本发明涉及电池供电领域， 特别涉及一种零时备电系统和零时备电方法。 背景技术

随着供电系统的广泛应用， 重要的场景如基站、 机场、 医院等都要求供电系统具有零 时备电功能， 零时备电是指不间断备电， 这已经成为用户衡量供电系统的重要指标。

现有技术一的零时备电方案， 如图 1所示， 主电电源为非电池供电系统， 如市电、 油机、 风能、 太阳能等， 备电电源为无控制电路的备电池， 非电池供 电系统中设有整流模块， 因而其输出电压、 电流可控， 正常情况下视为其输出 电压恒定不变， 当非电池供电系统掉电， 导致电压跌落时， 没有控制电路的备 电池能够自动零时供电。

现有技术二的零时备电方案， 如图 2和图 3所示， 主电电源为非电池供电 系统， 备电电源包括控制电路和备电池， 控制电路的放电开关默认打开。 非电 池供电系统中设有整流模块， 因而其输出电压、 电流可控， 正常情况下视为其 输出电压恒定不变。 当非电池供电系统掉电， 电压跌落时， 由于备电电源的控 制电路的放电开关默认打开， 此时， 备电电源进行零时供电， 零时供电是不间 断供电的意思， 即通过电池组正极一负载一电池组负极 -充电 M0S内部寄生二 极管一放电 M0S—电池组负极形成回路。 另外， 控制电路检测到有放电电流后 立即打开充电 M0S , 对主电池进行长时间的供电。

在实现本发明的过程中， 发明人发现现有技术至少存在以下问题： 现有技术一中， 由于没有控制电路， 非电池供电系统的供电存在不稳定的 问题。 而现有技术二中， 由于只有一个备电池进行备电， 一旦该备电池断电， 负载设备就会断电。 发明内容

为了解决主电电源和备电电源都是电池时的零 时备电问题，本发明实施例 提供了一种零时备电系统和零时备电方法。 所述技术方案如下：

本发明实施例提供了一种零时备电系统， 所述系统包括： 负载、 主电池供 电系统和辅电池供电系统；

所述主电池供电系统包括主电池组和第一控制 系统，所述辅电池供电系统 包括辅电池组和第二控制系统，所述第一控制 系统控制所述主电池组对所述负 载进行供电， 所述第二控制系统控制所述辅电池组对所述负 载进行供电；

所述第一控制系统和所述第二控制系统形成互 锁控制，以控制某一时刻只 有所述主电池组或只有所述辅电池组对所述负 载进行供电；

所述主电池供电系统和所述辅电池供电系统对 所述负载进行供电。

本发明实施例还提供了一种零时备电方法， 所述方法包括：

主电池供电系统对负载供电， 并触发辅电池供电系统不工作，所述主电池 供电系统包括主电池组和与所述主电池组连接 的第一控制系统，所述辅电池供 电系统包括辅电池组、与所述辅电池组连接的 第二控制系统和与所述第二控制 系统并联的第二单向放电电路；

当所述主电池组的放电截止电压小于辅电池组 的放电启动电压时，辅电池 供电系统对所述负载进行供电， 并触发所述主电池组停止供电。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果 是：通过将主电池供电系统 中的第一控制系统和辅电池供电系统中的第二 控制系统设置为互锁控制结构， 因而在主电池供电系统工作时， 辅电池供电系统不工作， 且辅电池供电系统工 作时， 主电池供电系统不会充电， 主电池组和辅电池组之间不会发生相互充放 电的现象， 且避免了电池组并联使用的组间环流问题。 附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案 ，下面将对实施例描述中所 需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本发明 的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲 ，在不付出创造性劳动的前提下， 还可以根据这些附图获得其他的附图。

图 1是现有技术一中的零时备电示意图；

图 2是现有技术二中的零时备电示意图；

图 3是现有技术二中的备电电源的控制系统示意� �；

图 4是本发明实施例 1中提供的零时备电系统示意图；

图 5是本发明实施例 2中提供的零时备电原理的示意图； 图 6是本发明实施例 2中提供的零时备电系统的示意图；

图 7是本发明实施例 2中提供的零时备电系统的另一示意图；

图 8是本发明实施例 2中提供的零时备电系统的又一示意图

图 9是本发明实施例 3中提供的零时备电方法的流程图。 具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚 ， 下面将结合附图对本发明 实施方式作进一歩地详细描述。

实施例 1

参见图 4， 本发明实施例提供了一种零时备电系统， 所述系统包括负载

101、 主电池供电系统 102和辅电池供电系统 103 ;

主电池供电系统 102包括主电池组和第一控制系统， 辅电池供电系统 103 包括辅电池组和第二控制系统， 第一控制系统控制主电池组对负载进行供电， 第二控制系统控制辅电池组对所述负载进行供 电；

