一种钒电池充放电控制柜

摘要

本发明披露了一种钒电池充放电控制方法及其充放电控制柜。该钒电池充放电控制柜包括充电回路的控制装置和放电回路的控制装置，其中：充电回路的控制装置包括稳压装置和限流装置；和/或，放电回路的控制装置包括逆变装置和/或升压装置。本发明集稳压限流和逆变升压控制于一身，有效保护钒电池的使用安全，并实现了实时和智能的优化控制。

权利要求

1.一种钒电池充放电控制柜，包括充电回路的控制装置和放电回路的控制装置，其特征在于：

所述充电回路的控制装置包括稳压装置和限流装置；和

所述放电回路的控制装置包括逆变装置和升压装置；还包括控制钒电池正负电解液循环的磁力泵；所述充电回路的稳压装置包括一个齐纳管，所述充电回路的限流装置包括限流电阻和电流继电器；所述放电回路的逆变装置包括一个逆变器，所述放电回路的升压装置包括转换为220V通用交流电的升压变压器；所述充电回路的控制装置还包括对稳压控制失效时超高电压进行检测以及报警处理的检测装置和报警装置，和所述放电回路的控制装置还包括检测低于钒电池保护电压的输出电压并在电压过低时断开负载的检测保护装置；在上述充电回路中串联一个分压电阻，上述稳压装置和限流装置的接入点分别在分压电阻的后端，稳压装置和限流装置对经过分压处理后的电压和电流分别进行稳压和限流。

说明书

一种钒电池充放电控制柜

技术领域

[0001] 本发明涉及一种电池充放电控制方法及其充放电控制柜，尤其是一种钒电池充放电控制方法及其充放电控制柜。

背景技术

[0002] 太阳能对钒电池充电，正负电解液在电池内的反应堆发生电解反应。 由于钒电池具有一定耐压范围，而太阳能输出电压随光照强度变化可能很高，超过钒电池最高承受电压的充电电压可破坏电池的反应堆使正负电解液失去电解场所甚至破坏电解液的化学性质。 市场现有控制柜并不能将跨度如此大的变化电压稳定控制在钒电池额定电压附近，给钒电池安全充电。

[0003] 当钒电池电量过低时内阻很小，充电开始瞬间电流可能很大对电池反应堆以及电解液会有破坏，现有控制柜不能对钒电池输入电流的限流作用。

[0004] 同时，钒电池的输出为直流电，而家用设备使用的是交流电，驱动电解液循环的磁力泵也是用交流电。 循环磁力泵在钒电池的充放电过程中发挥重要作用，它带动电解液循环流动，使得正负电解液在反应堆中得到充分电解，从而体现钒电池性能优越性。

[0005] 由于钒电池的端电压过低时不能保证负载的正常运作，所以控制柜应将钒电池最低电压控制在最低工作电压以上。

发明内容

[0006] 有鉴于此，本发明致力于实现钒电池充放电的优化控制，提出了充电回路的稳压限流和放电回路的逆变升压的新的控制方法。

[0007] 根据本发明的第一方面，提供了一种钒电池充放电控制方法。 该方法包括充电回路的控制和放电回路的控制，其特征在于：

[0008] 充电回路的控制为稳压和限流的控制；和/或

[0009] 放电回路的控制为逆变和/或升压控制。

[0010] 优选地，所述充电回路的稳压控制是把太阳能输出的不稳定的直流电稳压控制为符合钒电池充电要求的直流电；和/或

[0011] 所述充电回路的限流控制为把充电电流控制在钒电池允许的范围内。 [0012] 优选地，所述充电回路的控制还包括对稳压控制失效时超高电压进行检测以及报警处理；和/或

[0013] 所述放电回路的控制还包括检测低于钒电池保护电压的输出电压并在电压过低时断开负载。

[0014] 根据本发明的第二方面，提供了一种钒电池充放电控制柜。 该控制柜包括充电回路的控制装置和放电回路的控制装置，其特征在于：

[0015] 所述充电回路的控制装置包括稳压装置和限流装置；和/或

[0016] 所述放电回路的控制装置包括逆变装置和/或升压装置。

[0017] 优选地，所述充电回路的稳压装置包括一个齐纳管；和/或

[0018] 所述充电回路的限流装置包括限流电阻和电流继电器。

[0019] 优选地，所述充电回路的控制装置还包括对稳压控制实效时超高电压进行检测以及报警处理的检测装置和报警装置；和/或

[0020] 所述放电回路的控制装置还包括检测低于钒电池保护电压的输出电压并在电压过低时断开负载的检测保护装置。

[0021] 本发明通过采用稳压限流和逆变升压等控制，优化了钒电池的充电回路和放电回路的控制；同时，采用电子元件较少，硬件成本低。

附图说明

[0022] 下面将参照附图对本发明的具体实施方案进行更详细的说明，其中： [0023] 图1是本发明的控制原理结构图；

[0024] 图2是本发明第一个实施例的稳压限流结构图；以及

[0025] 图3是本发明第二个实施例的逆变升压结构图。

具体实施方式

[0026] 为了实现对钒电池的充电回路和放电回路的优化控制，本发明提供了一种钒电池充放电控制方法及其充放电控制柜。 接下来具体说明 该控制方法及其控制柜。 [0027] 图1示出本发明的控制原理结构图。 如图1所示，该钒电池充放电控制方法包括充电回路的控制和放电回路的控制，其中：

