CN106230044A - 可为开路电池提供放电回路的蓄电池组结构及其实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可为开路电池提供放电回路的蓄电池组结构及其实现方法，该结构包括蓄电池组，所述蓄电池组中包含多个单体电池，所述多个单体电池串联连接，所述多个单体电池中的每一个单体电池并联有用于为开路电池提供放电电流通道的续流二极管。通过使用本发明能使蓄电池组不间断地为负载提供工作电流，可有效地避免因蓄电池开路故障而引起的保护拒动等事故，大大提高蓄电池组的放电能力及蓄电池组的供电可靠性。本发明作为一种可为开路电池提供放电回路的蓄电池组结构及其实现方法可广泛应用于蓄电池充电领域中。

Description

可为开路电池提供放电回路的蓄电池组结构及其实现方法
技术领域
本发明涉及蓄电池管理及故障检测技术领域，尤其涉及一种可为开路电池提供放电回路的蓄电池组结构及其实现方法。
背景技术
对于电力、通讯等直流电源系统、储能变电站及电动汽车等领域的蓄电池组都是串联运行的，当其中任意节电池发生开路故障时，该电池将不能提供工作电流，使整个电池组失去应有的作用。近年来，电力用直流系统由于上述的蓄电池开路故障，常常导致保护控制设备拒动，多次引起了大面积停电事故，严重威胁电力系统的安全稳定运行。
目前，对串联蓄电池组的运行维护管理，主要有：通过测量蓄电池的端电压、内阻、温度等参数并分析判断，检出落后故障电池；定期对蓄电池组核容，要求蓄电池组放电容量不低于80%额定容量等。然而，尽管采用了上述的维护工作，但依然存有不能及时发现开路故障电池，以及当有个别蓄电池开路时，无法及时使蓄电池组继续为负载提供工作电流的问题，这样则大大降低系统运行的稳定性和可靠性。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种可为开路电池提供放电回路的蓄电池组结构。
本发明的另一目的是提供一种可为开路电池提供放电回路的蓄电池组结构实现方法。
本发明所采用的技术方案是：一种可为开路电池提供放电回路的蓄电池组结构，包括蓄电池组，所述蓄电池组中包含多个单体电池，所述多个单体电池串联连接，所述多个单体电池中的每一个单体电池并联有用于为开路电池提供放电电流通道的续流二极管。
进一步，所述续流二极管的正极与单体电池的负极连接，所述续流二极管的负极与单体电池的正极连接。
进一步，所述续流二极管采用额定工作电流大于蓄电池组最大放电电流的续流二极管来实现。
本发明所采用的另一技术方案是：一种可为开路电池提供放电回路的蓄电池组结构实现方法，该方法包括：
在串联运行的蓄电池组中，使蓄电池组中的每个单体电池并联有用于为开路电池提供放电电流通道的续流二极管。
进一步，所述续流二极管的正极与单体电池的负极连接，所述续流二极管的负极与单体电池的正极连接。
进一步，所述续流二极管采用额定工作电流大于蓄电池组最大放电电流的续流二极管来实现。
本发明的有益效果是：本发明的蓄电池组结构在串行运行的蓄电池组中，使其中每一个单体电池并联有用于为开路电池提供放电电流通道的续流二极管，因此，在蓄电池开路故障不能及时发现排除的现实条件下，能够给开路电池提供放电回路，使蓄电池组不间断地为负载提供工作电流，可有效地避免因蓄电池开路故障而引起的保护拒动等事故，大大提高蓄电池组的放电能力及蓄电池组的供电可靠性。
本发明的另一有益效果是：通过使用本发明的实现方法，使串联运行的蓄电池组中的每个单体电池并联有用于为开路电池提供放电电流通道的续流二极管，这样则能使蓄电池组不间断地为负载提供工作电流，可有效地避免因蓄电池开路故障而引起的保护拒动等事故，大大提高蓄电池组的放电能力及蓄电池组的供电可靠性。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
图1是本发明蓄电池组结构的结构示意图；
图2是为开路电池提供放电电流通道的原理示意图。
1、蓄电池组；2、单体电池；3、续流二极管。
具体实施方式
如图1所示，一种可为开路电池提供放电回路的蓄电池组结构，包括蓄电池组1，所述蓄电池组1中包含多个单体电池2，所述多个单体电池2串联连接，所述多个单体电池2中的每一个单体电池2并联有用于为开路电池提供放电电流通道的续流二极管3，这样当任意一节或多节单体电池2发生开路故障时，并联在该开路电池两端的续流二极管3能提供放电电流通道，使蓄电池组1可以继续不间断地为负载提供工作电流。
作为本实施例结构的优选实施方式，所述续流二极管3的正极与单体电池2的负极连接，所述续流二极管3的负极与单体电池2的正极连接。
作为本实施例结构的优选实施方式，所述续流二极管3采用额定工作电流大于蓄电池组1最大放电电流的续流二极管来实现，这样能保证续流二极管3不被放电电流烧毁。
根据上述的蓄电池组结构，对于一种可为开路电池提供放电回路的蓄电池组结构实现方法，其步骤则包括：
在串联运行的蓄电池组1中，使蓄电池组1中的每个单体电池2并联有用于为开路电池提供放电电流通道的续流二极管3。
作为本实施例方法的优选实施方式，所述续流二极管3的正极与单体电池2的负极连接，所述续流二极管3的负极与单体电池2的正极连接。
作为本实施例方法的优选实施方式，所述续流二极管3采用额定工作电流大于蓄电池组1最大放电电流的续流二极管来实现。
对于上述本发明的蓄电池组结构，其具体工作原理为：
在蓄电池组1在放电过程中，单体电池2因容量不足、内阻增加等原因导致其自身极性反转，发生开路故障，该单体电池2两端的反向电压超过续流二极管3的正向导通电压时，续流二极管3将导通，提供放电电流通道，使蓄电池组1可以继续为负荷提供工作电流；
在蓄电池组1在充电过程中，由于续流二极管3两端所施加的是反向电压，此时，续流二极管3中并没有电流流过，因此，不影响蓄电池组1的正常充电；
在蓄电池组1在放电过程中，蓄电池组1中的单体电池3能够正常输出放电电流，此时，续流二极管3的两端施加的是反向电压，续流二极管3中并没有电流流过，因此，不影响蓄电池组1的正常放电。由此可得，单体电池2没有发生开路故障时，蓄电池组1能够正常工作，而当单体电池2发生开路故障时，与该开路电池并联的续流二极管3便能提供放电电流通道，使蓄电池组1能不间断地继续为负载提供工作电流，可有效避免蓄电池开路故障引起的保护拒动等事故，提供系统工作的可靠性和稳定性。而且通过使用本发明的结构和方法，还无需额外设置故障检测设备，能及时自动为开路电池提供放电电流通道，节省人力物力，以及其结构非常简单，易于实现，投入设计成本非常低。
本发明一具体实施例
发电厂、变电站及通讯领域的直流电源系统，均采用串联运行的蓄电池组作为后备电源，当交流失压或充电设备故障时，由蓄电池组放电，不间断地为负荷提供工作电源。
以常规220kV变电站直流系统为例，一般采用2套220V直流电源系统，而蓄电池组由104节2V、300AH的单体电池串联而成。全站直流负荷均匀分配到2套直流系统，每套直流系统正常负荷均为10A，以事故放电电流为正常负荷电流5-6倍计算，事故放电电流为60A。
直流系统中蓄电池的标称电压为2V，最高电压一般不高于3V，即在续流二极管的反向最高电压不到3V，而续流二极管的反向耐压大于50V，足以满足现场的需要。
另外，某些变电站10kV/35kV断路器，其合闸电流可达300A，但时间很短，只有几毫秒，因此要求续流二极管瞬态输出电流要大于300A+100A（正常事故放电电流），即可选择瞬态输出电流大于500A的续流二极管。为此，并联在单体电池两端的续流二极管的额定电流可选用100A，瞬态电流500A，反向耐压为50V，即可满足上述直流系统中蓄电池开路故障续流放电要求。
如图2所示，正常运行时，由充电设备给负荷供电，充电设备为蓄电池提供浮充电流，续流二极管两端施加的是反向电压，只有极小的反向泄漏电流，完全不影响直流系统正常运行。
一旦给充电机充电的交流电源失压，或者充电设备本身发生故障，导致充电设备不能提供直流负荷电流，蓄电池将放电，为负荷提供工作电流。
当第i个单体电池发生了开路故障，蓄电池组的放电电流则不能从第i个单体电池流过，不难发现，此时加在第i个单体电池两端的电压与电池电压相反，即在续流二极管Di两端的电压为正向电压，续流二极管导通，放电电流由续流二极管流过，保证了蓄电池组的连续放电。
由上述可得，本发明应用于以下行业的具体效果如下：
（1）、应用于电力系统，可防止蓄电池开路引起的保护控制设备拒动，造成的一次设备烧毁及大面积停电事故等；
（2）、应用于电讯系统，可防止蓄电池开路引起的通讯管理设备失电，提高通讯的可靠性；
（3）、应用于新能源电动汽车，可防止蓄电池开路引起的行使中的汽车突然失电，造成交通事故；
（4）、应用于新能源光伏、风力发电及蓄电池储能变电站，可防止蓄电池开路引起的输出电量突然减少，提高新能源电力供应的稳定性。
另外，本发明不仅仅适用电力、通讯直流电源系统，还适用于所有串联适用的蓄电池组，如新能源汽车，储能变电站等。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (6)

