CN114069769A - 一种蓄电池远程核容充放电安全保护电路及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种蓄电池远程核容充放电安全保护电路及方法，其中保护电路包括充电保护电路和放电保护电路，充电保护电路连接在蓄电池和充电电压之间，放电保护电路连接在蓄电池和负载之间；充电保护电路检测蓄电池的电压，当蓄电池的电压超过第一预设值时，断开充电电源和蓄电池的连接；放电保护电路检测蓄电池的电压，当蓄电池的电压低于第二预设值时，断开蓄电池和负载的连接。本发明在蓄电池远程核容时，对充电和放电状态都进行保护，很好地保障了核容过程的安全性。

Description

一种蓄电池远程核容充放电安全保护电路及方法
技术领域
本发明涉及变电站用的蓄电池远程核容技术领域，特别涉及一种蓄电池远程核容充放电安全保护电路及方法。
背景技术
蓄电池组是变电站直流电源系统的重要组成设备，其在交流停电时为设备负载提供不间断供电。每年均需要对变电站内的通信用蓄电池进行充放电核容和激活，每维护一次平约需要2人3日的工作量。对于部分供电局，通信人员少，变电站路途遥远，每年在电池维护上耗费大量人力、物力，且质量不高。此外，每年仅对蓄电池进行一次核容，也无法实时准确地掌握电池的真实健康情况。
随着智能化变电站技术以及无人值守变电站的推广建设，针对变电站通信用蓄电池，如何实现有效的远程核容、诊断维护、健康管理，已成为目前迫切需要解决的问题。尤其是在对蓄电池进行远程充放电核容时，如何保障安全，成为急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种蓄电池远程核容充放电安全保护电路及方法，在对蓄电池进行远程充放电核容时，能够很好的保障安全性。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
第一方面，本发明提供一种蓄电池远程核容充放电安全保护电路，包括充电保护电路和放电保护电路，充电保护电路连接在蓄电池和充电电压之间，放电保护电路连接在蓄电池和负载之间；
所述放电保护电路包括开关SW1、电阻R1、电阻R2、比较器U1、发光二极管LED1、二极管D1、稳压器D2、电位器VR1、电容C1和继电器RL1；所述开关SW1的一端连接蓄电池，所述开关SW1的另一端的一个触点分别连接电阻R2的一端、继电器RL1的一端、二极管D1的负极、电容C1的一端、电阻R1的一端、电位器VR1的一端和比较器的电压正端口；所述开关SW1的另一端的另一个触点连接负载；所述电阻R2的另一端连接所述发光二极管LED1的正极，所述发光二极管LED1的负极接地；所述继电器RL1的另一端和所述二极管D1的正极连接所述比较器U1的输出端；所述比较器U1的电压负端口、所述电容C1的另一端和所述电位器VR1的另一端接地；所述电阻R1的另一端连接所述比较器U1的同相输入端和所述稳压器D2的正极，所述比较器U1的反相输入端连接所述电位器VR1的移动端；所述稳压器D2的负极接地。
进一步的，所述的蓄电池远程核容充放电安全保护电路还包括接触器，所述继电器触点接通所述接触器线圈电源，再利用所述接触器触点接通负载。
进一步的，所述的蓄电池远程核容充放电安全保护电路还包括一驱动级，所述驱动级包括三极管Q1、电阻R5和电阻R6；所述电阻R5的一端连接所述比较器U1的输出端，所述电阻R5的另一端连接所述电阻R6的一端和所述三极管Q1的基极，所述三极管Q1的发射极和所述电阻R6的另一端连接所述比较器U1的电压正端口；所述三极管Q1的发射极连接所述二极管D1的负极和所述继电器RL1的一端，所述二极管D1的正极接地。
进一步的，所述的蓄电池远程核容充放电安全保护电路还包括由电阻R3和电阻R4的组成的滞后电路，所述电阻R3连接在所述稳压二极管D2的负极和所述比较器U1的同相输入端之间，所述电阻R4连接在所述比较器U1的同相输入端和输出端之间。
进一步的，所述充电保护电路包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、比较器U2、三极管Q2、二极管D3、二极管D4、发光二极管LED2、开关SW2、继电器RL2和充电电源，所述电阻R7的一端连接蓄电池的正极，所述电阻R7的另一端连接所述电阻R11的一端和所述比较器U2的同相输入端；所述电阻R11的另一端、所述二极管D4的正极、所述三极管Q2的发射极、所述充电电源的输出负连接蓄电池的负极；所述二极管D4的负极连接所述比较器U2的反相输入端和所述电阻R8的一端；所述电阻R8的另一端、所述电阻R9的一端、所述二极管D3的负极和所述继电器RL2的一端连接电压VCC；所述电阻R9的另一端连接所述发光二极管LED2的正极；所述发光二极管LED2的负极、所述二极管D3的正极、所述继电器RL2的另一端连接所述三极管Q2的集电极，所述电阻R10连接在所述三极管Q2的基极和所述比较器U2的输出端之间；充电电源的输出正连接开关SW2。