第一控制系统和第二控制系统形成互锁控制， 以控制某一时刻只有主电池 组或只有辅电池组对所述负载进行供电。

本发明实施例提供的零时备电系统，通过将主 电池供电系统中的第一控制 系统和辅电池供电系统中的第二控制系统设置 为互锁控制结构，因而在主电池 供电系统工作时， 辅电池供电系统不工作， 且辅电池供电系统工作时， 主电池 供电系统不会充电， 主电池组和辅电池组之间不会发生相互充放电 的现象， 且 避免了电池组并联使用的组间环流问题。 实施例 2

参见图 5和图 6， 本发明实施例提供了一种零时备电系统， 所述零时备电 系统包括： 负载 201、 主电池供电系统 202和辅电池供电系统 203，

主电池供电系统 202包括主电池组 2021和第一控制系统 2022， 辅电池供 电系统 203包括辅电池组 2031和第二控制系统 2032， 第一控制系统控制主电 池组对负载进行供电，第二控制系统控制辅电 池组对负载进行供电，第一控制 系统和第二控制系统形成互锁控制，以控制某 一时刻只有主电池组对负载进行 供电或只有辅电池组对负载进行供电。 具体地， 主电池供电系统还包括第一单向放电电路 2023， 辅电池供电系 统还包括第二单向放电电路 2033， 且第一控制系统 2022与第一单向放电电路 2023并联连接， 第二控制系统 2032与第二单向放电电路 2033并联连接， 第 一单向放电电路 2023和第二单向放电电路 2033中均设有单向放电器件。

主电池组 2021的输出端连接第一单向放电电路 2023的输入端，第一单向 放电电路 2023的输出端连接负载 201的一端和第二单向放电电路 2033的输出 端，第二单向放电电路 2033的输入端连接辅电池组 2031的输出端； 主电池组 2021的另一输出端连接负载 201的另一端和辅电池组 2031的另一输出端。

本实施例中， 主电池组的放电截止电压要求大于辅电池组的 放电启动电 压， 本发明实施例不对具体的实现方式进行限定， 实际应用中， 参见图 7， 可 以设置主电池供电系统中的主电池为 N支电芯串联，设置辅电池供电系统中的 辅电池组为 N-1或者 N-2或 M支电池串联，辅电池组串联节数比主电池组� �体 少多少节根据电池规格和具体应用情况而定， N、 M为自然数， N大于 M, 以实 现主电池组的放电截止电压大于辅电池组的放 电启动电压。 参见图 8， 也可以 设置主电池组和辅电池组串联节数相同，但是 第一单向放电电路中设有的单向 放电器件的个数小于第二单向放电电路中设有 的单向放电器件的个数，以实现 主电池组的放电截止电压大于辅电池组的放电 启动电压。

其中， 本发明实施例中的单向放电器件可以为二极管 或为 SCR ( Si l icon Control led Rectifier， 晶闸管 ) 或 IGBT ( Insulated Gate Bipolar Transistor , 绝缘栅双极型晶体管）等， 本发明实施例不对单向放电器件的实 现方式进行限定。

具体地， 第一控制系统至少包括第一控制器， 第一控制器包括线圈、 主触 点和辅触点三部分，第二控制系统至少包括第 二控制器， 第二控制器同样包括 线圈、 主触点和辅触点三部分， 线圈一旦上电， 主触点和辅触点由常开状态变 为常闭状态， 常闭状态变为常开状态。

其中，第一控制器和第二控制器的各部分的具 体连接方式为，第一控制器 的主触点与第一控制器的线圈对应设置，第一 控制器的辅触点连接第二控制器 的线圈； 第二控制器的主触点与第二控制器的线圈对应 设置，第二控制器的辅 触点连接第一控制器的线圈。 本发明实施例中第一控制器的主触点和第二控 制器的主触点设置为常开 状态， 第一控制系统的辅触点和第二控制系统的辅触 点设置为常闭状态。

第一控制系统控制第一控制器的工作状态，初 始化时第一控制器的主触点 断开， 第一控制器的辅触点闭合， 第一控制器的单向放电器件打开， 第二控制 系统控制第二控制器的工作状态，初始化时第 二控制器的主触点断开， 第二控 制器的辅触点闭合，第二控制器的单向放电器 件打开，当负载的供电电源断电， 第一控制系统通过第一控制系统的单向放电器 件自动实现对负载的零时供电， 然后第一控制系统控制第一控制器上电，控制 第一控制器的主触点由常开状态 变为闭合状态， 主电池组开始放电， 给负载进行备电， 主电池组放电过程中， 主电池组的电压在正常范围内逐渐减小，但由 于主电池组的放电截止电压大于 辅电池组的放电启动电压，所以辅电池组不工 作。 当主电池组的电压减小到辅 电池组的放电启动电压时，第二控制系统通过 第二控制系统的单向放电器件自 动实现对负载的零时供电， 然后先断开第一控制器的主触点， 再打开第二控制 器的主触点， 实现了辅电池组零时备电。

另外，在辅电池组放电的过程中， 由于主电池供电系统中设置了与主电池 组串联连接的第一单向放电电路， 且第一控制器的主触点断开， 辅电池组不会 对主电池组进行充电。

