專(zhuān)利名稱：一種釩電池充放電控制方法及其充放電控制柜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電池充放電控制方法及其充放電控制拒，尤其是 一種釩電池充放電控制方法及其充放電控制拒。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能對(duì)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(yáng)能輸出電壓隨光照強(qiáng)度變 化可能很高，超過(guò)釩電池最高承受電壓的充電電壓可石皮壞電池的反應(yīng) 堆使正負(fù)電解液失去電解場(chǎng)所甚至破壞電解液的化學(xué)性質(zhì)。市場(chǎng)現(xiàn)有 控制拒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(guò)低時(shí)內(nèi)阻很小，充電開(kāi)始瞬間電流可能很大對(duì)電
池反應(yīng)堆以及電解液會(huì)有^C壞，現(xiàn)有控制拒不能對(duì)釩電池輸入電流的 限流作用。
同時(shí)，釩電池的輸出為直流電，而家用i殳備4吏用的是交流電，驅(qū) 動(dòng)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i丈電 過(guò)程中發(fā)揮重要作用，它帶動(dòng)電解液循環(huán)流動(dòng)，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(guò)低時(shí)不能保證負(fù)載的正常運(yùn)作，所以控制 根應(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
有筌于此，本發(fā)明致力于實(shí)現(xiàn)釩電池充放電的優(yōu)化控制，提出了 充電回路的穩(wěn)壓限流和力文電回路的逆變升壓的新的控制方法。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種釩電池充;^文電控制方法。該 方法包括充電回路的控制和放電回路的控制，其特征在于
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。
優(yōu)選地，所述充電回路的穩(wěn)壓控制是把太陽(yáng)能輸出的不穩(wěn)定的直
流電穩(wěn)壓控制為符合釩電池充電要求的直流電；和/或
所述充電回路的限流控制為把充電電流控制在釩電池允許的范圍內(nèi)。
優(yōu)選地，所述充電回路的控制還包括對(duì)穩(wěn)壓控制失效時(shí)超高電壓 進(jìn)行檢測(cè)以及報(bào)警處理；和/或
所述放電回路的控制還包括檢測(cè)低于釩電池保護(hù)電壓的輸出電壓 并在電壓過(guò)低時(shí)斷開(kāi)負(fù)載。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種釩電池充》文電控制拒。該控 制拒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/或 所述放電回路的控制裝置包括逆變裝置和/或升壓裝置。 優(yōu)選地，所述充電回路的穩(wěn)壓裝置包括一個(gè)齊納管；和/或 所述充電回路的限流裝置包括限流電阻和電流繼電器。 優(yōu)選地，所述充電回路的控制裝置還包括對(duì)穩(wěn)壓控制實(shí)效時(shí)超高 電壓進(jìn)行檢測(cè)以及報(bào)警處理的檢測(cè)裝置和報(bào)警裝置；和/或
所述放電回路的控制裝置還包括檢測(cè)低于釩電池保護(hù)電壓的輸出 電壓并在電壓過(guò)低時(shí)斷開(kāi)負(fù)載的檢測(cè)保護(hù)裝置。
本發(fā)明通過(guò)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(shí)，采用電子元件較少，硬件成本低。


下面將參照附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方案進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明，其
中
圖l是本發(fā)明的控制原理結(jié)構(gòu)圖2是本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的穩(wěn)壓限流結(jié)構(gòu)圖；以及
圖3是本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例的逆變升壓結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
為了實(shí)現(xiàn)對(duì)釩電池的充電回路和放電回路的優(yōu)化控制，本發(fā)明提 供了一種釩電池充放電控制方法及其充放電控制拒。接下來(lái)具體說(shuō)明該控制方法及其控制拒。
圖1示出本發(fā)明的控制原理結(jié)構(gòu)圖。如圖l所示，該釩電池充放
電控制方法包括充電回路的控制和放電回路的控制，其中 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(yáng)能在光照條件下產(chǎn)生電流，對(duì)釩電池進(jìn)行充電。在充電回路 中，對(duì)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(guò)放電回路，對(duì)負(fù)載提供電能。在 放電回路中，對(duì)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(shí)現(xiàn)對(duì)釩電池充放電的優(yōu)化控制，保障太 陽(yáng)能對(duì)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拒的裝置結(jié) 構(gòu)關(guān)系。
