CN201918770U - 一种直流充放电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种直流充放电系统，具体包括：在蓄电池组所在的支路中设置直流断路部件，通过控制部件控制所述直流断路部件的断开或导通，实现断开或导通蓄电池组所在支路的充电电流，从而可以对蓄电池组的充电进行控制，可以在需要时停止对蓄电池组的充电，避免电能的浪费，并可以避免由于对蓄电池组的长时间持续充电，所导致的蓄电池组因持续充电产生热失控故障而损坏的问题。

Description

一种直流充放电系统

技术领域

本实用新型涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种直流充放电系统。

背景技术

在目前直流充放电系统，特别是应用于市电供电系统的直流充放电系统中，所述直流充放电系统包括处于并联状态的直流电源与蓄电池组。如图1所示为现有市电供电系统中，直流电源与蓄电池组的连接示意图，所述直流电源1包括多个处于并联状态的将交流输入转换为直流输出的整流模块2，在市电供电正常的情况下，直流电源以浮充电压设定值输出，在向负载3供电的同时，也对与之并联的蓄电池组4进行浮充充电，一旦遇有市电停电事件发生，由于没有交流输入，各整流模块失去输出，直流电源无法继续为负载供电，蓄电池组4便承担起为负载3供电的任务。

所述“蓄电池组4”包括多个子蓄电池组5，以及分别与每个子蓄电池组5串联的熔丝6和蓄电池组分流器7。所述“负载3”包括负载分流器8以及用于接通或断开各负载3的各负载开关9。

所述直流电源将交流输入转换为直流输出后为负载3和蓄电池组4供电，其输入包括火线10输入，零线11输入及接地线12输入。

所述系统还包括监控部件13，该部件用于对系统中各单元(如整流模块、熔丝、蓄电池、负载分流器等)的端电压进行检测，以便于在各单元发生故障时(此时该单元的端电压出现异常)，及时发现并解决。

现有的市电供电系统中存在以下问题：

1、直流电源在市电供电正常的情况下，持续对蓄电池组进行浮充，在蓄电池组已充满的情况下，直流电源还是继续对蓄电池组进行充电，由此造成电力能源的浪费；

2、同时，持续地对蓄电池组进行充电，会导致蓄电池组产生大量的热能，由于市电供电系统的工作环境经常发生变化，目前市电供电系统的电池管理程序中，没有设定对蓄电池组温度控制的上下限补偿范围，因此，当机房出现高温时，由于蓄电池组本身也产生大量热能，容易产生蓄电池组热失控故障，导致蓄电池组损坏；

因此，亟需引进一种蓄电池组的充电方法，可以对蓄电池组进行充电并在蓄电池组已充满的情况下，中断对蓄电池组的充电，从而节约电力能源，并避免由于长时间持续充电，导致的蓄电池组的损坏。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种直流充放电系统，用于解决现有技术中由于对蓄电池组的持续浮充充电导致的电能浪费，以及蓄电池组容易因持续充电产生热失控故障而损坏的问题。

一种直流充放电系统，包括蓄电池组1、负载2、为所述蓄电池组1充电并为所述负载2供电的直流电源3以及用于测量蓄电池组1端电压的监控部件14，其中，直流电源3、蓄电池组1和负载2两两并联，所述系统还包括直流断路部件4和控制部件15，其中：

在蓄电池组1所在的并联支路，直流断路部件4与蓄电池组1串联；

所述监控部件14，在测量结果为蓄电池组1端电压小于下限值或大于上限值时，触发控制部件15；

所述控制部件15在接收到监控部件14的触发时，控制所述直流断路部件4断开或导通蓄电池组1所在并联支路的充电电流。

本实用新型实施例提供的直流充放电系统中，在蓄电池组所在的支路中包含有直流断路部件，通过控制部件控制所述直流断路部件的断开或导通，可以实现断开或导通蓄电池组所在支路的充电电流，从而可以对蓄电池组的充电进行控制，可以停止对蓄电池组的充电，避免电能的浪费，并可以避免由于对蓄电池组的长时间持续充电，所导致的蓄电池组因持续充电产生热失控故障而损坏的问题。

