專利名稱：蓄電池陣列控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種控制器，特別涉及一種通過陣列控制方式控制蓄電池充電的蓄電池陣列控制器。
背景技術(shù)：
蓄電池通常被作為備用電源使用，當(dāng)主電源發(fā)生故障時(shí)，備用電源將被切換到供電電路中；目前市場上沒有通過陣列控制方式控制蓄電池充電的蓄電池陣列控制器或者類似的產(chǎn)品和技術(shù)。當(dāng)蓄電池中的電量被用完以后，通常需要通過一個(gè)充電控制器給蓄電池充電；當(dāng) 蓄電池容量較大的時(shí)候，一種方案需要相適應(yīng)的大功率充電控制器，這種類型的充電控制器成本高、體積大、重量重，維護(hù)和使用都不方便；另一種方案則是采用小一點(diǎn)的充電控制器，但是使用這種方案對蓄電池進(jìn)行充電的時(shí)間比較長，有可能使蓄電池工作在長期欠電的情況下，從而降低蓄電池的使用壽命。綜上所述，針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，特別需要一種蓄電池陣列控制器，以解決以上提到的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種蓄電池陣列控制器，解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，與傳統(tǒng)的充電控制器相比，可以大幅度降低蓄電池充電控制器的成本，產(chǎn)品的體積大幅度減小，重量大幅度下降。本發(fā)明所解決的技術(shù)問題可以采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種蓄電池陣列控制器，其特征在于，它包括一采用陣列控制方式控制蓄電池組充電的控制模塊、一用于對蓄電池組進(jìn)行充電的充電模塊及一用于使蓄電池組帶載放電的負(fù)載模塊，所述控制模塊分別與所述充電模塊、所述負(fù)載模塊和蓄電池組相連接，所述充電模塊和所述負(fù)載模塊分別連接在蓄電池組的兩端。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述控制模塊包括一用于測量充電模塊電流電壓的第一檢測電路、一用于測量負(fù)載模塊電流電壓的第二檢測電路、一控制芯片、一用于保存單片機(jī)進(jìn)行分析、接收控制和執(zhí)行動作的歷史記錄并保存每一個(gè)蓄電池組狀態(tài)參數(shù)的蓄電池組數(shù)據(jù)庫、一與其他相關(guān)設(shè)備進(jìn)行聯(lián)動和控制的485通訊電路及一繼電器執(zhí)行電路，所述控制芯片分別與所述第一檢測電路、第二檢測電路、蓄電池組數(shù)據(jù)庫、485通訊電路和繼電器執(zhí)行電路相連接。進(jìn)一步，所述第一檢測電路包括第一電壓測量回路和第一電流測量回路，第一電壓測量回路的一端和第一電流測量回路的一端分別與所述控制芯片相連接，所述第一電壓測量回路的另一端并聯(lián)在所述充電模塊中，所述第一電流測量回路通過第一霍爾元件連接到所述充電模塊中。進(jìn)一步，所述第二檢測電路包括第二電壓測量回路和第二電流測量回路，第二電壓測量回路的一端和第二電流測量回路的一端分別與所述控制芯片相連接，所述第二電壓測量回路的另一端并聯(lián)在所述負(fù)載模塊中，所述第二電流測量回路通過第二霍爾元件連接到所述負(fù)載模塊中。進(jìn)一步，所述繼電器執(zhí)行電路包括若干雙穩(wěn)態(tài)繼電器及用于驅(qū)動雙穩(wěn)態(tài)繼電器動作的繼電器驅(qū)動回路，所述控制模塊、充電模塊和負(fù)載模塊分別通過雙穩(wěn)態(tài)繼電器的通斷觸電與蓄電池組相連接。