1.一种可为开路电池提供放电回路的蓄电池组结构，包括蓄电池组，所述蓄电池组中包含多个单体电池，所述多个单体电池串联连接，其特征在于：所述多个单体电池中的每一个单体电池并联有用于为开路电池提供放电电流通道的续流二极管。
2.根据权利要求1所述一种可为开路电池提供放电回路的蓄电池组结构，其特征在于：所述续流二极管的正极与单体电池的负极连接，所述续流二极管的负极与单体电池的正极连接。
3.根据权利要求1或2所述一种可为开路电池提供放电回路的蓄电池组结构，其特征在于：所述续流二极管采用额定工作电流大于蓄电池组最大放电电流的续流二极管来实现。
4.一种可为开路电池提供放电回路的蓄电池组结构实现方法，其特征在于：该方法包括：
在串联运行的蓄电池组中，使蓄电池组中的每个单体电池并联有用于为开路电池提供放电电流通道的续流二极管。
5.根据权利要求4所述一种可为开路电池提供放电回路的蓄电池组结构实现方法，其特征在于：所述续流二极管的正极与单体电池的负极连接，所述续流二极管的负极与单体电池的正极连接。
6.根据权利要求4或5所述一种可为开路电池提供放电回路的蓄电池组结构实现方法，其特征在于：所述续流二极管采用额定工作电流大于蓄电池组最大放电电流的续流二极管来实现。
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