CN115065235A - 一种并联电池直流电源系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种并联电池直流电源系统，提供了一种散热效果好，电池单元使用寿命长的并联电池直流电源系统。包括电源壳和电源单元，所述电源单元置于电源壳内部，所述电源壳侧壁设置有排气组件，所述电源单元包括交流输入端、整流模块和若干个独立电池单元，若干独立电池单元并联布置，所述交流输入端、整流模块和若干个独立电池单元依次电连接，所述整流模块与独立电池单元之间连接有DC‑DC模块，所述独立电池单元与排气组件电连接。本发明的有益效果是：起到散热，排热的作用，保证电源单元的工作环境，提高独立电池单元的使用寿命；避免灰尘进入使电源单元发生静电短路，起到保护的作用；起到维护独立电池单元的作用。

Description

一种并联电池直流电源系统

技术领域

本发明涉及通信用直流电源系统相关技术领域，尤其是指一种并联电池直流电源系统。

背景技术

目前常用直流电源系统配置若干个整流模块、一组或多组蓄电池及电池巡检单元，整流模块输入端为交流电源(单相AC220或三相380V)，整流模块输出端为直流48V，与蓄电池组并联，组成额定电压48V直流电源系统。蓄电池组由6节2V铅酸蓄电池（或12V铅酸蓄电池）串联组成，系统正常运行时，整流模块给蓄电池组充电，同时给负载供电;在交流断电或负载突变时蓄电池组放电。

系统不足：系统输入端电源正常状态下，蓄电池组处于浮充状态，此系统无法诊断单节蓄电池的健康状况。如果存在单节蓄电池开路异常，蓄电池组充电时短时间内会达到充电设定电压值，会导致蓄电池组达不到满容量状态，若此时系统输入端电源断电，直流总输出端口电压急剧下降为0，造成系统失电。如果存在部分蓄电池内部异常，此时蓄电池内部阻抗比正常时往小的趋势变化，阻抗变化是一个渐变过程，系统无法实现提前检测，造成蓄电池组内部分蓄电池过充电，加速其他蓄电池损坏。由于系统内各单体蓄电池串联组成直流母线，其输出电压高，无法在线更换单节异常蓄电池，需要接入相应节数的备用电池组接入后，才能把蓄电池组退出后进行操作相应更换，整个更换过程操作繁杂。系统部分蓄电池异常后，通常是整组进行更换，整组更换的同时把内部好的蓄电池一起淘汰掉，造成蓄电池利用率不高，造成资源浪费，同时造成整组寿命无法达到设计预期，无法把每节蓄电池都使用到寿命终止点。

同时，在使用过程中蓄电池的寿命受温度影响较大，因此散热效果对于电池的使用寿命有一定的影响。

中国专利申请公布号：CN 112737078 A，申请公布日：2021.04.30，公开了一种直流电源系统的控制装置、方法和直流电源系统，包括：清洁能源电源、DC/DC转换器和蓄电池；所述清洁能源电源经所述DC/DC转换器后得电的直流电源，作为直流负载的第一供电电源；所述蓄电池，作为直流负载的第二供电电源；所述直流电源系统的控制装置，包括：采集单元和控制单元；其中，所述采集单元，被配置为采集所述清洁能源电源的当前环境参数和当前供电参数；所述控制单元，被配置为根据所述当前环境参数和所述当前供电参数，确定所述清洁能源电源是否出现故障，并在所述清洁能源电源出现故障的情况下，发起所述清洁能源电源出现故障的提醒消息。该方案通过采集光伏组件的环境参数来监控系统，减小系统的维护难度，但是该方案为对提高电池的寿命做相应的设计。

因此需要设计一种并联电池直流电源系统，来提升电池单元的实用寿命效果。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中散热效果差，电池使用寿命短的不足，提供了一种散热效果好，电池单元使用寿命长的并联电池直流电源系统。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种并联直流电源系统，包括电源壳和电源单元，所述电源单元置于电源壳内部，所述电源壳侧壁设置有排气组件，所述电源单元包括交流输入端、整流模块和若干个独立电池单元，若干独立电池单元并联布置，所述交流输入端、整流模块和若干个独立电池单元依次电连接，所述整流模块与独立电池单元之间连接有DC-DC模块，所述独立电池单元与排气组件电连接。

