CN105244851A - 一种控制镁海水电池放电的装置及方法 - Google Patents

一种控制镁海水电池放电的装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种控制镁海水电池放电的方法，属于新能源技术领域，用于解决镁海水电池在放电初期输出功率过小，无法满足负载要求的问题。镁海水电池加入电解质后，主控单元控制负载开关S2导通、辅助开关S1关断，电池通过超级电容器C1放电，电池输出能力逐渐增大，当电池输出能力达到额定输出功率时，控制单元控制负载开关S1导通、辅助开关S2关断，电池对负载正常供电。本发明的可实现镁海水电池工作状态的自动调整，控制镁海水电池的放电过程，保障镁海水电池可靠工作，不仅适用于镁海水电池，同样适用于具有同类问题的其它电池。

Description

一种控制镁海水电池放电的装置及方法
技术领域
本发明属于电池应用技术领域，涉及一种控制镁海水电池放电的方法。
背景技术
镁海水电池是将化学能转化为电能的一类电化学电池，是一种可随即使用的储备型电池，干燥状态下可长期储存，临用时加海水或中性盐电解液可使之激活。该电池具有质能比高、放电电压平稳、干态存储时间长、成本低廉、绿色环保等优点，并且该电池只需在阳极和阴极间加入中性盐电解液即可产生电能，因此可作为应急储备电源、可移动电子设备电源和水面/水下移动设备电源等，具有极大的应用价值和广阔的应用前景。
由于镁海水电池的固有特性，在加入中性盐电解液后，若立即对额定负载放电，电池电压会瞬间跌落到较低电平，输出功率受到限制。镁海水电池的这一特性使得其在放电初期无法对负载正常供电，造成用电设备工作不正常，存在潜在危险；当镁海水电池所带负载超过其输出能力，或者随着镁海水电池的使用，其输出能力无法达到负载要求时，若不及时停止向负载供电，电池将过放电或异常放电，同样存在安全隐患。为了克服上述缺陷，需要对镁海水电池的放电过程进行有效的控制。
发明内容
为了解决由于激活过程的存在，镁海水电池在加入电解液初期，放电电压跌落严重，无法正常对负载供电的缺陷，本发明的提供一种控制镁海水电池放电的方法。当镁海水电池所带负载超过其输出能力，或者随着镁海水电池的使用，其输出能力无法达到负载要求时，该方法可以对镁海水电池的放电过程进行有效的控制和保护。
为了达到上述目的，本发明的技术方案为：
(1)一种控制镁海水电池放电的装置
该装置包括负载开关S1、辅助开关S2、超级电容器C1、电阻R1、发光二极管LED1、电阻R2、发光二极管LED2、输入接线端子P1、输出接线端子P2和主控单元，其中主控单元具有电压监测、电压变换及逻辑控制功能。其特征在于：该装置串联在镁海水电池和负载间使用；输入接线端子P1有正、负两端，输入接线端子P1的正端与镁海水电池的正极相连接，输入接线端子P1的负端与镁海水电池的负极相连；负载开关S1的一端与输入接线端子P1的正端相连，负载开关S1的另一端与输出接线端子P2的正端相连；电阻R2与发光二极管LED2串联后并联在输出接线端子P2的两端，辅助开关S2的一端与输入接线端子P1的正端相连，辅助开关S2的另一端与超级电容器C1的一端相连，C1的另一端与输入接线端子P1的负端相连；电阻R1与发光二极管LED1串联组合后并联在超级电容器C1的两端，主控单元与输入接线端子P1的两端和超级电容器C1的两端相连，主控单元输出控制信号给负载开关S1和辅助开关S2，输出接线端子P2用于与负载电路相连接。
(2)上述装置控制镁海水电池放电的方法
镁海水电池加入中性盐电解质后产生电能，产生电能初期镁海水电池处于激活初期，输出功率受到限制，不能直接对负载供电。主控单元在镁海水电池产生电能的初期，控制辅助开关S2导通、负载开关S1关断，此时镁海水电池开始放电，并对超级电容器C1充电，镁海水电池电压瞬间跌落到较低值，然后逐渐增大，超级电容器C1两端电压逐渐增大；镁海水电池开始进入激活过程和放电激活状态，此时发光二极管LED1亮，发光二极管LED2灭，表明镁海水电池目前不能对负载进行供电，输出接线端子P2两端的电压为零。
主控单元持续监测超级电容器C1两端电压，通过超级电容器C1两端电压和其容量计算镁海水电池输出功率，若输出功率未达到额定输出功率时主控单元继续保持辅助开关S2导通、负载开关S1关断，镁海水电池继续放电激活；若输出功率达到额定输出功率时，主控单元控制负载开关S1导通、辅助开关S2关断，导通镁海水电池向负载供电的通路，切除超级电容器C1的充电回路后，超级电容器C1存储的电量经过主控单元的电压变换和镁海水电池一起通过负载开关S1输出电压到输出接线端子P2两端，即通过输出接线端子P2向负载供电，此时发光二极管LED2亮，发光二极管LED1灭，表明镁海水电池能够对负载正常供电，输出接线端子P2两端的电压正常。额定输出功率由镁海水电池特性要求决定。
镁海水电池放电激活完成后，通过输出接线端子P2向负载供电。此后，主控单元监测镁海水电池的输出电压，当所带负载超过镁海水电池的输出能力，或者随着镁海水电池的使用，其输出能力无法达到负载要求时，镁海水电池的输出电压将下降到能够正常工作的最小值之下，此时主控单元控制负载开关S1关断，电池不向外输出电能，防止镁海水电池过放电。当输出接线端子P2连接的负载在镁海水电池的输出能力之内时，主控单元控制负载开关S1重新导通，向负载供电。主控单元可以通过逻辑芯片组成的电路实现，也可以利用单片机等低功耗控制器实现。