本發(fā)明的蓄電池陣列控制器，將蓄電池分成若干組，使用陣列控制的方法來分別對其中的一部份蓄電池進(jìn)行充電，而讓另外一些蓄電池進(jìn)行待負(fù)載的工作，可以降低2/3或者更多蓄電池充電控制器的容量，從而降低蓄電池充電控制器的對元器件功率和耐壓要求，并可以大幅度降低蓄電池充電控制器的成本，產(chǎn)品的體積大幅度減小，重量大幅度下降，避免了同一組蓄電池在充電的同時(shí)帶負(fù)載的情況，使得蓄電池可以比較快地充滿電，避免蓄電池長時(shí)間工作在欠電狀態(tài)下，延長蓄電池的使用壽命；可廣泛地應(yīng)用在太陽能和風(fēng)能等離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，大幅度降低對太陽能光伏電池板的使用量和風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率，有效地降低成本和減少自然資源的損耗，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。
本發(fā)明的特點(diǎn)可參閱本案圖式及以下較好實(shí)施方式的詳細(xì)說明而獲得清楚地了解。


圖I為本發(fā)明的蓄電池陣列控制器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的控制模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。如圖I所示，本發(fā)明的蓄電池陣列控制器，它包括一控制模塊100、一充電模塊200及一負(fù)載模塊300，控制模塊100分別與充電模塊200、負(fù)載模塊300和蓄電池組400相連接，充電模塊200和負(fù)載模塊300分別連接在蓄電池組400的兩端。本發(fā)明中，將蓄電池分成若干個(gè)組，各組蓄電池之間不相關(guān)，每組蓄電池通過相應(yīng)的通斷觸點(diǎn)被接入充電模塊200、負(fù)載模塊300或者空載，在同一時(shí)間只有一個(gè)蓄電池組被接入充電模塊200，同一時(shí)間只有一個(gè)蓄電池組被接入負(fù)載模塊300 ;控制模塊100根據(jù)各蓄電池組所擁有的電量和充電順序，進(jìn)行切換控制。如圖2所示，控制模塊100包括一用于測量充電模塊200電流電壓的第一檢測電路110、一用于測量負(fù)載模塊300電流電壓的第二檢測電路120、一控制芯片130、一用于保存單片機(jī)進(jìn)行分析、接收控制和執(zhí)行動作的歷史記錄并保存每一個(gè)蓄電池組狀態(tài)參數(shù)的蓄電池組數(shù)據(jù)庫140、一與其他相關(guān)設(shè)備進(jìn)行聯(lián)動和控制的485通訊電路150及一繼電器執(zhí)行電路160，控制芯片130分別與第一檢測電路110、第二檢測電路120、蓄電池組數(shù)據(jù)庫140、485通訊電路150和繼電器執(zhí)行電路160相連接。第一檢測電路110包括第一電壓測量回路111和第一電流測量回路112，第一電壓測量回路111的一端和第一電流測量回路112的一端分別與控制芯片130相連接，第一電壓測量回路111的另一端并聯(lián)在充電模塊200中，第一電流測量回路112通過第一霍爾元件113連接到充電模塊200中。第二檢測電路120包括第二電壓測量回路121和第二電流測量回路122，第二電壓測量回路121的一端和第二電流測量回路122的一端分別與控制芯片130相連接，第二電壓測量回路121的另一端并聯(lián)在負(fù)載模塊300中，第二電流測量回路122通過第二霍爾元件123連接到負(fù)載模塊300中。繼電器執(zhí)行電路160包括若干雙穩(wěn)態(tài)繼電器161及用于驅(qū)動雙穩(wěn)態(tài)繼電器161動作的繼電器驅(qū)動回路162，控制模塊100、充電模塊200和負(fù)載模塊300分別通過雙穩(wěn)態(tài)繼電器161的通斷觸電163與蓄電池組400相連接。 