电源单元放置在电源壳内，电源壳的侧壁上设置有排气组件，排气组件用于将电源单元在工作时产生的热量通过换气的形式排出，保证电源单元在工作时有好的散热效果。其中电源单元包括交流输入端、整流模块和若干个独立电池单元。其中交流输入端与整流模块电连接后，在与若干个独立电池单元连接。若干独立电池单元并联布置，方便维护，提升电池单元寿命。在整流模块与独立电池单元之间连接有DC-DC模块，独立电池单元与排气组件通过电连接，独立电池单元可向排气组件提供电源，使得排气组件可实现排气散热的效果。

作为优选，所述DC-DC模块电连接有终端监控模块，所述终端监控模块与排气组件电连接。终端监控模块 与DC-DC模块通过CAN通信连接，终端监控模块可接收DC-DC模块数据，并根据数据对电池单元进行充放电管理以及对电池单元参数的测定。

作为优选，所述终端监控模块与整流模块电连接。终端监控模块通过CAN通信与整流模块连接，用于接收整流模块的数据，记录相关的数据信息，并对系统进行管理，起到对系统监控的作用，为系统维护提供数据。

作为优选，所述电源壳包括上壳和下壳，所述上壳与下壳可拆卸连接，所述上壳的侧面设置有成L形的连通孔一，所述下壳侧面设置有连通孔二，所述连通孔一和连通孔二对齐连通。上壳与下壳可拆卸连接，方便对电源单元的维护，上壳侧面设置的连通孔一成L形且一端朝向下方，与下壳侧壁上设置的连通孔二连通，保证电源壳内的热空气可通过连通孔导出，实现散热的效果，提高独立电池单元的实用寿命。

作为优选，所述上壳侧壁内设置有让位槽一，所述让位槽一与连通孔一连通，所述排气组件包括密封胶块、顶块和双向伸缩顶杆，所述密封胶块置于让位槽一内的顶部，所述密封胶块的中部设置有导气孔，所述导气孔与连通孔一连通，所述顶块置于让位槽一内的下部，所述顶块的上方与密封胶块连接，所述双向伸缩顶杆置于让位槽一的中部且一端与顶块连接。让位槽一设置在上壳内部且与连通孔一的的水平段连通，在让位槽一内部的顶面连接一个密封胶块，密封胶块的中部设置有导气孔，导气孔用来保证连通孔一的通畅性，保证就在导气孔打开时可对电源壳内的热空气进行导出，方便排热，确保散热效果；其中双项伸缩顶杆可带动顶块运动，使密封胶块变形，进而控制导气孔的开闭，起到实现控制散热排热的作用。

作为优选，所述下壳设置有让位槽二，所述让位槽二与让位槽一对齐，所述让位槽二的底部侧壁设置有到导向槽，所述导向槽与连通孔二连通，所述导向槽内设置有可弹性滑动的堵块，所述堵块与连通孔二相对应。让位槽二和让位槽一对齐，保证让位槽一和让位槽二同轴布置，在让位槽二的底部设置的导向槽与连通二连通，在导向槽内设置有堵块，堵块可在导向槽内弹性滑动，堵块可向连通孔二方向弹性滑动并且堵住连通孔二，防止灰尘进入，使电源单元发生静电短路，起到保护电源单元的作用，延长独立电池单元的使用寿命；堵块朝向让位槽二的一端连接有弹簧，用来提供堵块的回弹力，当让位槽二不需要封闭时，使堵块可沿导向槽回弹到让位槽二内，使让位槽二成打开的状态。

作为优选，所述双向伸缩顶杆的另一端连接有锥形块，所述锥形块与堵块相对应。双向伸缩顶杆作为使顶块和堵块运动的动力，保证顶块可对密封胶块压缩，堵块可堵住连通孔二，使得在不需要散热时，避免灰尘进入到电源壳内，起到保护电源单元的作用，延长独立电池单元的使用寿命。

