CN202333076U - 一种钠硫电池测控系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种钠硫电池测控系统，属于高温二次电池的智能测控技术领域。本实用新型包括电池模块、加热装置以及充放电装置，其中电池模块置于加热装置内，所述的充放电装置为带有监测电池性能参数功能的充放电装置，并与电池模块连接；所述的带有监测电池性能参数功能的充放电装置又连接有信号开关，所述的加热装置连接有控制开关，且所述的信号开关与控制开关互相连接，信号开关和控制开关共同组成了钠硫电池测控系统的保护装置。本实用新型既能在电池温度出现异常的时候停止加热和充放电，也能在电池性能参数出现异常的时候停止充放电和加热，有效防止电池大规模的失效和受到损害。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电池测控系统，更具体地说，本实用新型涉及一种钠硫电池测控系统，属于高温二次电池的智能测控技术领域。
背景技术
目前，我国电力负荷增长迅速，建设智能电网的需求越来越迫切。另一方面，我国新能源产业发展迅猛，但由于太阳能、风电等新能源发电具有随机性、间歇性，难以大规模并入电网，制约了该产业的发展。新能源的开发利用、智能电网的开发建设，与大容量储能是密切相关的。
钠硫电池是1967年美国福特公司实用新型公布的，与其他二次电池相比，钠硫电池具有非常明显的储能优势，其理论比能量为760Wh/kg，实际比能量已达150Wh/kg，是铅酸电池的3－4倍，无自放电现象，能量转换效率几乎可达100%，寿命长，免维护等。钠硫电池作为一种高能量密度的储能电池，2002年即在日本实现商业化，已经成功应用于消峰填谷、可再生能源调节、应急电源等方面。
迄今为止，安全问题仍然是限制钠硫电池大规模商业化应用的一个重要因素。钠硫电池的工作温度为300～400℃，钠硫电池在工作过程中存在性能衰退的隐患，进而导致安全隐患。当温度超过钠硫电池的工作温度时，有可能对电池造成破坏，另外，当电池的电压、电流、内阻等参数出现异常时往往表明电池出现了故障，需要对电池采取保护措施。因此，为了保障钠硫电池的正常工作，并在钠硫电池出现故障时系统自动进行保护，需要对钠硫电池的温度、电压、电流、内阻等参数进行监控。一般，普遍采用温度监控的方法对钠硫电池进行动态监测，独立于充放电系统，这种不能够自动启动保护的系统，在温度发生异常时，钠硫电池已经出现规模较大的破坏，无法进行有效防护，易引起严重安全事故。
国家知识产权局于2010年8月11日公开了一件公开号为CN 201549552，名称为“钠硫电池温度管控系统”的实用新型专利，该专利提供了一种钠硫电池温度管控系统，包括安装有多个串联的电池组模块的真空绝热保温箱，各电池组模块由多只集成封装的电池串联而成，其特征在于：所述真空绝热保温箱连接有对各电池组模块的温度起监管和控制作用的温度管控装置。所述温度管控装置包括BMS管控器、设置于各电池组模块温度感应器以及温控仪，各温度传感器作为温度信号输入部件与BMS管控器信号输入接脚连接，温控仪与BMS管控器控制输出信号接脚连接，温控仪输出控制信号线与保温箱连接。本实用新型用于电力储能领域能对钠硫电池的温度进行实时管理和控制、有效保障钠硫电池正常、安全运行。
上述专利提供的技术方案存在较大的缺陷，该专利只对钠硫电池运行过程的温度进行了管控，对钠硫电池的电压、电流、内阻等性能参数则没有涉及，然而往往是在钠硫电池温度发生异常时，电池早已经出现了规模较大的失效，也就是说，当电池的温度发生异常时，比如超过400℃,此时虽然停止了加热装置，但是电池的内部已经发生了较大规模的失效，在继续运行电池的情况下，可能会引起失效的迅速扩大，造成严重的安全问题例如着火。另一方面，当电池的电压、电流或者内阻等性能参数出现异常时，说明电池内部发生了早期失效，在没有人为干预的情况下，测控装置会自动停止电池的运行，但是因为此时电池的温度没有超过安全范围，加热装置还会继续加热，等到温度超过安全范围时，电池很可能已经出现了较大规模的失效，可能会导致电池内部的化学物质直接发生电化学反应，引起火灾等安全问题。因此，实现测控装置和温控装置的相互控制关系到电池运行的安全可靠性。根据上述专利是无法对钠硫电池进行有效防护的。只有对电池的温度、电压、电流、内阻等主要参数实现相互监测和管控才可以有效保障钠硫电池钠硫电池的正常、安全运行。
