專利名稱：一種新型釩電池充放電控制柜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電池充放電控制柜，尤其是一種新型釩電池充放電控制柜。
背景技術(shù)：
太陽能對釩電池充電，正負(fù)電解液在電池內(nèi)的反應(yīng)堆發(fā)生電解反應(yīng)。由于釩電池 具有一定耐壓范圍，而太陽能輸出電壓隨光照強(qiáng)度變化可能很高，超過釩電池最高承受電 壓的充電電壓可破壞電池的反應(yīng)堆使正負(fù)電解液失去電解場所甚至破壞電解液的化學(xué)性 質(zhì)。市場現(xiàn)有控制柜并不能將跨度如此大的變化電壓穩(wěn)定控制在釩電池額定電壓附近，給 釩電池安全充電。當(dāng)釩電池電量過低時內(nèi)阻很小，充電開始瞬間電流可能很大對電池反應(yīng)堆以及電 解液會有破壞，現(xiàn)有控制柜不能對釩電池輸入電流的限流作用。同時，釩電池的輸出為直流電，而家用設(shè)備使用的是交流電，驅(qū)動電解液循環(huán)的磁 力泵也是用交流電。循環(huán)磁力泵在釩電池的充放電過程中發(fā)揮重要作用，它帶動電解液循 環(huán)流動，使得正負(fù)電解液在反應(yīng)堆中得到充分電解，從而體現(xiàn)釩電池性能優(yōu)越性。由于釩電池的端電壓過低時不能保證負(fù)載的正常運作，所以控制柜應(yīng)將釩電池最 低電壓控制在最低工作電壓以上。發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，本實用新型致力于實現(xiàn)釩電池充放電的優(yōu)化控制，提出了充電回路的 穩(wěn)壓限流和放電回路的逆變升壓的新的控制方法。根據(jù)本實用新型，提供了一種新型釩電池充放電控制柜。該控制柜包括充電回路 的控制裝置和放電回路的控制裝置，其特征在于所述充電回路的控制裝置包括穩(wěn)壓裝置和限流裝置；和所述放電回路的控制裝置包括逆變裝置和升壓裝置；所述穩(wěn)壓裝置包括一個齊納 管，并聯(lián)在釩電池的兩極，限流裝置包括限流電阻和電流繼電器，限流電阻和電流繼電器串 聯(lián)后并聯(lián)在釩電池的兩極；所述逆變裝置包括一個逆變器，升壓裝置包括轉(zhuǎn)換為220V通 用交流電的升壓變壓器。優(yōu)選地，上述充電回路的控制裝置還包括對穩(wěn)壓控制實效時超高電壓進(jìn)行檢測以 及報警處理的檢測裝置和報警裝置；和/或上述放電回路的控制裝置還包括檢測低于釩電池保護(hù)電壓的輸出電壓并在電壓 過低時斷開負(fù)載的檢測保護(hù)裝置。優(yōu)選地，上述放電回路的控制裝置還包括穩(wěn)壓模塊。本實用新型通過采用穩(wěn)壓限流和逆變升壓等控制，優(yōu)化了釩電池的充電回路和放 電回路的控制；同時，采用電子元件較少，硬件成本低。下面將參照附圖對本實用新型的具體實施方案進(jìn)行更詳細(xì)的說明，其中
圖1是本實用新型的控制原理結(jié)構(gòu)圖；圖2是本實用新型第一個實施例的穩(wěn)壓限流結(jié)構(gòu)圖；以及[0020]圖3是本實用新型第二個實施例的逆變升壓結(jié)構(gòu)圖。為了實現(xiàn)對釩電池的充電回路和放電回路的優(yōu)化控制，本實用新型提供了一種新 型釩電池充放電控制柜。接下來具體說明該控制柜。圖1示出本實用新型的控制原理結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，該釩電池充放電控制包括 充電回路的控制和放電回路的控制，其中具體實施方式