[0028] 充电回路的控制为稳压和限流的控制；和/或

[0029] 放电回路的控制为逆变和/或升压控制。

[0030] 太阳能在光照条件下产生电流，对钒电池进行充电。 在充电回路中，对充电电流进行稳压和限流的控制。

[0031] 另一方面，钒电池中的电能通过放电回路，对负载提供电能。 在放电回路中，对放电电流进行逆变和/或升压的控制。

[0032] 综上所述，就可以基本实现对钒电池充放电的优化控制，保障太阳能对钒电池充电的安全性以及钒电池放电的多用途与便捷性。

[0033] 在明确控制原理的基础上，也较容易得到充放电控制柜的装置结构关系。 [0034] 参照图1可知，本发明钒电池充放电控制柜包括充电回路的控制装置和放电回路的控制装置，其中：

[0035] 充电回路的控制装置包括稳压装置和限流装置；和/或

[0036] 放电回路的控制装置包括逆变装置和/或升压装置。

[0037] 图2示出本发明第一个实施例的稳压限流结构图。 如图2所示，在该实施例中充电回路的控制装置包括稳压装置和限流装置。 其中稳压装置包括一个齐纳管，并联在钒电池的两极；限流装置包括限流电阻和电流继电器，限流电阻和电流继电器串联后并联在钒电池的两极。

[0038] 在另一个实施例中，还可对太阳能产生的电流进行分压处理，也即在回路中串联一个分压电阻，位置处于靠近太阳能的一端。 稳压装置和限流装置的接入点分别在分压电阻的后端，稳压装置和限流装置对经过分压处理后的电压和电流分别进行稳压和限流。

[0039] 下面以额定功率(2.5KW)和额定电流(55A)的40片单体的钒电池为例，具体说明充电回路的控制装置及其工作过程。

[0040] 由于钒电池单体端电压最高不可超过1.70V，40片单体构成的反应堆端电压最高不可超过68V，而在理想条件下该钒电池满电状态时端电压为60V。 为确保钒电池安全充电，提高电解液转换效率，需要进行稳压控制。

[0041] 稳压控制采用稳压器将太阳能输出变化的直流电控制在62-63V之间给钒电池充电。在充电开始瞬间，电池堆电阻极小且瞬间电流会 很大。为防止强电流对电池反应堆的破坏，控制器的限流控制装置应将电流控制在55A以内；综合考虑到回路中电压及电流的变化限制，这里稳压装置采用齐纳管进行稳压。

[0042] 在充电回路并联限流电阻和电流继电器，当充电电流在允许范围内时继电器触点断开限流电阻无电流流过，但当充电电流超出允许值时继电器触点处于导通状态接入限流电阻，从而将充电电流控制在电池允许范围内。

[0043] 另外，在一个实施例中，充电回路的控制装置还包括对稳压控制失效时的超高电压进行检测以及报警处理的检测装置和报警装置。 检测装置包括一个电压继电器，报警装置包括一个蜂鸣装置。

[0044] 其具体的情况：在太阳能给钒电池充电回路附加一报警回路，蜂鸣报警器通过电压继电器控制，如果稳压控制失效钒电池端电压高于63V，电压继电器将接通蜂鸣装置报警。 通过稳压限流电路以及蜂鸣报警装置对充电回路的检测与控制实现对钒电池进行双重保护。

[0045] 图3示出本发明第二个实施例的逆变升压结构图。 如图3所示，在该实施例中放电回路的控制装置包括逆变装置和/或升压装置。 其中，逆变装置包括一个逆变器，升压装置包括转换为220V通用交流电的升压变压器。

[0046] 在该实施例中，逆变器为桥式逆变器，其结构简单，节约设计成本。 对钒电池输出的直流电先经过逆变处理，然后进行升压，以提供给负载使用。 [0047] 在另一个实施例中，放电回路的控制装置还包括控制钒电池正负电解液循环的磁力泵。其连接在升压装置的负载端，并通过连接在放电回路中的电压继电器(KM1)实时控制其工作。

[0048] 在又一个实施例中，放电回路的控制装置还包括检测低于钒电池保护电压的输出电压并在电压过低时断开负载的检测保护装置。 其主要包括一个串联在放电回路中的电压继电器(KM2)，对逆变装置的输出端进行实时控制，放电回路中电压过低时便断开负载，对钒电池进行有效保护。

[0049] 进一步地，在一个实施例中，可对放电回路的逆变装置的输入由一个分压电阻经过分压，然后再由一个齐纳管进行稳压处理后给逆变装置提供输入，可有效减小输入电压的波动。

[0050] 接下来，详细说明放电回路的控制装置及其工作过程。

[0051] 钒电池输出直流电经全桥逆变模块转换成交流电，此时输出的交 流电电压等于电池输出电压，此电压值变化范围在32V到63V之间，通过齐纳管稳压器将这一变化的电压稳压，再通过一升压变压器将电池的输出电压最终转化成为220V交流电供给磁力泵及负载。

[0052] 因为电池的能量来源主要为正负电解液在反应堆中发生电解反应产生电流，所以本发明放电回路的控制装置还需在电池输出电压低于60V时，由电压继电器(KM1)检测电池输出电压低于60V自动接通磁力泵带动正负电解液循环使之在反应堆中电解给电池充电，当电池端电压高于63V时电压继电器(KM1)自动断开磁力泵回路，磁力泵停止工作。

[0053] 当电池输出电压大于32V时，电压经逆变后供给负载，若电池输出电压低于32V(即低于电池的保护电压)电压继电器(KM2)自动断开用电负载，电池不再输出给负载，从而起到保护电池的作用。

[0054] 综上各实施例可知，本发明电路简单易于控制，电子元器件数量较少，成本低，能更好的提高电池的利用率，保证电池使用寿命。

[0055] 以上对本发明的具体描述旨在说明具体实施方案的实现方式，不能理解为是对本发明的限制。 本领域普通技术人员在本发明的教导下，可以在详述的实施方案的基础上做出各种变体，这些变体均应包含在本发明的构思之内。 本发明所要求保护的范围仅由所述的权利要求书进行限制。