控制模塊100通過第一檢測電路110和第二檢測電路120分別對充電模塊200和對負(fù)載模塊300測量電壓電流，并且根據(jù)蓄電池組在充電模塊200和負(fù)載模塊300接入的時(shí)間，可以計(jì)算出充電模塊200中連接的蓄電池組電量的增加和負(fù)載模塊300中連接的蓄電池組電量的減少。充電模塊200通過通斷觸點(diǎn)163將相應(yīng)的蓄電池組接通，并對其進(jìn)行充電。負(fù)載模塊300通過通斷觸點(diǎn)163將相應(yīng)的蓄電池組接通，并使之帶載放電。所有的通斷觸點(diǎn)163都由控制模塊100根據(jù)實(shí)時(shí)測得的蓄電池組充電和放電的情況及空載的蓄電池組所持有的容量進(jìn)行比較計(jì)算，決定將哪一組蓄電池替換當(dāng)前帶載的蓄電池組工作，決定哪一組蓄電池將成為下一個(gè)充電的蓄電池組?？刂颇K100中，第一霍爾元件113和第二霍爾元件123通過電流流經(jīng)導(dǎo)線時(shí)產(chǎn)生的磁通量來采集充電模塊200和負(fù)載模塊300的電流，第一霍爾元件113和第二霍爾元件123輸出以2. 5V為基準(zhǔn)的變化量(毫伏信號)。第一電流測量回路112將第一霍爾元件113測量得到的毫伏信號放大，并使之滿足控制芯片130的A/D轉(zhuǎn)換的需要。第一電壓測量回路111并聯(lián)在充電模塊200的兩端，獲得蓄電池組充電時(shí)電壓變化，并將信號轉(zhuǎn)換為適合控制芯片130的A/D轉(zhuǎn)換的電壓信號。第二電流測量回路122將第二霍爾元件123測得的毫伏信號放大，并使之滿足控制芯片130的A/D的需要。第二電壓測量回路121并聯(lián)在負(fù)載端充電蓄電池的兩端，獲得負(fù)載兩端的電壓，將電壓值轉(zhuǎn)換成控制芯片130的A/D轉(zhuǎn)換的電壓信號。485通訊電路150用于聯(lián)接控制芯片130和其它相關(guān)控制設(shè)備，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的蓄電池陣列控制器和相關(guān)設(shè)備的聯(lián)動和控制。繼電器驅(qū)動回路162是控制模塊100的執(zhí)行驅(qū)動部件，它接收來自控制芯片130的控制信號，并將信號放大到可以驅(qū)動相應(yīng)的繼電器，同時(shí)為了陣列控制器有良好的擴(kuò)展性，所選的繼電器驅(qū)動回路162應(yīng)該是具有可以級聯(lián)的電路和芯片，例如Maxim公司4820至4825和4896等。雙穩(wěn)態(tài)繼電器161是陣列控制器的執(zhí)行部件，在繼電器驅(qū)動回路162的驅(qū)動下，執(zhí)行觸點(diǎn)的打開和關(guān)閉，雙穩(wěn)態(tài)繼電器161可以是線圈驅(qū)動的繼電器也可以是電子驅(qū)動的固態(tài)繼電器，是具有置位和復(fù)位功能繼電器，這種繼電器在動作以后，可以撤掉電流，繼電器仍然保持該狀態(tài)不變。
控制芯片130是整個(gè)陣列控制器的核心，執(zhí)行A/D轉(zhuǎn)換、接收指令控制、輸出工作狀態(tài)、執(zhí)行切換控制?？刂菩酒?30可以使用8位以上的各種單片機(jī)芯片，例如AVR mega系統(tǒng)、51系列、ARM廣品等等。蓄電池組數(shù)據(jù)庫140用于保存控制芯片130進(jìn)行分析、接收控制和執(zhí)行動作的歷史記錄，保存每一個(gè)蓄電池組的狀態(tài)參數(shù)。在控制芯片130中，通過蓄電池檢測程序檢測在充電和帶載過程中的電量變化；通過容量管理程序管理各蓄電池組的容量變化和現(xiàn)狀，決定是否切換帶載蓄電池組，是否更換另一組蓄電池進(jìn)行充電；通過工作狀態(tài)控制程序控制和驅(qū)動雙穩(wěn)態(tài)繼電器工作；通過故障報(bào)警程序用于陣列控制器工作故障時(shí)，判斷故障原因，并快速通過485通訊電路150和相關(guān)聲光報(bào)警裝置進(jìn)行報(bào)警；通過通訊管理程序用于控制管理陣列控制器和其它設(shè)備之間的通訊和數(shù)據(jù)交換。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本 發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)，本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求