附图说明

图1为现有技术中市电供电系统内开关电源与蓄电池组的连接示意图；

图2为本实用新型实施例一提供的一种直流充放电系统；

图3为本实用新型实施例二提供的一种直流充放电系统；

图4为本实用新型实施例三提供的一种直流充放电系统；

图5为本实用新型实施例三提供的一种直流充放电系统；

图6为本实用新型实施例三提供的一种直流充放电系统；

图7为本实用新型实施例四提供的一种直流充放电系统；

图8为本实用新型实施例四提供的一种直流充放电系统。

具体实施方式

由于蓄电池组内部不断自放电，蓄电池组的端电压不断的缓慢下降，容量在缓慢减少，可以对蓄电池组进行浮充充电。所述浮充充电是指，为了保持蓄电池组的端电压稳定，对蓄电池组进行持续的小电流充电，以补偿由于不断的内部放电导致的蓄电池内容量的损失。

由于蓄电池组中的各蓄电池本身是有差异的，长期利用浮充充电的方式对蓄电池组进行充电，会导致的蓄电池组中各蓄电池之间的电压差异越来越大，影响蓄电池组的性能，因此，对蓄电池组的充电方式除了浮充充电之外，还有均充充电方式。所述均充充电是指，利用较大电流对蓄电池组进行快速充电，从而避免长期对蓄电池组进行浮充充电导致的各蓄电池之间的差异变大的问题。

在现有的供电系统中，直流电源以浮充电压设定值输出，持续的对蓄电池进行浮充充电，除了导致电力能源的浪费，并有可能导致蓄电池组的损坏之外，还会导致蓄电池组中的各蓄电池之间的电压差异越来越大，从而影响蓄电池组的性能，因此，本实用新型提供一种直流充放电系统，通过在蓄电池组所在的支路增加直流断路部件，在蓄电池组电量不足时，利用均充充电方式对蓄电池组进行快速充电，在蓄电池电量充足时，停止对蓄电池组的充电，从而解决上述技术问题，特别的，本实用新型提供的直流充放电系统可以应用于市电供电系统中，已解决现有的市电供电系统中存在的电能浪费及蓄电池组容易损坏的问题。

下面结合说明书附图和各实施例对本实用新型的技术方案进行详细说明。

实施例一、

本实施例提供一种直流充放电系统，如图2所示，该系统包括蓄电池组1、负载2、为所述蓄电池组充电并为所述负载供电的直流电源3以及用于测量蓄电池组1端电压的监控部件14，其中，直流电源3、蓄电池组1和负载2两两并联，所述系统还包括直流断路部件4和控制部件15，其中：

在蓄电池组1所在的并联支路，直流断路部件4与蓄电池组1串联，所述监控部件14，在测量结果为蓄电池组1端电压小于下限值或大于上限值时，触发控制部件15，所述控制部件15在接收到监控部件14的触发时，控制所述直流断路部件4断开或导通蓄电池组1所在并联支路的充电电流。通过控制所述直流断路部件4断开或导通蓄电池组1所在并联支路的充电电流，从而可以对蓄电池组的充电进行控制，可以停止对蓄电池组的充电，解决本实用新型提出的技术问题。

具体的，所述直流电源包括多个处于并联状态的将交流输入转换为直流输出的整流模块5。所述直流电源的输入端为交流输入，包括火线6输入，零线7输入及接地线8输入。

为了描述简便，本实用新型各实施例中涉及的“蓄电池组1”包括多个子蓄电池组9，以及分别与蓄电池组1中的每一个子蓄电池组9串联的熔丝10和分流器11。所述“负载”包括负载分流器12以及用于接通或断开各负载的各负载开关13。

