一种光伏蓄能电池组电压控制保护系统

技术领域

本发明属于蓄能电池组电压控制技术领域，具体涉及一种光伏蓄能电池组电压控制保护系统。

背景技术

光伏蓄能电池组是通过采集光能，将其转化为化学能进行储存，再于需要使用时释放电能的一种电气化学设备，具体是由多个电池单体经过串、并联所组成的，在实际运行中，需要根据用电器件的需求，确定各个电池单体的串、并联形式，进而就会导致各个电池单体的运行损耗不一致，相应的，就会出现部分电池单体低于保护电压而不能为用电器件提供电力支持，而高于保护电压的电池持续长时间工作又会过度损耗，进而便需要制定相应的电池组电压控制保护系统来对蓄能电池组内部的电池单体进行电压分配与均衡管理，避免蓄能电池组过压或者过度损耗的现象发生。

现有的光伏蓄能电池组配备的电压控制保护系统多采用过放保护的措施来实现电压的控制保护，即在电池单体过压时，将其电压转移至一个分压电阻上，防止电池单体过压的现象发生，但是此方式会对电能产生不必要的损耗，使得蓄能电池组的使用周期相应的降低，摈且在放电过程，电池单体所产生的运行负荷较大，容易缩减其使用寿命，基于此，本方案提供了一种能够实时均衡各个电池单体电压的控制保护系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种光伏蓄能电池组电压控制保护系统，能够在蓄能电池组工作的过程中，实时获取各个电池单体的电压状态，并且还能够实现电压的分配，使各个电池单体的运行损耗相对一致，避免个别电池单体因负荷较大而导致蓄能电池组过压或者其自身过度损耗的现象发生。

本发明采取的技术方案具体如下：

一种光伏蓄能电池组电压控制保护系统，包括检测模块、均衡模块、校准模块、判定模块以及主控模块；

所述检测模块用于实时采集蓄能电池组中各个电池单体的输出电压；

所述均衡模块用于获取保护电压，并与各个电池单体的输出电压相比较，判断蓄能电池组中是否存在低于保护电压的电池单体；

若存在，则高于保护电压的电池单体向低于保护电压的电池单体充入电量；

若不存在，则所有电池单体保持当前状态继续工作；

所述校准模块用于获取所有高于保护电压的电池单体以及低于保护电压的电池单体的实时电压，并将其输入至校准模型中，得到相互对应的高于保护电压的电池单体和低于保护电压的电池单体；

所述判定模块用于获取所述蓄能电池组所需的输出电压，并标定为需求电压，且同步获取所有串联状态的电池单体的电压之和，并将其标定为供应电压，再将需求电压与供应电压进行比较；

若所述需求电压大于或等于供应电压，则判定所述蓄能电池组供压不足，并生成告警信号；

若所述需求电压小于供应电压，则判定所述蓄能电池组正常运行；

所述主控模块用于收发且处理所述检测模块、均衡模块、校准模块以及判定模块之间的运行信号。

在一种优选方案中，所述各个电池单体的两端均设置有通断开关，且所述通断开关由主控单元控制。

在一种优选方案中，所述检测模块在采集各个电池单体的输出电压时，在检测周期的截止点向主控模块定期发送检测结果；

所述检测周期内包括a个采集节点，其中，a=1，2，3……n，n为大于零的自然数；

实时获取每个所述采集节点下各个电池单体的输出电压，计算检测周期内各个电池单体的电压损耗趋势值；

将各个电池单体的电压损耗趋势值和保护电压一同输入至预测模型中，并输出预测值。

在一种优选方案中，所述将各个电池单体的电压损耗趋势值和保护电压一同输入至预测模型中，并输出预测值的具体过程如下：

获取所述检测周期内蓄能电池组的输出电压，并判断其是否发生变化；

若是，则标定蓄能电池组输出电压变动的采集节点以及变动间隔，并输入至校对模型中，判定其是否符合输入至预测模型的标准；

若否，则直接将所述各个电池单体的电压损耗趋势值和保护电压一同输入至预测模型中，得到下一检测周期输出电压的预测值。

在一种优选方案中，在所述检测周期内，所述蓄能电池组的输出电压存在变动时，获取相邻采集节点之间的变动间隔，并与标准预测周期相比较；

若所述检测周期内存在超出标准预测周期的变动间隔，则表明该变动间隔中各个电池单体的电压损耗趋势值和保护电压一同输入至预测模型中；

若所述检测周期内不存在超出标准预测周期的变动间隔，则表明所述检测周期内各个电池单体的电压损耗趋势值不满足输入至预测模型的标准；

其中，所述标准预测周期为预设值，其取值范围小于检测周期。

在一种优选方案中，所述蓄能电池组中存在低于保护电压的电池单体时，统计所有低于保护电压的电池单体的占比率，确定高于保护电压的电池单体是否能向低于保护电压的电池单体充入电量，其具体过程如下：