本发明能够解决镁海水电池在加入中性盐电解质后，初始状态输出功率过小，无法满足负载要求的问题。利用超级电容器C1对镁海水电池进行放电激活，待镁海水电池的输出能力能够满足负载需求时再切除超级电容器并对负载供电，确保镁海水电池能够对负载正常供电，避免因镁海水电池的输出能力不够而导致负载电路工作不正常或出现安全隐患等情况。当镁海水电池所带负载超过其输出能力，或者随着镁海水电池的使用，其输出能力无法达到负载要求时，本发明装置能够使电池停止向负载供电，避免电池过放电或异常放电，当负载在镁海水电池的输出能力内时，本装置能够重新使镁海水电池对负载供电。本发明的方法可实现镁海水电池工作状态的自动调整，控制镁海水电池的放电过程，保障镁海水电池可靠工作，不仅适用于镁海水电池，同样适用于具有同类问题的其它电池。
附图说明
图1是一种控制镁海水电池放电方法的电路结构示意图。
图2是一种镁海水电池放电控制装置主控单元的工作流程图。
图中：BT为镁海水电池，P1为输入接线端子，S1、S2为负载开关，R1、R2为电阻，C1为超级电容器，LED1、LED2为发光二极管，P2为输出接线端子，VC1为C1两端电压，VBT为镁海水电池电压，设定值1为C1两端电压的监测限值，设定值2为镁海水电池两端电压的监测限值。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。
在图1给出的一种控制镁海水电池放电方法的电路结构示意图，包括主控单元、负载开关S1、辅助开关S2、超级电容器C1、电阻R1、发光二极管LED1、电阻R2、发光二极管LED2、输入接线端子P1和输出接线端子P2。该装置串联在镁海水电池和负载间使用，输入接线端子P1的正端与镁海水电池的正极相连接，输入接线端子P1的负端与镁海水电池的负极相连，负载开关S1的一端与输入接线端子P1的正端相连，负载开关S1的另一端与输出接线端子P2的正端相连，电阻R2与发光二极管LED2串联后并联在输出接线端子P2的两端，辅助开关S2的一端与输入接线端子P1的正端相连，辅辅助开关S2的另一端与超级电容器C1的一端相连，C1的另一端与P1的负端相连，，电阻R1与发光二极管LED1串联后并联在超级电容器C1的两端，主控单元与输入接线端子P1的两端和超级电容器C1的两端相连，主控单元输出控制信号给负载开关S1和辅助开关S2，输出接线端子P2用于与负载电路相连接。
图1中，电阻R1和R2起限流作用，发光二极管LED1和LED2用于指示电池工作状态，当LED1亮时，表示镁海水电池处于放电激活状态，不能对负载供电；当LED2亮时，表示镁海水电池能够正常对负载供电。
图2是本发明的主控单元的工作流程图，VC1为C1两端电压，VBT为镁海水电池电压，设定值1为C1两端电压的监测限值，设定值2为镁海水电池两端电压的监测限值。镁海水电池在加入中性盐电解质初期输出功率有限，不能直接对负载供电。此时，主控单元控制辅助开关S2导通、负载开关S1关断，镁海水电池通过超级电容器C1放电并储能，镁海水电池电压瞬间跌落到较低值，然后逐渐增大，镁海水电池开始放电激活，此时发光二极管LED1亮，发光二极管LED2灭，表明镁海水电池目前不能对负载供电。主控单元监测超级电容器C1两端电压，如果超级电容器C1两端电压VC1没有达到设定值1，主控单元继续保持辅助开关S2导通、负载开关S1关断，镁海水电池继续放电激活；当超级电容器C1两端电压VC1大于等于设定值1时，主控单元控制负载开关S1导通、辅助开关S2关断，切除超级电容器C1后，C1存储的能量经过主控单元的电压变换和镁海水电池一起通过负载开关S1输出电压到输出接线端子P2两端，此时发光二极管LED2亮，发光二极管LED1灭，表明镁海水电池能够负载正常供电。镁海水电池放电激活完成后，通过输出接线端子P2向负载供电。此后，主控单元监测镁海水电池两端电压VBT，当镁海水电池所带负载超过镁海水电池的输出能力，或者随着镁海水电池的使用，其输出能力无法达到负载要求时，镁海水电池两端电压VBT小于等于设定值2，此时主控单元控制负载开关S1关断，电池不对负载输出能量，防止镁海水电池过放电或异常放电，主控单元返回初始状态。当输出接线端子P2连接的负载在镁海水电池的输出能力以内时，镁海水电池两端电压VBT大于设定值2，主控单元控制负载开关S1导通，向负载供电。
本发明的主控单元可以通过逻辑芯片组成的电路实现，也可以利用单片机等低功耗控制器实现。
本发明不仅适用于镁海水电池，同样适用于具有同类问题的其它电池。
综上所述，本发明给出的一种控制镁海水电池放电的方法，能够解决镁海水电池在放电初期输出功率过小，无法满足负载要求的问题。利用超级电容器对镁海水电池进行放电激活，待镁海水电池的输出能力能够满足负载需求时再切超级电容器并对负载供电，确保镁海水电池能够对负载正常供电。当镁海水电池所带负载超过其输出能力，或者随着镁海水电池的使用，其输出能力无法达到负载要求时，本发明装置能够使电池停止向负载供电，避免电池过放电或异常放电，当负载在镁海水电池的输出能力内时，本装置能够重新使镁海水电池对负载供电。本发明不仅适用于镁海水电池，同样适用于具有同类问题的其它电池。