第二方面，本发明提供一种蓄电池远程核容充放电安全保护方法，包括以下步骤：在充电电源和蓄电池之间设置充电保护电路，在蓄电池和负载之间设置放电保护电路；充电保护电路检测蓄电池的电压，当蓄电池的电压超过第一预设值时，断开充电电源和蓄电池的连接；放电保护电路检测蓄电池的电压，当蓄电池的电压低于第二预设值时，断开蓄电池和负载的连接。
进一步的，所述第一预设值＞所述第二预设值。
本发明的蓄电池远程核容充放电安全保护电路及方法，在蓄电池远程核容时，对充电和放电状态都进行保护，很好地保障了核容过程的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的蓄电池远程核容充放电安全保护电路的框图；
图2为本发明的放电保护电路的一种实施方式的电路原理图；
图3为本发明的放电保护电路的另一种实施方式的电路原理图；
图4为本发明的充电保护电路的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。
以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
本发明的蓄电池远程核容充放电安全保护电路，如图1所示，包括充电保护电路和放电保护电路，充电保护电路连接在蓄电池和充电电压之间，放电保护电路连接在蓄电池和负载之间。
放电保护电路不需连接电源，而由被保护的蓄电池供电。一旦达到放电终止电压，蓄电池的负载及保护电路均被切断。其电路原理图如图2所示，包括开关SW1、电阻R1、电阻R2、比较器U1、发光二极管LED1、二极管D1、稳压器D2、电位器VR1、电容C1和继电器RL1。开关SW1的一端连接蓄电池，开关SW1的另一端的一个触点分别连接电阻R2的一端、继电器RL1的一端、二极管D1的负极、电容C1的一端、电阻R1的一端、电位器VR1的一端和比较器的电压正端口；开关SW1的另一端的另一个触点连接负载。电阻R2的另一端连接发光二极管LED1的正极，发光二极管LED1的负极接地。继电器RL1的另一端和二极管D1的正极连接比较器U1的输出端。比较器U1的电压负端口、电容C1的另一端和电位器VR1的另一端接地。电阻R1的另一端连接比较器U1的同相输入端和稳压器D2的正极，比较器U1的反相输入端连接电位器VR1的移动端。稳压器D2的负极接地。
图2的工作原理为：本发明的放电保护电路以蓄电池作为保护对象，也可以适用于其他电压的蓄电池保护。比较器U1的同相输入端连接基准电压，这一电压由稳压器D2提供，反相输入端通过电位器VR1接被保护蓄电池端电压负，即蓄电池的地。电位器VR1用于保护电压的调整，这里调至蓄电池的放电终止电压。当按下点动开关SW1时，蓄电池给放电保护电路供电，比较器U1输出为L为低电平，继电器RL1得电吸合，其触点自保的同时，也将蓄电池和负载接通。松开开关SW1后，蓄电池继续供电。同时LED1发光，表示处于放电状态。
当蓄电池放电至设定的终止电压后，比较器翻转，继电器失电，负载及放电保护电路均与蓄电池断开，避免了过放电。
进一步的，若蓄电池的负载较大，继电器RL1的触点不能通过较大电流时，可增加一个接触器。使继电器触点接通接触器线圈电源，再利用接触器触点接通负载。
进一步的，如使用驱动能力低的比较器不能直接驱动继电器时，可在比较器U1后加一驱动级。驱动级采用内藏电阻的大功率三极管Q1，电路原理图如图3。所述驱动级包括三极管Q1、电阻R5和电阻R6。电阻R5的一端连接比较器U1的输出端，电阻R5的另一端连接电阻R6的一端和三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极和电阻R6的另一端连接比较器U1的电压正端口。三极管Q1的发射极连接二极管D1的负极和继电器RL1的一端，二极管D1的正极接地。
进一步的，如果蓄电池的电源引线较长，线路电阻就会引起电压降。这会在蓄电池电压接近放电终止电压时，比较器的输出不断转换高电平和低电平，造成继电器颤动。为了解决这个问题，为此在电路中加入了由电阻R3和电阻R4的组成的滞后电路，可避免这种误动作。电阻R3连接在稳压二极管D2的负极和比较器U1的同相输入端之间，电阻R4连接在比较器U1的同相输入端和输出端之间。
以上电路，应使继电器或接触器的线圈电压与蓄电池电压一致。
进一步的，本发明的充电保护电路如图4所示，包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、比较器U2、三极管Q2、二极管D3、二极管D4、发光二极管LED2、开关SW2、继电器RL2和充电电源，电阻R7的一端连接蓄电池的正极，电阻R7的另一端连接电阻R11的一端和比较器U2的同相输入端。电阻R11的另一端、二极管D4的正极、三极管Q2的发射极、充电电源的输出负连接蓄电池的负极。二极管D4的负极连接比较器U2的反相输入端和电阻R8的一端。电阻R8的另一端、电阻R9的一端、二极管D3的负极和继电器RL2的一端连接电压VCC。电阻R9的另一端连接发光二极管LED2的正极。发光二极管LED2的负极、二极管D3的正极、继电器RL2的另一端连接三极管Q2的集电极，电阻R10连接在三极管Q2的基极和比较器U2的输出端之间。充电电源的输出正连接开关SW2。