所述监控部件14对蓄电池组1端电压的检测可以是实时进行的，也可以是定时进行的，向控制部件15发送的触发信号也可以是实时或定时进行的。

如，监控部件14对蓄电池组1端电压进行周期为10s的定时检测，在测量出蓄电池组1端电压小于下限值时，确认蓄电池组1需要进行充电，可以实时的向控制部件15发送高电平，控制部件15在接收到该高电平时，控制直流断路部件4连接，从而导通蓄电池组1所在并联支路的充电电流，利用直流电源对蓄电池组1进行充电；同样，监控部件14在测量出蓄电池组1端电压大于上限值时，确认蓄电池组1充电完成，不需要继续充电，可以实时的向控制部件15发送低电平，控制部件15在接收到该低电平时，控制直流断路部件4断开，从而断开蓄电池组1所在并联支路的充电电流，停止利用直流电源对蓄电池组1充电。

由于在系统中增加了直流断路部件4对蓄电池组1所在的支路进行通、断控制，在直流电源3失去输出，无法为负载2供电(如市电停电)时，需要蓄电池组1为负载2供电，此时，可能需要蓄电池组1所在的支路从断路状态转换为通路状态，此时，需要直流断路部件4从断开状态转换为导通状态，如果直流断路部件4进行状态转换的时间比较长，则该段时间内负载2得不到供电，使得对供电要求较高的负载2(如，数据电路)存在损坏(如，宕机)的风险，因此，针对这种情况，在本实施例提供的直流充放电系统中还可以进一步包括二极管16：

所述二极管16与直流断路部件4并联，且所述二极管16的阳极与直流电源3的负极连接，阴极与蓄电池组1的负极连接，从而利用二极管的单向导通特性，通过二极管16所在的支路实现蓄电池组1向负载2供电。

通过二极管16所在的支路实现蓄电池组1向负载2供电的具体过程为：在直流电源3失去输出时，直流电源3输出端的电压迅速下降，当该电压与蓄电池组1端电压的差值大于二极管16的导通电压时，二极管16导通，则所述蓄电池组1可以通过二极管16向所在的各支路负载供电。

由于二极管的导通电压比较小，如，锗二极管的导通电压为0.15v，硅二极管的导通电压为0.7v，因此，直流电源输出端的电压下降至与蓄电池组端电压的差值大于二极管的导通电压的时间非常短，可以满足对供电要求比较高的负载(如，数字电路)的要求。

需要说明的是，增加了与直流断路部件4并联的二极管16之后，在直流电源3为蓄电池组1充电的过程中，二极管16处于截止状态，直流电源3仍然通过直流断路部件4所在的支路为蓄电池组1充电；在直流电源3为蓄电池组1充电完成后，直流断路部件4断开，经过一定时间的时延，蓄电池组1的端电压自然下降到直流电源3的开口端电压，此时直流电源3的工作模式从均充充电状态转换为浮充充电状态，但由于二极管16的单向导通特性，直流电源3不能通过二极管16所在的支路为蓄电池组1进行浮充充电，因此，不会造成直流电源3持续为蓄电池组1进行浮充充电的问题。

如图2所示，所述监控部件14还可以对所述直流充放电系统中除蓄电池组1之外的其他部件的端电压进行检测，以便于检测系统中各部件的状态，从而可以在各部件出现故障时及时发现问题，当然，监控部件14也可以通过检测线17对二极管16的端电压及通过检测线18对直流断路部件4的端电压进行检测，以便于在二极管16和直流断路部件4出现故障时及时发现。

实施例二、

在本实用新型实施例一提供的方案的基础上，在蓄电池组1中包括多个子蓄电池组9时，可以针对蓄电池组中的各子蓄电池组进行充电控制，蓄电池组所在的并联支路有多个直流断路部件4，每个直流断路部件断开或导通至少一个子蓄电池组的充电电流。

如图3所示，以蓄电池组1中包括两个子蓄电池组9，每个子蓄电池组利用一个直流断路部件4断开或导通该子蓄电池组的充电电流为例对实施例二的方案进行说明。(在蓄电池组中包括三个或更多的子蓄电池组时，也可以利用一个直流断路部件来同时控制至少两个子蓄电池组所在支路的充电电流)