充電回路的控制為穩(wěn)壓和限流的控制；和/或放電回路的控制為逆變和/或升壓控制。太陽能在光照條件下產(chǎn)生電流，對釩電池進(jìn)行充電。在充電回路中，對充電電流進(jìn) 行穩(wěn)壓和限流的控制。另一方面，釩電池中的電能通過放電回路，對負(fù)載提供電能。在放電回路中，對放 電電流進(jìn)行逆變和/或升壓的控制。綜上所述，就可以基本實現(xiàn)對釩電池充放電的優(yōu)化控制，保障太陽能對釩電池充 電的安全性以及釩電池放電的多用途與便捷性。在明確控制原理的基礎(chǔ)上，也較容易得到充放電控制柜的裝置結(jié)構(gòu)關(guān)系。參照圖1可知，本實用新型釩電池充放電控制柜包括充電回路的控制裝置和放電 回路的控制裝置，其中充電回路的控制裝置包括穩(wěn)壓裝置和限流裝置；和/或放電回路的控制裝置包括逆變裝置和/或升壓裝置。圖2示出本實用新型第一個實施例的穩(wěn)壓限流結(jié)構(gòu)圖。如圖2所示，在該實施例 中充電回路的控制裝置包括穩(wěn)壓裝置和限流裝置。其中穩(wěn)壓裝置包括一個齊納管，并聯(lián)在 釩電池的兩極；限流裝置包括限流電阻和電流繼電器，限流電阻和電流繼電器串聯(lián)后并聯(lián) 在釩電池的兩極。在另一個實施例中，還可對太陽能產(chǎn)生的電流進(jìn)行分壓處理，也即在回路中串聯(lián) 一個分壓電阻，位置處于靠近太陽能的一端。穩(wěn)壓裝置和限流裝置的接入點分別在分壓電 阻的后端，穩(wěn)壓裝置和限流裝置對經(jīng)過分壓處理后的電壓和電流分別進(jìn)行穩(wěn)壓和限流。下面以額定功率(2. 5KW)和額定電流(55A)的40片單體的釩電池為例，具體說明 充電回路的控制裝置及其工作過程。由于釩電池單體端電壓最高不可超過1. 70V，40片單體構(gòu)成的反應(yīng)堆端電壓最高 不可超過68V，而在理想條件下該釩電池滿電狀態(tài)時端電壓為60V。為確保釩電池安全充 電，提高電解液轉(zhuǎn)換效率，需要進(jìn)行穩(wěn)壓控制。穩(wěn)壓控制采用穩(wěn)壓器將太陽能輸出變化的直流電控制在62-68V之間給釩電池充 電。在充電開始瞬間，電池堆電阻極小且瞬間電流會很大。為防止強(qiáng)電流對電池反應(yīng)堆的 破壞，控制器的限流控制裝置應(yīng)將電流控制在55A以內(nèi)；綜合考慮到回路中電壓及電流的 變化限制，這里穩(wěn)壓裝置采用齊納管進(jìn)行穩(wěn)壓。在充電回路并聯(lián)限流電阻和電流繼電器，當(dāng)充電電流在允許范圍內(nèi)時繼電器觸點 斷開限流電阻無電流流過，但當(dāng)充電電流超出允許值時繼電器觸點處于導(dǎo)通狀態(tài)接入限流 電阻，從而將充電電流控制在電池允許范圍內(nèi)。另外，在一個實施例中，充電回路的控制裝置還包括對穩(wěn)壓控制失效時的超高電壓進(jìn)行檢測以及報警處理的檢測裝置和報警裝置。檢測裝置包括一個電壓繼電器，報警裝 置包括一個蜂鳴裝置。其具體的情況在太陽能給釩電池充電回路附加一報警回路，蜂鳴報警器通過電 壓繼電器控制，如果穩(wěn)壓控制失效釩電池端電壓高于63V，電壓繼電器將接通蜂鳴裝置報 警。通過穩(wěn)壓限流電路以及蜂鳴報警裝置對充電回路的檢測與控制實現(xiàn)對釩電池進(jìn)行雙重 保護(hù)。圖3示出本實用新型第二個實施例的逆變升壓結(jié)構(gòu)圖。如圖3所示，在該實施例 中放電回路的控制裝置包括逆變裝置和/或升壓裝置。其中，逆變裝置包括一個逆變器，升 壓裝置包括轉(zhuǎn)換為220V通用交流電的升壓變壓器。在該實施例中，逆變器為橋式逆變器，其結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)約設(shè)計成本。對釩電池輸出 的直流電先經(jīng)過逆變處理，然后進(jìn)行升壓，以提供給負(fù)載使用。在另一個實施例中，放電回路的控制裝置還包括控制釩電池正負(fù)電解液循環(huán)的磁 力泵。其連接在升壓裝置的負(fù)載端，并通過連接在放電回路中的電壓繼電器(KMl)實時控 制其工作。在又一個實施例中，放電回路的控制裝置還包括檢測低于釩電池保護(hù)電壓的輸出 電壓并在電壓過低時斷開負(fù)載的檢測保護(hù)裝置。其主要包括一個串聯(lián)在放電回路中的電壓 繼電器(KM2)，對逆變裝置的輸出端進(jìn)行實時控制，放電回路中電壓過低時便斷開負(fù)載，對 釩電池進(jìn)行有效保護(hù)。