实用新型内容
本实用新型旨在解决现有技术中电池温度的监控和电池电压、电流或者内阻的监控相对独立，只能在温度发生异常时，以停止加热的方法保护电池，而不能在电池性能参数异常的情况下及时对电池作出保护措施，造成电池大规模失效的问题，提供了一种整合了电池温度的监控和电池电压、电流或者内阻的监控的钠硫电池测控系统，可以有效监控钠硫电池运行中关键参数的变化，在参数异常时，及时作出保护措施，确保钠硫电池安全运行。
为了实现上述目的，本实用新型的具体技术方案为：
一种钠硫电池测控系统，包括电池模块、加热装置以及充放电装置，其中电池模块置于加热装置内，其特征在于：所述的充放电装置为带有监测电池性能参数功能的充放电装置，并与电池模块连接；所述的带有监测电池性能参数功能的充放电装置又连接有信号开关，所述的加热装置连接有控制开关，且所述的信号开关与控制开关互相连接，上述的信号开关和控制开关共同组成了钠硫电池测控系统的保护装置。
本实用新型所述的电池模块为单体电池或者多个串/并联的电池组。
本实用新型所述的加热装置为带有超温断电保护功能的电阻炉或者带有超温断电保护功能的电加热真空绝热保温箱。
本实用新型所述的带有监测电池性能参数功能的充放电装置为充放电测试仪、电化学工作站或者是阻抗测试仪。
本实用新型所述的信号开关包括高电平和mos管。
本实用新型所述的控制开关包括小继电器、交流接触器和开关电源。
本实用新型所述的电池性能参数为电池的电压、电流和内阻。
本实用新型带来的有益技术效果：
背景技术中的专利文件主要涉及钠硫电池的一种温度管控系统，可以实现对钠硫电池的温度进行实时监控和管理，但是当温度出现异常的时候，电池的电流、电压、内阻这些性能参数早就已经出现异常了，电池也已经大规模的失效和受到损害。
1、对比现有技术，本实用新型加入了带有监测电池性能参数功能的测控装置和保护装置，可以实时测试和管理钠硫电池的性能参数，当这些重要性能参数出现异常时，可以及时智能调控测控装置的运行，同时通过保护装置控制加热装置的运行，及时作出保护措施，保障钠硫电池工作过程中的安全性，防止等到温度出现异常时才人工停止电池运行，对电池造成极大地损害。并且，本实用新型具有结构简单、性能可靠、成本低等优点；
2、本实用新型的带有监测电池性能参数功能的测控装置，具体为可监测电池的电压、电流以及内阻，只对其主要的性能参数进行监测，使整个系统的结构更加简单，降低成本；
3、在加入带有检测电池电压、电流、内阻功能的测控装置和保护装置的基础上，加热装置采用带有超温断电保护功能的电阻炉或者带有超温断电保护功能的电加热真空绝热保温箱，这样不论是温度先出现异常，还是电池的电压、电流、内阻先出现异常，都能在最短的时间内同时停止加热和充放电，保护电池不会受到损害，有效安全隐患。
附图说明
说明书附图为本实用新型的结构示意图。
附图标记：1为电池模块、2为加热装置、3为充放电装置、4为信号开关、5为控制开关。
具体实施方式
实施例1
一种钠硫电池测控系统，包括电池模块1、加热装置2以及充放电装置3，其中电池模块1置于加热装置2内，其特征在于：所述的充放电装置3为带有监测电池性能参数功能的充放电装置，并与电池模块1连接；所述的带有监测电池性能参数功能的充放电装置又连接有信号开关4，所述的加热装置2连接有控制开关5，且所述的信号开关4与控制开关5互相连接，上述的信号开关4和控制开关5共同组成了钠硫电池测控系统的保护装置。
本实用新型所述的电池模块1为单体电池或者多个串/并联的电池组。
本实用新型所述的加热装置2为带有超温断电保护功能的电阻炉或者带有超温断电保护功能的电加热真空绝热保温箱。
本实用新型所述的带有监测电池性能参数功能的充放电装置为充放电测试仪、电化学工作站或者是阻抗测试仪。
本实用新型所述的信号开关4包括高电平和mos管。
本实用新型所述的控制开关5包括小继电器、交流接触器和开关电源。
本实用新型所述的电池性能参数为电池的电压、电流和内阻。
实施例2
如图1所示，该钠硫电池测控系统主要部件为加热装置2、充放电装置3和保护装置。充放电装置3选用充放电测试仪、电化学工作站或者是阻抗测试仪。
加热装置2内装有单体钠硫电池或电池组，加热装置2加热电池或电池组至工作温度，充放电装置3连接单体钠硫电池或电池组，其选用的充放电测试仪、电化学工作站或者是阻抗测试仪都能够实时测试和控制电池的电压、电流和内阻参数，并且控制电池充放电的工作；保护装置包括信号开关4和控制开关5两部分，充放电装置3监测到电池的参数异常时，自动停止电池的充放电，再将异常信号传给信号开关4和控制开关5，由这两个开关控制加热装置2，并停止加热。