參照?qǐng)Dl可知，本發(fā)明釩電池充放電控制拒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示出本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的穩(wěn)壓限流結(jié)構(gòu)圖。如圖2所示， 在該實(shí)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(gè)齊納管，并聯(lián)在釩電池的兩^f及；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(gè)實(shí)施例中，還可對(duì)太陽(yáng)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(gè)分壓電阻，位置處于靠近太陽(yáng)能的一端。穩(wěn)壓裝 置和限流裝置的接入點(diǎn)分別在分壓電阻的后端，穩(wěn)壓裝置和限流裝置 對(duì)經(jīng)過(guò)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(shuō)明充電回路的控制裝置及其工作過(guò)程。
由于釩電池單體端電壓最高不可超過(guò)1. 70V, 40片單體構(gòu)成的反 應(yīng)堆端電壓最高不可超過(guò)68V,而在理想條件下該釩電池滿電狀態(tài)時(shí) 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(yáng)能輸出變化的直流電控制在62—63V 之間給釩電池充電。在充電開(kāi)始瞬間，電池堆電阻4及小且瞬間電流會(huì)
6很大。為防止強(qiáng)電流對(duì)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(shí)繼電器觸點(diǎn)斷開(kāi)限流電阻無(wú)電流流過(guò)，但當(dāng)充電電流超出允許值 時(shí)繼電器觸點(diǎn)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(gè)實(shí)施例中，充電回路的控制裝置還包括對(duì)穩(wěn)壓控制 失效時(shí)的超高電壓進(jìn)行檢測(cè)以及報(bào)警處理的檢測(cè)裝置和報(bào)警裝置。檢 測(cè)裝置包括一個(gè)電壓繼電器，報(bào)警裝置包括一個(gè)蜂鳴裝置。
其具體的情況在太陽(yáng)能給釩電池充電回路附加一報(bào)警回路，蜂 鳴報(bào)警器通過(guò)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(bào)警。通過(guò)穩(wěn)壓限流電路以及蜂鳴報(bào) 警裝置對(duì)充電回路的才企測(cè)與控制實(shí)現(xiàn)對(duì)釩電池進(jìn)行雙重保護(hù)。
圖3示出本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例的逆變升壓結(jié)構(gòu)圖。如圖3所示， 在該實(shí)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(gè)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(shí)施例中，逆變器為橋式逆變器，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，節(jié)約設(shè)計(jì)成 本。對(duì)釩電池輸出的直流電先經(jīng)過(guò)逆變處理，然后進(jìn)行升壓，以提供 給負(fù)載使用。
在另 一 個(gè)實(shí)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(guò)連接在放 電回路中的電壓繼電器(KM1)實(shí)時(shí)控制其工作。
在又一個(gè)實(shí)施例中，放電回路的控制裝置還包括檢測(cè)低于釩電池 保護(hù)電壓的輸出電壓并在電壓過(guò)低時(shí)斷開(kāi)負(fù)載的檢測(cè)保護(hù)裝置。其主 要包括一個(gè)串聯(lián)在放電回路中的電壓繼電器(KM2),對(duì)逆變裝置的輸 出端進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，放電回路中電壓過(guò)低時(shí)便斷開(kāi)負(fù)載，對(duì)釩電池進(jìn) 行有效保護(hù)。
進(jìn)一步地，在一個(gè)實(shí)施例中，可對(duì)放電回路的逆變裝置的輸入由 一個(gè)分壓電阻經(jīng)過(guò)分壓，然后再由一個(gè)齊納管進(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(dòng)。