获取蓄能电池组中电池单体的总数；

获取低于保护电压的电池单体的数量，并计算低于保护电压的电池单体的占比率；

获取标准占比率，并与低于保护电压的电池单体的占比率进行比较；

若所述标准占比率大于或等于低于保护电压的电池单体的占比率，则判定高于保护电压的电池单体向低于保护电压的电池单体充入电量；

若所述标准占比率小于低于保护电压的电池单体的占比率，则高于保护电压的电池单体并向低于保护电压的电池单体充入电量。

在一种优选方案中，所述均衡模块包括复核单元，用于在高于保护电压的电池单体向低于保护电压的电池单体充入电量之前，获取各个高于保护电压的电池单体超出保护电压的部分并标定为分配量；

根据预测值预估下一检测周期内高于保护电压的电池单体的损耗量；

将所述损耗量与分配量输入至判定函数中，判断高于保护电压的电池单体是否能向低于保护电压的电池单体充入电量。

在一种优选方案中，所述均衡模块包括分压单元，所述分压单元包括分压电阻，用于对所述高于蓄能电池组输出电压进行分压。

在一种优选方案中，在每个检测周期结束后，统计所有高于保护电压的电池单体和低于保护电压的电池单体，并输入至校准模型，其中：

校准模型用于对所有满足判定函数且高于保护电压的电池单体和低于保护电压的电池单体进行排序，且高于保护电压的电池单体按照由高至低的顺序排列，低于保护电压的电池单体按照由低至高的顺序排列。

一种光伏蓄能电池组电压控制保护终端，应用于上述的光伏蓄能电池组电压控制保护系统，包括：

至少一个处理器；

以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；

其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行。

本发明取得的技术效果为：

本发明能够在蓄能电池组工作的过程中，实时获取各个电池单体的电压状态，并且还能够实现电压的分配，使各个电池单体的运行损耗相对一致，且在均衡电压的过程中，还会先行校准，保证均衡过程能够在不影响用电器件正常工作的情况下，实现蓄能电池组中各个电池单体的均衡，基于此过程便可避免个别电池单体因负荷较大而导致蓄能电池组过压或者其自身过度损耗的现象发生，使得蓄能电池组能长期稳定的为用电器件提供电力支持。

附图说明

图1是本发明的实施例所提供的系统运行图；

图2是本发明的实施例所提供的系统模块图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个较佳的实施方式中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

请参阅图1和图2所示，本发明提供了一种光伏蓄能电池组电压控制保护系统，包括检测模块、均衡模块、校准模块、判定模块以及主控模块；

检测模块用于实时采集蓄能电池组中各个电池单体的输出电压，各个电池单体的两端均设置有通断开关，且通断开关由主控单元控制；

均衡模块用于获取保护电压，并与各个电池单体的输出电压相比较，判断蓄能电池组中是否存在低于保护电压的电池单体；

若存在，则高于保护电压的电池单体向低于保护电压的电池单体充入电量；

若不存在，则所有电池单体保持当前状态继续工作；

校准模块用于获取所有高于保护电压的电池单体以及低于保护电压的电池单体的实时电压，并将其输入至校准模型中，得到相互对应的高于保护电压的电池单体和低于保护电压的电池单体；