因此， 本方案在备电时， 首先由主电池组进行备电， 当主电池组的放电截 止电压值小于辅电池组的放电启动电压时，第 二控制系统控制辅电池组进行放 电， 且主电池组停止放电， 实现零时供电的同时， 不会发生电池组之间的相互 充电。

作为上述实施方式的优选， 本发明实施例还可以在辅电池组放电的过程 中， 在负载上并联设置一个外接电源， 利用外接电源对主电池组进行充电， 在 预设的一段时间后，第二控制器系统第二控制 器断开， 即控制第二控制器的主 触点断开，并控制第二控制电路连接的第一控 制器的辅触点由断开状态变为闭 合状态， 辅电池组停止供电， 由于互锁， 第二控制器的辅触点由闭合状态变为 断开状态， 主电池组进行供电， 从而延长了备电时间。

作为上述实施方式的优选， 当单向放电器件为 SCR或 IGBT时， 第一控制 系统还会给主电池供电系统中的 SCR或 IGBT发送控制信号， 使 SCR或 IGBT 导通， 同理， 第二控制回路也会给辅电池供电系统中的 SCR或 IGBT发送控制 信号， 使 SCR或 IGBT导通。

另外， 当前锂动力电池凭借其自身特有优势正在储能 、 零时备电、 油电混合循环应用 等场景中大规模应用开来。 在大功率应用中， 首先需要单体电芯串联组成电池组来提高供 电电压，然后电池组再并联来提高供电电流。 由电池管理系统（Battery Management System, BMS) 对每一个串联电池组进行监控管理。 锂电池组和 BMS共同组成锂电模块。

本发明实施例中的主电池组中的每一个主电池 连接一个 BMS, 每一个 BMS 用于控制与主电池串联连接的开关的断开或闭 合。 具体地， BMS采集单支电池 组的电压、 电流和温度等信息， 并将该信息上报第一控制系统， 第一控制系统 根据接收到的信息向 BMS下发命令，以控制该 BMS管理的主电池的断开或闭合。

本发明实施例中，主电池组中的各个主电池的 属性可以相同，也可以不同。 若主电池组中的各主电池的属性不同时，在同 一时刻， 各个主电池连接的各个

BMS向主控制回路上报的信息不同， 主控制回路会根据各个 BMS上报的信息逐 个时间段下发命令， 使各个主电池连接的开关逐个闭合。若主电池 组中各个主 电池的属性相同时，在同一时刻， 各个主电池连接的各个 BMS向主控制回路上 报的信息相同，主控制回路会根据各个 BMS上报的信息向各 BMS同时下发命令， 使各个主电池连接的开关同时闭合。

本发明实施例提供的零时备电系统，通过将主 电池供电系统中的第一控制 系统和辅电池供电系统中的第二控制系统设置 为互锁控制结构，因而在主电池 供电系统工作时， 辅电池供电系统不工作， 且辅电池供电系统工作时， 主电池 供电系统不会充电， 主电池组和辅电池组之间不会发生相互充放电 的现象， 且 避免了电池组并联使用的组间环流问题。 实施例 3

参见图 9， 本发明实施例还提供了一种零时备电方法， 所述方法包括： 歩骤 301 : 主电池供电系统对负载供电， 并触发辅电池供电系统不工作， 主电池供电系统包括主电池组和与主电池组连 接的第一控制系统，辅电池供电 系统包括辅电池组、与辅电池组连接的第二控 制系统和与第二控制系统并联的 第二单向放电电路；

歩骤 302: 当主电池组的放电截止电压小于辅电池组的放 电启动电压时， 辅电池组对负载进行供电， 并触发主电池供电系统停止供电。 其中， 辅电池组对负载进行供电， 并触发主电池组停止供电， 具体包括： 辅电池供电系统中的辅电池组通过第二单向放 电电路对负载进行供电，并 向主电池供电系统中的第一控制系统发送命令 ，使第一控制系统中的控制器断 开， 触发主电池组停止供电。

其中， 触发主电池组停止供电之后， 方法还包括：

辅电池供电系统中的第二控制系统控制第二控 制系统中的控制器闭合，使 辅电池供电系统中的辅电池组直接对负载进行 供电。

本发明实施例提供的方法，通过将主电池供电 系统中的第一控制系统和辅 电池供电系统中的第二控制系统设置为互锁控 制结构，因而在主电池供电系统 工作时， 辅电池供电系统不工作， 且辅电池供电系统工作时， 主电池供电系统 不会充电， 主电池组和辅电池组之间不会发生相互充放电 的现象， 且避免了电 池组并联使用的组间环流问题。

本实施例提供的方法， 具体可以与装置实施例属于同一构思， 其具体实现 过程详见装置实施例， 这里不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例 的全部或部分歩骤可以通 过硬件来完成， 也可以通过程序来指令相关的硬件完成， 所述的程序可以存储 于一种计算机可读存储介质中， 上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘 或光盘等。 以上所述仅为本发明的较佳实施例， 并不用以限制本发明， 凡在本发明的 精神和原则之内， 所作的任何修改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本发明的 保护范围之内。