接下來(lái)，詳細(xì)說(shuō)明放電回路的控制裝置及其工作過(guò)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(shí)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(guò)齊納管穩(wěn)壓器將這一變化的電壓穩(wěn)壓，再通過(guò)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?yàn)殡姵氐哪芰縼?lái)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，所以本發(fā)明放電回路的控制裝置還需在電池輸出電壓低于 60V時(shí)，由電壓繼電器(KM1);險(xiǎn)測(cè)電池輸出電壓j氐于60V自動(dòng)接通石茲 力泵帶動(dòng)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(shí)電壓繼電器(KM1)自動(dòng)斷開(kāi)》茲力泵回路，磁力泵停止 工作。
當(dāng)電池輸出電壓大于32V時(shí)，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(dòng)斷 開(kāi)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(shí)施例可知，本發(fā)明電路簡(jiǎn)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(duì)本發(fā)明的具體描述旨在說(shuō)明具體實(shí)施方案的實(shí)現(xiàn)方式，不 能理解為是對(duì)本發(fā)明的限制。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在本發(fā)明的教導(dǎo)下， 可以在詳述的實(shí)施方案的基礎(chǔ)上做出各種變體，這些變體均應(yīng)包含在 本發(fā)明的構(gòu)思之內(nèi)。本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍僅由所述的權(quán)利要求書(shū) 進(jìn)行限制。
權(quán)利要求
1.一種釩電池充放電控制方法，包括充電回路的控制和放電回路的控制，其特征在于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。
2. 如權(quán)利要求1所述的釩電池充放電控制方法，其特征在于 所述放電回路的控制還包括對(duì)釩電池正負(fù)電解液的循環(huán)進(jìn)行控制。
3. 如權(quán)利要求2所述的釩電池充放電控制方法，其特征在于所述充電回路的穩(wěn)壓控制是把太陽(yáng)能輸出的不穩(wěn)定的直流電穩(wěn)壓 控制為符合釩電池充電要求的直流電；和/或所述充電回路的限流控制為把充電電流控制在釩電池允許的范圍內(nèi)。
4. 如權(quán)利要求2所述的釩電池充放電控制方法，其特征在于 所述放電回路的升壓控制是對(duì)釩電池輸出的直流電經(jīng)過(guò)逆變轉(zhuǎn)換后升壓為220V的通用交流電。
5. 如權(quán)利要求l至4任一項(xiàng)所述的釩電池充放電控制方法，其特 征在于所述充電回路的控制還包括對(duì)穩(wěn)壓控制失效時(shí)超高電壓進(jìn)行檢測(cè) 以及報(bào)警處理；和/或所述放電回路的控制還包括檢測(cè)低于釩電池保護(hù)電壓的輸出電壓 并在電壓過(guò)低時(shí)斷開(kāi)負(fù)載。
6. —種釩電池充》文電控制拒，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/或所述放電回路的控制裝置包括逆變裝置和/或升壓裝置。
7. 如權(quán)利要求6所述的釩電池充放電控制拒，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。
8. 如權(quán)利要求7所述的釩電池充放電控制拒，其特征在于 所述充電回路的穩(wěn)壓裝置包括一個(gè)齊納管；和/或所述充電回路的限流裝置包括限流電阻和電流繼電器。
9. 如權(quán)利要求7所述的釩電池充放電控制拒，其特征在于 所述放電回路的逆變裝置包括一個(gè)逆變器；和/或 所述放電回路的升壓裝置包括轉(zhuǎn)換為220V通用交流電的升壓變壓器。
10. 如;f又利要求6至9任一項(xiàng)所述的釩電池充i文電控制拒，其特 征在于所述充電回路的控制裝置還包括對(duì)穩(wěn)壓控制失效時(shí)超高電壓進(jìn)行 檢測(cè)以及報(bào)警處理的檢測(cè)裝置和報(bào)警裝置；和/或所述放電回路的控制裝置還包括檢測(cè)低于釩電池保護(hù)電壓的輸出 電壓并在電壓過(guò)低時(shí)斷開(kāi)負(fù)載的檢測(cè)保護(hù)裝置。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種釩電池充放電控制方法及其充放電控制柜。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。本發(fā)明集穩(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(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)和智能的優(yōu)化控制。
文檔編號(hào)H01M10/42GK101562347SQ20091001537
公開(kāi)日2009年10月21日 申請(qǐng)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(wàn)紅橋, 劉延剛, 劉金山, 唐建妮, 張建國(guó), 建 湯, 薛太白, 韓麗娜 申請(qǐng)人:青島武曉集團(tuán)有限公司