判定模块用于获取蓄能电池组所需的输出电压，并标定为需求电压，且同步获取所有串联状态的电池单体的电压之和，并将其标定为供应电压，再将需求电压与供应电压进行比较；

若需求电压大于或等于供应电压，则判定蓄能电池组供压不足，并生成告警信号；

若需求电压小于供应电压，则判定蓄能电池组正常运行；

主控模块用于收发且处理检测模块、均衡模块、校准模块以及判定模块之间的运行信号。

具体的，光伏蓄能电池组是通过采集光能，将其转化为化学能进行储存，再于需要使用时释放电能的一种电气化学设备，具体是由多个电池单体经过串、并联所组成的，以便于根据不同的输出电压进行调节，进而在此过程中，各个电池单体的损耗便会不一致，就会出现部分电池单体过度损耗，或者部分电池单体过压的现象发生，这无疑会使得蓄能电池组在后续运行中存在较大的风险，基于此，本实施方式对各个电池单体的输出电压进行分别监测，实时获取各个电池单体的输出电压，在此基础上，预设一个保护电压，此保护电压建立在不会过度损耗电池单体的前提下，具体根据各个电池单体的规格进行设定，在蓄能电池组中出现低于保护电压的电池单体时，高于保护电压的电池单体会向低于保护电压的电池单体充入电量，但是在此之前，需要判断低于保护电压的电池单体的占比率，并据其确定高于保护电压的电池单体是否向低于保护电压的电池单体进行充入电量，以此来避免蓄能电池组出现供压不足的现象，而高于保护电压的电池单体能向低于保护电压的电池单体充入电量时，利用校准模型将两者进行一一匹配，使得各个电池单体的容量以及电压能够均衡，而蓄能电池组是为外部用电器件提供电量的设备，故而便需要根据外部用电器件的需求电压确定蓄能电池组的输出电压，在获取所有高于保护电压的电池单体的电压值，判断其串联在一起的电压值是否大于需求电压，若是大于，则表明蓄能电池组能够为用电器件提供对应的电压支持，反之，则会生成相应的告警信号，并且会停止向外部用电器件进行输送电量，避免蓄能电池组过度损耗的现象发生。

在一个较佳的实施方式中，检测模块在采集各个电池单体的输出电压时，在检测周期的截止点向主控模块定期发送检测结果；

检测周期内包括a个采集节点，其中，a=1，2，3……n，n为大于零的自然数；

实时获取每个采集节点下各个电池单体的输出电压，计算检测周期内各个电池单体的电压损耗趋势值；

将各个电池单体的电压损耗趋势值和保护电压一同输入至预测模型中，并输出预测值。

上述中，用电器件在运行时，一般会按照既定功率持续工作一段时间，通过检测周期的设立，可以定期的获取截止点下各个电池单体的输出电压，以及检测周期内各个采集节点下的各个电池单体的输出电压，从而便可以预测出各个电池单体的电压损耗趋势值，其中，电压损耗趋势值的计算公式为：

在一个较佳的实施方式中，将各个电池单体的电压损耗趋势值和保护电压一同输入至预测模型中，并输出预测值的具体过程如下：

获取检测周期内蓄能电池组的输出电压，并判断其是否发生变化；

若是，则标定蓄能电池组输出电压变动的采集节点以及变动间隔，并输入至校对模型中，判定其是否符合输入至预测模型的标准；

若否，则直接将各个电池单体的电压损耗趋势值和保护电压一同输入至预测模型中，得到下一检测周期输出电压的预测值。

如上述，在检测周期内，用电器件所需的电压可能需要调整，进而蓄能电池组的输出电压也会相应的调整，相应的，调整后的电池单体的电压也会发生相应的变化，此时，以其为基础确定电池单体的预测值显然是不可取的，故而在确定电池单体输出电压的预测值时，需要先行判断检测周期内，蓄能电池组的输出电压是否发生变化。

在一个较佳的实施方式中，在检测周期内，蓄能电池组的输出电压存在变动时，获取相邻采集节点之间的变动间隔，并与标准预测周期相比较；

若检测周期内存在超出标准预测周期的变动间隔，则表明该变动间隔中各个电池单体的电压损耗趋势值和保护电压一同输入至预测模型中；

若检测周期内不存在超出标准预测周期的变动间隔，则表明检测周期内各个电池单体的电压损耗趋势值不满足输入至预测模型的标准；

其中，标准预测周期为预设值，其取值范围小于检测周期。

在该实施方式中，对于检测周期内，蓄能电池组的输出电压存在变动后的情况下，需要确定检测周期内相邻采集节点之间的变动间隔，为保证对电池单体预测值计算的准确性，将该变动间隔与标准预测周期相比较，其中，标准预测周期优选为检测周期的三分之二，对于满足该条件的变动间隔内的电池单体的电压损耗趋势值则可输入至预测模型中，其中，预测模型中的标准函数为：

在一个较佳的实施方式中，蓄能电池组中存在低于保护电压的电池单体时，统计所有低于保护电压的电池单体的占比率，确定高于保护电压的电池单体是否能向低于保护电压的电池单体充入电量，其具体过程如下：

