所述外部供電電源連接； 所述控制所述補(bǔ)償模塊輸出電能以替換所述失效電源模塊輸出的電能包括: 控制接通所述失效電源模塊對(duì)應(yīng)的第二電子開關(guān)和第三電子開關(guān)； 控制開啟所述第二能量變換器，以利用所述第二能量變換器將所述電源模組或外部供電電源供給的電能轉(zhuǎn)換為所有失效電源模塊在有效狀態(tài)下輸出的總電能； 利用所述第二能量變換器轉(zhuǎn)換的總電能替換各個(gè)失效電源模塊輸出的電能。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述檢測(cè)各個(gè)電源模塊的工作狀態(tài)，根據(jù)所述工作狀態(tài)判斷所述各個(gè)電源模塊是否失效包括: 檢測(cè)各個(gè)電源模塊的SOC值，并計(jì)算SOC均值及各個(gè)電源模塊的SOC值與所述SOC均值之間的S OC差值，將所述SOC差值大于第一設(shè)定值的電源模塊判定為失效電源模塊；或，檢測(cè)各個(gè)電源模塊的電壓，并計(jì)算電壓均值及各個(gè)電源模塊的電壓值與所述電壓均值之間的電壓差值，將所述電壓差值大于第二設(shè)定值的電源模塊判定為失效電源模塊；或，檢測(cè)各個(gè)電源模塊的溫度，并計(jì)算溫度均值及各個(gè)電源模塊的溫度值與所述溫度均值之間的溫度差值，將所述溫度差值大于第三設(shè)定值的電源模塊判定為失效電源模塊；或，檢測(cè)各個(gè)電源模塊的電流，并將電流值值大于電流上限值的電源模塊判定為失效電源模塊； 或，檢測(cè)各個(gè)電源模塊的SOC值，并將SOC值大于SOC上限值或小于SOC下限值的電源模塊判定為失效電源模塊； 或，檢測(cè)各個(gè)電源模塊的電壓，并將電壓值大于電壓上限值或小于電壓下限值的電源模塊判定為失效電源模塊； 或，檢測(cè)各個(gè)電源模塊的溫度，并將溫度值大于溫度上限值或小于溫度下限值的電源模塊判定為失效電源模塊； 或，檢測(cè)各個(gè)電源模塊的內(nèi)阻，并將內(nèi)阻大于內(nèi)阻上限值或小于內(nèi)阻下限值的電源模塊判定為失效電源模塊。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述第一能量變換器內(nèi)置第一儲(chǔ)能模塊，所述方法還包括: 在斷開所述失效電源模塊所屬供電模塊的第一電子開關(guān)的短暫時(shí)間內(nèi)，利用所述第一儲(chǔ)能模塊釋放電能，以使所述失效電源模塊所屬供電模塊利用所述釋放的電能工作。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述第二能量變換器內(nèi)置第二儲(chǔ)能模塊，所述方法還包括: 在斷開所述失效電源模塊所屬供電模塊的第一電子開關(guān)的短暫時(shí)間內(nèi)，利用所述第二儲(chǔ)能模塊釋 放電能，以使所述失效電源模塊所屬供電模塊利用所述釋放的電能工作。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電源模組系統(tǒng)及失效模塊電能補(bǔ)償方法，所述系統(tǒng)包括電源模組、補(bǔ)償模塊和控制器；所述電源模組包括至少兩個(gè)串聯(lián)連接的供電模塊，每個(gè)供電模塊中的第一電子開關(guān)的第一端與電源模塊的第一端連接，除第一個(gè)供電模塊中電源模塊的第二端、以及最后一個(gè)供電模塊中第一電子開關(guān)的第二端外，其余每個(gè)第一電子開關(guān)的第二端分別與相鄰供電模塊中電源模塊的第二端連接；所述控制器，用于在控制接通所有第一電子開關(guān)后，檢測(cè)各個(gè)電源模塊的工作狀態(tài)，以判斷各個(gè)電源模塊是否失效；如果出現(xiàn)至少一個(gè)失效電源模塊，則控制斷開失效電源模塊所屬供電模塊中的第一電子開關(guān)；利用補(bǔ)償模塊輸出的電能替換失效電源模塊輸出的電能。
文檔編號(hào)H02J7/34GK103178597SQ201310048680
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2013年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月6日
發(fā)明者韓爾樑, 張守中, 張芳, 劉信奎 申請(qǐng)人:濰柴動(dòng)力股份有限公司