1.一種蓄電池陣列控制器，其特征在于，它包括一采用陣列控制方式控制蓄電池組充電的控制模塊、一用于對蓄電池組進(jìn)行充電的充電模塊及一用于使蓄電池組帶載放電的負(fù)載模塊，所述控制模塊分別與所述充電模塊、所述負(fù)載模塊和蓄電池組相連接，所述充電模塊和所述負(fù)載模塊分別連接在蓄電池組的兩端。
2.如權(quán)利要求I所述的蓄電池陣列控制器，其特征在于，所述控制模塊包括一用于測量充電模塊電流電壓的第一檢測電路、一用于測量負(fù)載模塊電流電壓的第二檢測電路、一控制芯片、一用于保存單片機(jī)進(jìn)行分析、接收控制和執(zhí)行動作的歷史記錄并保存每一個(gè)蓄電池組狀態(tài)參數(shù)的蓄電池組數(shù)據(jù)庫、一與其他相關(guān)設(shè)備進(jìn)行聯(lián)動和控制的485通訊電路及一繼電器執(zhí)行電路，所述控制芯片分別與所述第一檢測電路、第二檢測電路、蓄電池組數(shù)據(jù)庫、485通訊電路和繼電器執(zhí)行電路相連接。
3.如權(quán)利要求2所述的蓄電池陣列控制器，其特征在于，所述第一檢測電路包括第一電壓測量回路和第一電流測量回路，第一電壓測量回路的一端和第一電流測量回路的一端分別與所述控制芯片相連接，所述第一電壓測量回路的另一端并聯(lián)在所述充電模塊中，所述第一電流測量回路通過第一霍爾元件連接到所述充電模塊中。
4.如權(quán)利要求2所述的蓄電池陣列控制器，其特征在于，所述第二檢測電路包括第二電壓測量回路和第二電流測量回路，第二電壓測量回路的一端和第二電流測量回路的一端分別與所述控制芯片相連接，所述第二電壓測量回路的另一端并聯(lián)在所述負(fù)載模塊中，所述第二電流測量回路通過第二霍爾元件連接到所述負(fù)載模塊中。
5.如權(quán)利要求2所述的蓄電池陣列控制器，其特征在于，所述繼電器執(zhí)行電路包括若干雙穩(wěn)態(tài)繼電器及用于驅(qū)動雙穩(wěn)態(tài)繼電器動作的繼電器驅(qū)動回路，所述控制模塊、充電模塊和負(fù)載模塊分別通過雙穩(wěn)態(tài)繼電器的通斷觸電與蓄電池組相連接。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于公開一種蓄電池陣列控制器，將蓄電池分成若干組，使用陣列控制的方法來分別對其中的一部份蓄電池進(jìn)行充電，而讓另外一些蓄電池進(jìn)行待負(fù)載的工作，可以降低2/3或者更多蓄電池充電控制器的容量，從而降低蓄電池充電控制器的對元器件功率和耐壓要求，并可以大幅度降低蓄電池充電控制器的成本，產(chǎn)品的體積大幅度減小，重量大幅度下降，避免了同一組蓄電池在充電的同時(shí)帶負(fù)載的情況，使得蓄電池可以比較快地充滿電，避免蓄電池長時(shí)間工作在欠電狀態(tài)下，延長蓄電池的使用壽命；可廣泛地應(yīng)用在太陽能和風(fēng)能等離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，大幅度降低對太陽能光伏電池板的使用量和風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率，有效地降低成本和減少自然資源的損耗。
文檔編號H02J7/00GK102723748SQ20111007911
公開日2012年10月10日 申請日期2011年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月30日
發(fā)明者吳勇彪 申請人:上海橋茵科貿(mào)有限公司