作为优选，所述双向伸缩顶杆与终端监控模块电连接。终端监控模块可控制双向伸缩顶杆向两方向顶起，通过双向伸缩顶杆的作用使得堵块堵住连通孔二，同时使得顶块压缩密封胶块，使密封胶块上的导气孔闭合防止灰尘进入电源壳内，导致短路，保证独立电池单元的工作环境，提高使用寿命。

作为优选，所述上壳的内部的顶面设置有导气扇，所述导气扇与独立电池单元电连接且与终端监控模块电连接。终端监控模块可控制独立电池单元向导气扇供电，使导气扇转动，将电源壳内的热空气通过导气扇的转动流动起来，并可加速使热空气从电源壳内导出，提高散热效率，优化独立电池单元的工作环境，提高独立电池单元的使用寿命。

作为优选，所述DC-DC模块选用双向DC-DC模块。选用双向DC-DC模块的变换器可简化系统结构，降低成本，同时提高了可靠性。

本发明的有益效果是：当电源壳内的温度升高时，终端监控模块使得双向伸缩顶杆收缩，连通孔二和导气孔打开，导气扇可将电源壳内的热空气导出起到散热，排热的作用，保证电源单元的工作环境，提高独立电池单元的使用寿命，当电源壳内无需散热时，双向伸缩顶杆带动堵块和顶块分别使连通孔二和导气孔关闭，避免灰尘进入使电源单元发生静电短路，起到保护的作用；DC-DC模块采用双向DC-DC变换器，简化结构，降低成本；独立电池单元并联布置，避免单个独立电池单元故障导致整个电源单元故障，同时方便对故障的独立电池单元进行维修保养；终端监控模块可有效管理独立电池单元的充放电，并监测数据，起到维护独立电池单元的作用，保证独立电池单元的使用寿命。

附图说明

图1是本发明立体视图；

图2是本发明剖视图；

图3是图2中A处放大图；

图4是图2中B-B处剖视图；

图5是本发明中下壳内部立体示意图；

图6是本发明中并联电池直流电源系统原理图。

附图中，

1. 电源壳、2. 电源单元、3. 排气组件、4. 交流输入端、5. 整流模块、6. 独立电池单元、7. DC-DC模块、8. 终端监控模块、9. 导气扇、10. 上壳、11. 下壳、12. 连通孔一、13. 连通孔二、14. 让位槽一、15. 密封胶块、16. 顶块、17. 让位槽二、18. 导向槽、19.堵块、20. 双向伸缩顶杆、21. 锥形块、150. 导气孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。

实施例1，如图1-6所示，一种并联直流电源系统，包括电源壳1和电源单元2。电源单元2置于电源壳1内部，其特征是。电源壳1侧壁设置有排气组件3。电源单元2包括交流输入端4、整流模块5和若干个独立电池单元6。若干独立电池单元6并联布置。交流输入端4、整流模块5和若干个独立电池单元6依次电连接。其中整流模块5为48V，整流模块5与独立电池单元6之间连接有DC-DC模块7。独立电池单元6与排气组件3电连接。DC-DC模块选用双向DC-DC模块。采用双向的DC-DC变换器，使得系统结构简化，降低成本，同时可提高可靠性。其中独立电池单元6采用并联的方式布置，并且采用了系统架构和阵列形式，提升了直流电源系统供电的可靠性，实现了直流电源系统的自动维护，从而有限延长了独立电池单元6的实用寿命，使得每个独立电池单元6均可使用到寿命的终止点，提高独立电池单元6的利用率。

DC-DC模块7电连接有终端监控模块8。终端监控模块8与排气组件3电连接。终端监控模块8与整流模块5电连接。终端监控模块8通过CAN通信连接有DC-DC模块，用于接收DC-DC模块的数据，并通过DC-DC模块对电池进行充放电管理和电池参数的监测，对发生故障的电池进行安全性监测并提出维护命令。同时终端监控模块通过CAN通信连接整流模块5，记录相关的充放电数据，并对整个系统进行管理。