Claims (6)

1.一种控制镁海水电池放电的装置，其特征在于，包括负载开关S1、辅助开关S2、超级电容器C1、电阻R1、发光二极管LED1、电阻R2、发光二极管LED2、输入接线端子P1、输出接线端子P2和主控单元；所述的装置串联在镁海水电池和负载间使用；所述的输入接线端子P1有正、负两端，其正端与镁海水电池正极相连，负端与镁海水电池负极相连，输出接线端子P2有正、负两端，与负载电路相连；负载开关S1一端与输入接线端子P1的正端相连，另一端与输出接线端子P2的正端相连；辅助开关S2一端与输入接线端子P1的正端相连，另一端与超级电容器C1的一端相连，超级电容器C1的另一端与输入接线端子P1的负端相连；电阻R1与发光二极管LED1串联后并联在超级电容器C1的两端，电阻R2与发光二极管LED2串联后并联在输出接线端子P2的两端；所述的主控单元与输入接线端子P1两端和超级电容器C1两端相连，主控单元有电压监测、电压变换及逻辑控制功能，控制负载开关S1和辅助开关S2的开关。
2.使用权利要求1所述的装置控制镁海水电池放电的方法，其特征在于：主要包括以下步骤：
(1)镁海水电池不对负载供电
镁海水电池加入电解质后，主控单元监测超级电容器C1两端电压，计算镁海水电池输出功率，若输出功率未达到额定输出功率，主控单元控制辅助开关S2导通、负载开关S1关断，镁海水电池对超级电容器C1充电，超级电容器C1两端电压逐渐增大；
(2)镁海水电池对负载供电
主控单元继续监测超级电容器C1两端电压，若输出功率达到额定输出功率，主控单元控制负载开关S1导通、辅助开关S2关断，镁海水电池向负载供电的同时，超级电容器C1存储的电量通过主控单元的电压变换后向负载供电；所述的额定输出功率由镁海水电池特性决定。
3.如权利要求2所述的控制镁海水电池放电的方法，其特征在于：所述的主控单元通过逻辑芯片组成的电路或利用低功耗控制器实现。
4.如权利要求2或3所述的控制镁海水电池放电的方法，其特征在于：所述的镁海水电池不对外接负载供电时，发光二极管LED1亮，发光二极管LED2灭。
5.如权利要求2或3所述的控制镁海水电池放电的方法，其特征在于：所述的镁海水电池对外接负载供电时，发光二极管LED2亮，发光二极管LED1灭。
6.如权利要求4所述的控制镁海水电池放电的方法，其特征在于：所述的镁海水电池对外接负载供电时，发光二极管LED2亮，发光二极管LED1灭。
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