与实施例一类似，在本实施例中，也可以针对每个直流断路部件4，增加与直流断路部件4并联的二极管16，任一二极管16的阳极与直流电源3的负极连接，阴极与并联的直流断路部件4控制充电电流的子蓄电池组9的负极连接，从而在直流断路部件状态转换时间较长时，也不会在无法利用直流电源3为负载2供电，转而利用蓄电池组1为负载2供电时，造成供电中断。

在本实施例中，监控部件14可以针对每个直流断路部件4及每个二极管16，进行端电压检测，以便于在各二极管和各直流断路部件出现故障时及时发现，提高整个直流充放电系统的稳定性和安全性。

本实用新型实施例一提供的方案中，不仅可以解决本实用新型提出的技术问题，并且进一步通过增加与直流断路部件并联的二极管，解决了直流电源无法为负载供电，转而利用蓄电池组为负载供电时，由于直流断路部件从断开转换为连接状态的时间较长，可能导致的供电毫秒级的中断问题。

而在本实用新型实施例二提供的方案中，不仅可以利用一个直流断路部件对蓄电池组进行充电控制，还可以利用多个直流断路部件，针对蓄电池组中的各子蓄电池组进行充电控制，当然，结合实施例一和实施例二的方案，可以利用一个直流断路部件控制一个子蓄电池组的充电，也可以利用一个直流断路部件控制多个子蓄电池组的充电。

下面通过实施例三对本实用新型实施例一的方案进行详细说明。

实施例三、

实施例一中提供的直流断路部件可以为多种情况，下面以直流断路部件为直流断路开关、晶闸管、直流断路开关与可控硅串联为例，对实施例一的方案进行说明。

实施例一中的直流断路部件4可以为直流断路开关，如图4所示，在直流断路部件4为直流断路开关时，直流充放电系统还包括与控制部件15连接的直流吸合线圈19，控制部件15在接收到监控部件14的触发时：

控制所述直流吸合线圈19吸合直流断路开关，来导通蓄电池组1所在并联支路的充电电流，对蓄电池组1进行充电；控制所述直流吸合线圈19断开直流断路开关，从而断开蓄电池组1所在并联支路的充电电流，停止对蓄电池组1进行充电。

为了缩短直流断路部件连接-断开状态转换的响应时间，较优的，所述直流断路部件4可以为晶闸管，如图5所示，在所述直流断路部件4为晶闸管的情况下，控制部件15在接收到监控部件14的触发时：

通过控制所述晶闸管导通，来导通蓄电池组1所在并联支路的充电电流，对蓄电池组1进行充电；通过控制所述晶闸管截止，来断开蓄电池组1所在并联支路的充电电流，停止对蓄电池组1进行充电。

如图6所示，所述直流断路部件4还可以为可控硅与直流断路开关串联，共同作为直流断路部件，则所述直流充放电系统还包括与控制部件1 5连接的直流吸合线圈19，控制部件15在接收到监控部件14的触发时：

在需要对蓄电池组1进行充电时，控制所述直流吸合线圈19吸合直流断路开关且控制所述可控硅导通来导通蓄电池组1所在并联支路的充电电流，对蓄电池组1进行充电；而由于可控硅一旦导通之后，无法截止，因此在需要停止对蓄电池组1的充电时，控制所述直流吸合线圈19断开直流断路开关来断开蓄电池组1所在并联支路的充电电流，停止对蓄电池组1进行充电。

下面通过实施例四对本实用新型实施例二的方案进行详细说明。

实施例四、

与实施例一类似的，实施例二中提供的直流断路部件也可以为多种情况，下面以直流断路部件为晶闸管、直流断路开关与可控硅串联为例，结合实施例二中的图3(仍以蓄电池组包括两个子蓄电池组为例)，对实施例二的方案进行说明。

如图7所示，在实施例二中的直流断路部件4为晶闸管时，通过一个晶闸管控制蓄电池组1中的一个子蓄电池组9的充电。针对每个晶闸管，控制部件15在接收到监控部件14的触发时：