图4的工作原理为：在充电过程中，充电比较器U2检测蓄电池上的电压是否超过了由稳压电源确定的预设值，当超过预设值则充电完成，由充电比较器U2发送关断信号至电子开关SW2，完成充电，防止过度充电，损害蓄电池。
本发明还提供一种蓄电池远程核容充放电安全保护方法，包括以下步骤：在充电电源和蓄电池之间设置充电保护电路，在蓄电池和负载之间设置放电保护电路。充电保护电路检测蓄电池的电压，当蓄电池的电压超过第一预设值时，断开充电电源和蓄电池的连接。放电保护电路检测蓄电池的电压，当蓄电池的电压低于第二预设值时，断开蓄电池和负载的连接。
所述第一预设值＞第二预设值。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上仅为说明本发明的实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，不经过创造性劳动所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种蓄电池远程核容充放电安全保护电路，包括充电保护电路和放电保护电路，充电保护电路连接在蓄电池和充电电压之间，放电保护电路连接在蓄电池和负载之间；其特征在于：
所述放电保护电路包括开关SW1、电阻R1、电阻R2、比较器U1、发光二极管LED1、二极管D1、稳压器D2、电位器VR1、电容C1和继电器RL1；所述开关SW1的一端连接蓄电池，所述开关SW1的另一端的一个触点分别连接电阻R2的一端、继电器RL1的一端、二极管D1的负极、电容C1的一端、电阻R1的一端、电位器VR1的一端和比较器的电压正端口；所述开关SW1的另一端的另一个触点连接负载；所述电阻R2的另一端连接所述发光二极管LED1的正极，所述发光二极管LED1的负极接地；所述继电器RL1的另一端和所述二极管D1的正极连接所述比较器U1的输出端；所述比较器U1的电压负端口、所述电容C1的另一端和所述电位器VR1的另一端接地；所述电阻R1的另一端连接所述比较器U1的同相输入端和所述稳压器D2的正极，所述比较器U1的反相输入端连接所述电位器VR1的移动端；所述稳压器D2的负极接地。
2.根据权利要求1所述的蓄电池远程核容充放电安全保护电路，其特征在于，还包括接触器，所述继电器触点接通所述接触器线圈电源，再利用所述接触器触点接通负载。
3.根据权利要求1所述的蓄电池远程核容充放电安全保护电路，其特征在于，还包括一驱动级，所述驱动级包括三极管Q1、电阻R5和电阻R6；所述电阻R5的一端连接所述比较器U1的输出端，所述电阻R5的另一端连接所述电阻R6的一端和所述三极管Q1的基极，所述三极管Q1的发射极和所述电阻R6的另一端连接所述比较器U1的电压正端口；所述三极管Q1的发射极连接所述二极管D1的负极和所述继电器RL1的一端，所述二极管D1的正极接地。
4.根据权利要求1所述的蓄电池远程核容充放电安全保护电路，其特征在于，还包括由电阻R3和电阻R4的组成的滞后电路，所述电阻R3连接在所述稳压二极管D2的负极和所述比较器U1的同相输入端之间，所述电阻R4连接在所述比较器U1的同相输入端和输出端之间。
5.根据权利要求1至4任一项所述的蓄电池远程核容充放电安全保护电路，其特征在于，所述充电保护电路包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、比较器U2、三极管Q2、二极管D3、二极管D4、发光二极管LED2、开关SW2、继电器RL2和充电电源，所述电阻R7的一端连接蓄电池的正极，所述电阻R7的另一端连接所述电阻R11的一端和所述比较器U2的同相输入端；所述电阻R11的另一端、所述二极管D4的正极、所述三极管Q2的发射极、所述充电电源的输出负连接蓄电池的负极；所述二极管D4的负极连接所述比较器U2的反相输入端和所述电阻R8的一端；所述电阻R8的另一端、所述电阻R9的一端、所述二极管D3的负极和所述继电器RL2的一端连接电压VCC；所述电阻R9的另一端连接所述发光二极管LED2的正极；所述发光二极管LED2的负极、所述二极管D3的正极、所述继电器RL2的另一端连接所述三极管Q2的集电极，所述电阻R10连接在所述三极管Q2的基极和所述比较器U2的输出端之间；充电电源的输出正连接开关SW2。
6.一种蓄电池远程核容充放电安全保护方法，其特征在于，包括以下步骤：在充电电源和蓄电池之间设置充电保护电路，在蓄电池和负载之间设置放电保护电路；充电保护电路检测蓄电池的电压，当蓄电池的电压超过第一预设值时，断开充电电源和蓄电池的连接；放电保护电路检测蓄电池的电压，当蓄电池的电压低于第二预设值时，断开蓄电池和负载的连接。
7.根据权利要求6所述的蓄电池远程核容充放电安全保护方法，其特征在于，所述第一预设值＞所述第二预设值。
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