進(jìn)一步地，在一個實施例中，可對放電回路的逆變裝置的輸入由一個分壓電阻經(jīng) 過分壓，然后再由LM2575HV系列集成芯片構(gòu)成的穩(wěn)壓模塊進(jìn)行穩(wěn)壓處理后給逆變裝置提 供輸入，可有效減小輸入電壓的波動。接下來，詳細(xì)說明放電回路的控制裝置及其工作過程。釩電池輸出直流電經(jīng)全橋逆變模塊轉(zhuǎn)換成交流電，此時輸出的交流電電壓等于電 池輸出電壓，此電壓值變化范圍在32V到63V之間，通過齊納管穩(wěn)壓器將這一變化的電壓穩(wěn) 壓，再通過一升壓變壓器將電池的輸出電壓最終轉(zhuǎn)化成為220V交流電供給磁力泵及負(fù)載。因為電池的能量來源主要為正負(fù)電解液在反應(yīng)堆中發(fā)生電解反應(yīng)產(chǎn)生電流，所以 本實用新型放電回路的控制裝置還需在電池輸出電壓低于60V時，由電壓繼電器(KMl)檢 測電池輸出電壓低于60V自動接通磁力泵帶動正負(fù)電解液循環(huán)使之在反應(yīng)堆中電解給電 池充電，當(dāng)電池端電壓高于63V時電壓繼電器(KMl)自動斷開磁力泵回路，磁力泵停止工 作。當(dāng)電池輸出電壓大于32V時，電壓經(jīng)逆變后供給負(fù)載，若電池輸出電壓低于 32V(即低于電池的保護(hù)電壓)電壓繼電器(KM2)自動斷開用電負(fù)載，電池不再輸出給負(fù)載， 從而起到保護(hù)電池的作用。綜上各實施例可知，本實用新型電路簡單易于控制，電子元器件數(shù)量較少，成本 低，能更好的提高電池的利用率，保證電池使用壽命。以上對本實用新型的具體描述旨在說明具體實施方案的實現(xiàn)方式，不能理解為是 對本實用新型的限制。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在本實用新型的教導(dǎo)下，可以在詳述的實施方 案的基礎(chǔ)上做出各種變體，這些變體均應(yīng)包含在本實用新型的構(gòu)思之內(nèi)。本實用新型所要 求保護(hù)的范圍僅由所述的權(quán)利要求書進(jìn)行限制。
權(quán)利要求一種新型釩電池充放電控制柜，包括充電回路的控制裝置和放電回路的控制裝置，其特征在于所述充電回路的控制裝置包括穩(wěn)壓裝置和限流裝置；和所述放電回路的控制裝置包括逆變裝置和升壓裝置；所述穩(wěn)壓裝置包括一個齊納管，并聯(lián)在釩電池的兩極，限流裝置包括限流電阻和電流繼電器，限流電阻和電流繼電器串聯(lián)后并聯(lián)在釩電池的兩極；所述逆變裝置包括一個逆變器，升壓裝置包括轉(zhuǎn)換為220V通用交流電的升壓變壓器。
2.如權(quán)利要求1所述的釩電池充放電控制柜，其特征在于還包括控制釩電池正負(fù)電解液循環(huán)的磁力泵。
3.如權(quán)利要求1或2所述的釩電池充放電控制柜，其特征在于所述放電回路的控制裝置還包括穩(wěn)壓模塊。
4.如權(quán)利要求1或2所述的釩電池充放電控制柜，其特征在于所述充電回路的控制裝置還包括對穩(wěn)壓控制失效時超高電壓進(jìn)行檢測以及報警處理 的檢測裝置和報警裝置；和/或所述放電回路的控制裝置還包括檢測低于釩電池保護(hù)電壓的輸出電壓并在電壓過低 時斷開負(fù)載的檢測保護(hù)裝置。
專利摘要本實用新型披露了一種新型釩電池充放電控制柜。該釩電池充放電控制柜包括充電回路的控制裝置和放電回路的控制裝置，其中充電回路的控制裝置包括穩(wěn)壓裝置和限流裝置；和/或，放電回路的控制裝置包括逆變裝置和/或升壓裝置。本實用新型集穩(wěn)壓限流和逆變升壓控制于一身，有效保護(hù)釩電池的使用安全，并實現(xiàn)了實時和智能的優(yōu)化控制。
文檔編號H02J7/00GK201708554SQ20092002596
公開日2011年1月12日 申請日期2009年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月27日
發(fā)明者萬紅橋, 劉延剛, 劉金山, 唐建妮, 張建國, 湯建, 薛太白, 韓麗娜 申請人:青島武曉集團(tuán)有限公司