电源壳1包括上壳10和下壳11。上壳10与下壳11可拆卸连接。上壳10的侧面设置有成L形的连通孔一12。下壳11侧面设置有连通孔二13。连通孔一12和连通孔二13对齐连通。上壳10侧壁内设置有让位槽一14。让位槽一14与连通孔一12连通。排气组件3包括密封胶块15、顶块16和双向伸缩顶杆20。密封胶块15置于让位槽一14内的顶部。密封胶块15的中部设置有导气孔150。导气孔150与连通孔一12连通。顶块16置于让位槽一14内的下部。顶块16的上方与密封胶块15连接。双向伸缩顶杆20置于让位槽一14的中部且一端与顶块16连接。下壳11设置有让位槽二17。让位槽二17与让位槽一14对齐。让位槽二17的底部侧壁设置有到导向槽18。导向槽18与连通孔二13连通。导向槽18内设置有可弹性滑动的堵块19。堵块19与连通孔二13相对应。双向伸缩顶杆20的另一端连接有锥形块21。锥形块21与堵块19相对应。双向伸缩顶杆20与终端监控模块8电连接。上壳10的内部的顶面设置有导气扇9。导气扇9与独立电池单元6电连接且与终端监控模块8电连接。

本发明的工作原理为：如图1-6所示，电源壳1由上壳和下壳组成，上壳和下壳通过螺栓实现可拆卸连接。在上壳的侧面设置有连通孔一12，在下壳的侧面设置有连通孔二13，连通孔一12和连通孔二13同轴布置且对齐，在上壳的侧壁设置有让位槽一14，让位槽一14和连通孔一连通，在让位槽一内设置的密封胶块15的中部设置有导气孔，密封胶块15为橡胶材质支撑，具有压缩可变形的特性，密封胶块15的嵌入在让位槽一14的顶面处，导气孔16与连通孔一12连通。在下壳11的侧壁上设置有让位槽二17，让位槽二17的底面侧面设有一个水平方向的导向槽18，导向槽18与连通孔二13连通，导向槽18内设置有一个可弹性滑动的堵块19，堵块19通过滑动可滑向连通孔二13，并堵住连通孔二13，防止灰尘从连通孔二13进入到电源壳1内，避免静电短路的发生，进而起到保护电池独立单元6的作用。在让位槽一14的中部连接有一个双向伸缩顶杆20，双向伸缩顶杆20一端连接有顶块16，另一端连接有锥形块21，顶块16与密封胶块15接配合，锥形块与堵块接触配合，双向伸缩顶杆20伸出时会使顶块压缩密封胶块，使导气孔150闭合，同时锥形块21推动堵块19沿导向槽18滑向连通孔二13并堵住。该种状态下为电源壳内1温度不高于影响电源单元2工作的温度时的状态，同时该状态下可满足连通孔二13和连通孔一12均为闭合的状态，有效避免了灰尘的进入。在上壳10的内顶部设置有导气扇9，在需要散热排气时导气扇9转动将电源壳内的热空气通过连通孔一和连通孔二13导出到电源壳外，实现散热排热的效果，使得电源单元2在适宜的温度下工作，实现延长独立电池单元6寿命。

系统中终端监控模块8与各单元通过CAN通信实现监控，实现对模块遥控、遥测以及遥调操作，记录各单元的数据信息。根据采集的数据后对各单元实施阵列管理，可控制单元对配置电池的充放电方式，各独立电池单元6可单独放电，可同时充电，可不同时充放电，即部分电池独立单元6处于充电，部分处于核容放电，部分处于浅充浅放，部分处于内阻检测，实现对所有独立电池单元6的有序管理。同时独立电池单元6并联布置配合终端监控模块的监控操作，可有效解决单个独立电池单元6的异常不会对其他健康独立电池单元充放电管理的问题，提高独立电池单元的使用寿命。通过终端监控模块的监控功能实现智能化运维和管理。