具体的，钠硫电池或电池组放入加热装置2中，加热至300～360℃并保温，使电池进行正常充放电工作。充放电装置3连接加热装置2中的钠硫电池或电池组，实时监测和管理电池的电压、电流和内阻。信号开关4由高电平和mos管组成，控制开关5由小继电器、交流接触器和开关电源组成，信号开关4连接充放电装置3，并与控制开关5连接，控制开关5再连接加热装置2。电池正常工作时，小继电器和交流接触器均是闭合的，充放电装置3监测到电池的电压、电流和内阻等出现异常时，在停止充放电的同时，将异常信号传给信号开关4，由高电平控制的mos管断开，小继电器断开，进而交流接触器断开，使加热装置2停止加热，实现了对电池的及时防护。
实施例3
在实施例2的基础上，进一步的加热装置2选用带有超温断电保护功能的电阻炉或者带有超温断电保护功能的电加热真空绝热保温箱。加热装置2内装有单体钠硫电池或电池组，加热装置2加热电池至工作温度，实时监控电池的温度变化，并具有超温断电保护的功能；充放电装置3选用充放电测试仪、电化学工作站或者是阻抗测试仪，并连接单体钠硫电池或电池组，能够实时测试和控制电池的电压、电流和内阻参数，并控制电池充放电的工作；保护装置包括信号开关4和控制开关5两部分，电池的电压、电流和内阻出现异常时，系统如实施例2的流程进行控制；当电池的温度出现异常时，带有超温断电保护功能的电阻炉或者带有超温断电保护功能的电加热真空绝热保温箱自动断开，停止加热，同时将温度异常信号传给控制开关5和信号开关4，这两个开关控制充放电装置3，停止电池或电池组的充放电。
具体的，加热装置2选用带有超温断电保护功能的电阻炉或者带有超温断电保护功能的电加热真空绝热保温箱，单体钠硫电池放入加热装置2中，加热至300～360℃并保温，使电池进行正常充放电工作。充放电装置3连接加热装置2中的钠硫电池或电池组，实时监测和管理电池的电压、电流和内阻。保护装置包括信号开关4和控制开关5两部分，信号开关4由高电平和mos管组成，控制开关5由小继电器、交流接触器和开关电源组成，信号开关4接充放电装置3，并与控制开关5连接，控制开关5再连接加热装置2。当电池的温度超过400℃时，加热装置2自动断开，停止加热，并将温度异常信号传输给保护装置，保护装置控制充放电装置3终止电池充放电工作。
现场实际运行，钠硫电池出现温度、电阻等数值异常时，系统启动自动保护程序，加热装置停止加热，具有超温保护功能，且通过保护装置停止电池的充放电运行。实现对钠硫电池运行电压、电流、内阻等参数实时监测，这些参数出现异常时，系统启动自动保护程序，及时停止电池充放电，并通过保护装置，停止加热电池。
本实用新型可有效保障钠硫电池安全运行，且本实用新型具有结构简单、性能可靠、成本低等优点。
Claims (7)
1.一种钠硫电池测控系统，包括电池模块（1）、加热装置（2）以及充放电装置（3），其中电池模块（1）置于加热装置（2）内，其特征在于：所述的充放电装置（3）为带有监测电池性能参数功能的充放电装置，并与电池模块（1）连接；所述的带有监测电池性能参数功能的充放电装置又连接有信号开关（4），所述的加热装置（2）连接有控制开关（5），且所述的信号开关（4）与控制开关（5）互相连接。
2.根据权利要求1所述的一种钠硫电池测控系统，其特征在于：所述的电池模块（1）为单体电池或者多个串/并联的电池组。
3.根据权利要求1所述的一种钠硫电池测控系统，其特征在于：所述的加热装置（2）为带有超温断电保护功能的电阻炉或者带有超温断电保护功能的电加热真空绝热保温箱。
4.根据权利要求1所述的一种钠硫电池测控系统，其特征在于：所述的带有监测电池性能参数功能的充放电装置为充放电测试仪、电化学工作站或者是阻抗测试仪。
5.根据权利要求1所述的一种钠硫电池测控系统，其特征在于：所述的信号开关（4）包括高电平和mos管。
6.根据权利要求1所述的一种钠硫电池测控系统，其特征在于：所述的控制开关（5）包括小继电器、交流接触器和开关电源。
7.根据权利要求1所述的一种钠硫电池测控系统，其特征在于：所述的电池性能参数为电池的电压、电流和内阻。
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