获取蓄能电池组中电池单体的总数；

获取低于保护电压的电池单体的数量，并计算低于保护电压的电池单体的占比率；

获取标准占比率，并与低于保护电压的电池单体的占比率进行比较；

若标准占比率大于或等于低于保护电压的电池单体的占比率，则判定高于保护电压的电池单体向低于保护电压的电池单体充入电量；

若标准占比率小于低于保护电压的电池单体的占比率，则高于保护电压的电池单体并向低于保护电压的电池单体充入电量。

上述中，在蓄能电池组中存在低于保护电压的电池单体时，需要计算其占比率情况，并与标准占比率进行比对，从而便可确定高于保护电压的电池单体是否向低于保护电压的电池单体充入电量，在外部用电器件正常工作，且高于保护电压的电池单体能够提供稳定电压支持的情况下，高于保护电压的电池单体则不向低于保护电压的电池单体提供电力支持，而在用电器件停止工作且对蓄能电池组进行充电，或者高于保护电压的电池单体无法为用电器件提供稳定电压支持的情况下，高于保护电压的电池单体则会向低于保护电压的电池单体进行充电，充电过程中，剩余电量最多的电池单体对应剩余电量最低的电池单体，以此类推，便可实现均衡各个电池单体电压的目的。

在一个较佳的实施方式中，均衡模块包括复核单元，用于在高于保护电压的电池单体向低于保护电压的电池单体充入电量之前，获取各个高于保护电压的电池单体超出保护电压的部分并标定为分配量；

根据预测值预估下一检测周期内高于保护电压的电池单体的损耗量；

将损耗量与分配量输入至判定函数中，判断高于保护电压的电池单体是否能向低于保护电压的电池单体充入电量。

该实施例中，复核模块能够在高于保护电压的电池单体向低于保护电压的电池单体充入电量之前对其复核，避免此过程影响蓄能电池组正常为用电器件供电，具体需要根据上述所得的预测值进行预测，首先蓄压确定的就是高于保护电压的电池单体的分配量（超出保护电压的部分），再计算高于保护电压的电池单体单个检测周期内产生的损耗量，并将二者输入至判定函数进行判定，其中，判定函数为：

在一个较佳的实施方式中，均衡模块包括分压单元，分压单元包括分压电阻，用于对高于蓄能电池组输出电压进行分压，此为被动分压过程，在充电过程中，避免部分电池单体出现过压的现象，保证蓄能电池组运行的安全性。

在一个较佳的实施方式中，在每个检测周期结束后，统计所有高于保护电压的电池单体和低于保护电压的电池单体，并输入至校准模型，其中：

校准模型用于对所有满足判定函数且高于保护电压的电池单体和低于保护电压的电池单体进行排序，且高于保护电压的电池单体按照由高至低的顺序排列，低于保护电压的电池单体按照由低至高的顺序排列。

上述中，校准模型能够对高于保护电压的电池单体和低于保护电压的的电池单体进行归纳处理，在确定高于保护电压的电池单体向低于保护电压的电池单体充电时，按照上述排序结果能够快速的匹配出对应结果，使得高于保护电压的电池单体能够得到分压，低于保护电压的电池单体也能够得到电量补充，并再次投入工作，进而便可减少部分电池单体高强度工作而产生过度损耗的现象发生，也就相应的降低了蓄能电池组在运行过程中出现损毁的概率。

一种光伏蓄能电池组电压控制保护终端，应用于上述的光伏蓄能电池组电压控制保护系统，包括：

至少一个处理器；

以及与至少一个处理器通信连接的存储器；

其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，计算机程序被至少一个处理器执行。

本领域技术人员可以理解，本发明所述的电压控制保护终端可以为所需的目的而专门设计和制造，或者也可以包括通用计算机中的已知设备。这些设备具有存储在其内的计算机程序或应用程序，这些计算机程序选择性地激活或重构。这样的计算机程序可以被存储在设备（例如，计算机）可读介质中或者存储在适于存储电子指令并分别耦联到总线的任何类型的介质中，所述计算机可读介质包括但不限于任何类型的盘（包括软盘、硬盘、光盘、CD-ROM、和磁光盘）、ROM（Read-Only Memory，只读存储器）、RAM（Random AccessMemory，随机存储器）、EPROM（Erasable Programmable Read-Only Memory，可擦写可编程只读存储器）、EEPROM（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，电可擦可编程只读存储器）、闪存、磁性卡片或光线卡片。也就是，可读介质包括由设备（例如，计算机）以能够读的形式存储或传输信息的任何介质。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、装置、物品或者方法不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、装置、物品或者方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、装置、物品或者方法中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本发明中未具体描述和解释说明的结构、装置以及操作方法，如无特别说明和限定，均按照本领域的常规手段进行实施。