在进行充电工作时，交流输入端4连接外接电源，电流通过整流模块5整流变成48V，对独立电池单元6进行充电。在充电池DC-DC模块在终端监控模块8控制下调整为充电模式，当进行放电工作时，终端监控模块8调整DC-DC模块7为放电模式，同时终端监控模块8对电源壳1内部温度进行监测。根据充放电时独立电池单元6的放热情况，当温度过高时，终端监控模块8可控制导气扇转动，同时控制双向伸缩顶杆20回缩，导气孔打开，堵块19回缩到导向槽内，连通孔一12和连通孔二13连通，热空气通过连通孔一12和连通孔二13后排出电源壳1外部，实现散热效果，保证独立电池单元6的处于最佳的工作温度，延长独立电池单元6的使用寿命。当温度满足独立电池单元6正常工作时，终端监控模块8控制双向伸缩顶杆20伸出，使导气孔150关闭，堵块19堵住连通孔二13，该状态下可避免灰尘进入到电源壳1内造成电源单元2发生静电短路现象，保证独立电池单元6的实用寿命。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种并联直流电源系统，包括电源壳（1）和电源单元（2），所述电源单元（2）置于电源壳（1）内部，其特征是，所述电源壳（1）侧壁设置有排气组件（3），所述电源单元（2）包括交流输入端（4）、整流模块（5）和若干个独立电池单元（6），若干独立电池单元（6）并联布置，所述交流输入端（4）、整流模块（5）和若干个独立电池单元（6）依次电连接，所述整流模块（5）与独立电池单元（6）之间连接有DC-DC模块（7），所述独立电池单元（6）与排气组件（3）电连接。

2.根据权利要求1所述的一种并联直流电源系统，其特征是，所述DC-DC模块（7）电连接有终端监控模块（8），所述终端监控模块（8）与排气组件（3）电连接。

3.根据权利要求2所述的一种并联直流电源系统，其特征是，所述终端监控模块（8）与整流模块（5）电连接。

4.根据权利要求2所述的一种并联直流电源系统，其特征是，所述电源壳（1）包括上壳（10）和下壳（11），所述上壳（10）与下壳（11）可拆卸连接，所述上壳（10）的侧面设置有成L形的连通孔一（12），所述下壳（11）侧面设置有连通孔二（13），所述连通孔一（12）和连通孔二（13）对齐连通。

5.根据权利要求4所述的一种并联直流电源系统，其特征是，所述上壳（10）侧壁内设置有让位槽一（14），所述让位槽一（14）与连通孔一（12）连通，所述排气组件（3）包括密封胶块（15）、顶块（16）和双向伸缩顶杆（20），所述密封胶块（15）置于让位槽一（14）内的顶部，所述密封胶块（15）的中部设置有导气孔（150），所述导气孔（150）与连通孔一（12）连通，所述顶块（16）置于让位槽一（14）内的下部，所述顶块（16）的上方与密封胶块（15）连接，所述双向伸缩顶杆（20）置于让位槽一（14）的中部且一端与顶块（16）连接。

6.根据权利要求5所述的一种并联直流电源系统，其特征是，所述下壳（11）设置有让位槽二（17），所述让位槽二（17）与让位槽一（14）对齐，所述让位槽二（17）的底部侧壁设置有到导向槽（18），所述导向槽（18）与连通孔二（13）连通，所述导向槽（18）内设置有可弹性滑动的堵块（19），所述堵块（19）与连通孔二（13）相对应。

7.根据权利要求6所述的一种并联直流电源系统，其特征是，所述双向伸缩顶杆（20）的另一端连接有锥形块（21），所述锥形块（21）与堵块（19）相对应。

8.根据权利要求5或7所述的一种并联直流电源系统，其特征是，所述双向伸缩顶杆（20）与终端监控模块（8）电连接。

9.根据权利要求4所述的一种并联直流电源系统，其特征是，所述上壳（10）的内部的顶面设置有导气扇（9），所述导气扇（9）与独立电池单元（6）电连接且与终端监控模块（8）电连接。

10.根据权利要求1所述的一种并联直流电源系统，其特征是，所述DC-DC模块（7）选用双向DC-DC模块。

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