通过控制所述晶闸管截止，来断开该晶闸管控制的蓄电池9所在并联支路的充电电流，停止对该晶闸管控制的子蓄电池组9进行充电；或者，通过控制所述晶闸管导通，来导通该晶闸管控制的蓄电池9所在并联支路的充电电流，对该晶闸管控制的子蓄电池组9进行充电。

如图8所示，在实施例二中的直流断路部件4为直流断路开关与可控硅串联组成时，所述直流充放电系统还包括与控制部件15连接的直流吸合线圈19，针对每个串联的直流断路开关与可控硅(即每个直流断路部件)，控制部件15在接收到监控部件14的触发时：

在确定需要对子蓄电池组9进行充电时，控制直流吸合线圈19吸合直流断路开关，且控制与该直流断路开关串联的可控硅导通，来导通该直流断路部件4进行充电控制的蓄电池9所在并联支路的充电电流，实现对该直流断路部件4控制的子蓄电池组9进行充电；

或，在确定需要停止对子蓄电池组9的充电时，控制直流吸合线圈19断开直流断路开关，来断开该直流断路部件4进行充电控制的蓄电池9所在并联支路的充电电流，停止对该直流断路部件4控制的子蓄电池组9的充电。

当然，实施例二中的直流断路部件4也可以为直流断路开关，在实施例四中不再用具体的图示出。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种直流充放电系统，包括蓄电池组(1)、负载(2)、为所述蓄电池组(1)充电并为所述负载(2)供电的直流电源(3)以及用于测量蓄电池组(1)端电压的监控部件(14)，其中，直流电源(3)、蓄电池组(1)和负载(2)两两并联，其特征在于，所述系统还包括直流断路部件(4)和控制部件(15)，其中：

在蓄电池组(1)所在的并联支路，直流断路部件(4)与蓄电池组(1)串联；

所述监控部件(14)，在测量结果为蓄电池组(1)端电压小于下限值或大于上限值时，触发控制部件(15)；

所述控制部件(15)在接收到监控部件(14)的触发时，控制所述直流断路部件(4)断开或导通蓄电池组(1)所在并联支路的充电电流。

2.如权利要求1所述的直流充放电系统，其特征在于，

蓄电池组(1)所在的并联支路有多个直流断路部件(4)，且所述蓄电池组(1)中有多个子蓄电池组(9)，每个直流断路部件(4)断开或导通至少一个子蓄电池组的充电电流。

3.如权利要求1所述的直流充放电系统，其特征在于，还包括：

与直流断路部件(4)并联的二极管(16)，所述二极管(16)的阳极与直流电源的负极连接，阴极与蓄电池组(1)的负极连接。

4.如权利要求2所述的直流充放电系统，其特征在于，还包括多个二极管(16)；

一个二极管(16)与一个直流断路部件(4)并联，任一二极管(16)的阳极与直流电源的负极连接，阴极与并联的直流断路部件(4)控制充电电流的子蓄电池组的负极连接。

5.如权利要求1～4任一所述的直流充放电系统，其特征在于，所述直流断路部件(4)为直流断路开关，所述直流充放电系统还包括与控制部件连接的直流吸合线圈(19)；

控制部件(15)在接收到监控部件(14)的触发时，控制所述直流吸合线圈(19)吸合直流断路开关或断开直流断路开关。

6.如权利要求1～4任一所述的直流充放电系统，其特征在于，所述直流断路部件(4)为晶闸管；

控制部件(15)在接收到监控部件(14)的触发时，通过控制所述晶闸管截止或导通来断开或导通蓄电池组(1)所在并联支路的充电电流。

7.如权利要求1～4任一所述的直流充放电系统，其特征在于，所述直流断路部件(4)为可控硅和直流断路开关，所述直流充放电系统还包括与控制部件连接的直流吸合线圈(19)；

控制部件(15)在接收到监控部件(14)的触发时，控制所述直流吸合线圈(19)吸合直流断路开关且控制所述可控硅导通来导通蓄电池组(1)所在并联支路的充电电流，或，控制所述直流吸合线圈(19)断开直流断路开关来断开蓄电池组(1)所在并联支路的充电电流。

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