CN212343317U - 高原用储能电池的抗浪涌装置和高原用储能电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及光伏储能系统领域，具体涉及一种高原用储能电池的抗浪涌装置和高原用储能电池。高原用储能电池的抗浪涌装置包括电路电源、电流抑制电路、延时控制电路和驱动电路；电路电源分别与驱动电路和延时控制电路连接，延时控制电路与驱动电路连接，电流抑制电路与驱动电路连接。本实用新型在设备带电插拔时，电流抑制电路将限制接入时给待保护设备上电的浪涌电流，在设备输入端电压通过电流抑制电路升高后，电路电源上电，通过延时控制电路延时一段时间后，控制驱动电路开启。这时，待保护设备的输入电压接近储能电池的电压，就不会存在浪涌电流，进而不会出现打火现象，保证了电子设备的正常使用。

Description

高原用储能电池的抗浪涌装置和高原用储能电池

技术领域

本实用新型涉及光伏储能系统领域，具体而言，涉及一种高原用储能电池的抗浪涌装置和高原用储能电池。

背景技术

在高原上，有些设备在连接多块储能电池时，由于系统的不间断供电的应用需求，需要储能电池进行热插拔。

在设备接线安装时，由于电子设备的输入电容的存在，在对储能电池进行热插拔时，会出现打火现象，进而影响到电子设备的正常使用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高原用储能电池的抗浪涌装置，其能够在储能电池在热插拔的时候，对设备进行保护，避免打火现象的发生。

本实用新型的另一目的在于提供一种高原用储能电池，其能够在进行热插拔的时候，对设备进行保护。

本实用新型的技术方案是这样的：

一种高原用储能电池的抗浪涌装置，其包括电路电源、电流抑制电路、延时控制电路和驱动电路；

所述电路电源分别与所述驱动电路和所述延时控制电路连接，所述延时控制电路与所述驱动电路连接，所述电流抑制电路与所述驱动电路连接。

优选的，所述电流抑制电路包括第一场效应管和第一电阻；

所述第一场效应管的源极连接储能电池，所述第一场效应管的漏极用于连接待保护设备，所述第一场效应管的栅极分别连接所述驱动电路；

所述第一电阻的第一端连接储能电池，所述第一电阻的第二端用于连接待保护设备。

优选的，所述延时控制电路包括驱动器、第三电阻、第四电阻、第一二极管和延时电容；

所述第三电阻的第一端连接所述电路电源，所述第三电阻的第二端连接所述第四电阻的第一端，所述第四电阻的第二端分别连接储能电池和待保护设备，所述延时电容与所述第四电阻并联；

所述第一二极管的正极连接所述第四电阻的第一端，所述第一二极管的负极连接所述电路电源；

所述驱动器的输入端连接在所述第三电阻和所述第四电阻之间，所述驱动器的输出端连接所述驱动电路。

优选的，所述驱动电路包括第二电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第二二极管、第三二极管、第一三极管和第二三极管；

所述第五电阻的第一端连接所述驱动器的输出端，所述第五电阻的第二端连接所述第一三极管的基极；

所述第六电阻的第一端连接所述驱动器的输出端，所述第六电阻的第二端用于连接待保护设备；

所述第一三极管的发射极连接所述第二二极管的负极，所述第一三极管的集电极用于连接待保护设备；

所述第七电阻的第一端连接所述电路电源，所述第七电阻的第二端分别连接所述第二三极管的基极、所述第八电阻的第一端；

所述第八电阻的第二端连接所述第二二极管的正极；

所述第二三极管的发射极连接电路电源，所述第二三极管的集电极连接所述第九电阻的第一端，所述第九电阻的第二端连接所述第三二极管的正极，所述第三二极管的负极连接所述第二电阻的第一端，所述第二电阻的第二端连接储能电池。

优选的，所述驱动电路还包括稳压二极管，所述稳压二极管的负极连接所述第二电阻的第一端，所述稳压二极管的正极连接所述第二电阻的第二端。

优选的，所述电路电源为待保护设备在上电后的反馈电源。

优选的，高原用储能电池的抗浪涌装置还包括隔离电源模块，所述电路电源通过所述隔离电源模块分别与所述驱动电路和所述延时控制电路连接。

优选的，高原用储能电池的抗浪涌装置还包括防反电路，所述防反电路用于防止所述抗浪涌电路的反接。

优选的，所述防反电路包括第二场效应管；

所述第二场效应管的源极连接所述电流抑制电路，所述第二场效应管的漏极连接储能电池，所述第二场效应管的栅极连接所述驱动电路。

一种高原用储能电池，其包括电池本体和上述任一项所述的高原用储能电池的抗浪涌装置；

所述高原用储能电池的抗浪涌装置串联设置在所述电池本体的正极或负极。

本实用新型的有益效果是：

在设备带电插拔时，电流抑制电路将限制接入时给待保护设备上电的浪涌电流，在设备输入端电压通过电流抑制电路升高后，电路电源上电，通过延时控制电路延时一段时间后，控制驱动电路开启。这时，待保护设备的输入电压接近储能电池的电压，就不会存在浪涌电流，进而不会出现打火现象，保证了电子设备的正常使用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的高原用储能电池的抗浪涌装置的电路图；

图2为本实用新型实施例提供的高原用储能电池的抗浪涌装置连接储能电池的负极时的电路图；

图3为本实用新型实施例供的高原用储能电池的抗浪涌装置连接储能电池的正极时的电路图；

图4为本实用新型实施例供的高原用储能电池的使用状态参考图；

图5为本实用新型实施例供的高原用储能电池的另一种使用状态参考图。

主要元件符号说明：R1-第一电阻；R2-第二电阻；R3-第三电阻；R4- 第四电阻；R5-第五电阻；R6-第六电阻；R7-第七电阻；R8-第八电阻；R9- 第九电阻；Q1-第一场效应管；Q2-第二场效应管；Q3-第一三极管；Q4-第二三极管；D1-第一二极管；D2-第二二极管；D3-第三二极管；U1A-驱动器；E-输入电容；C-延时电容；VC-电路电源；T-隔离电源模块。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图1-图5，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

一种高原用储能电池的抗浪涌装置，其包括电路电源VC、电流抑制电路、延时控制电路和驱动电路；电路电源VC分别与驱动电路和延时控制电路连接，延时控制电路与驱动电路连接，电流抑制电路与驱动电路连接。

在本实施例中，在设备带电插拔，即热插拔时，电流抑制电路将限制接入时给待保护设备上电的浪涌电流。

在通过电流抑制电路的作用下，设备的输入端电压升高后，电路电源 VC开始上电，并通过延时控制电路延时一段时间后，才会控制驱动电路开启。此时，待保护设备的输入电压接近储能电池的电压，就不会存在浪涌电流，进而不会出现打火现象，保证了电子设备的正常使用。

在本实用新型中，抗浪涌装置应用在光伏充电控制器、逆变器或光伏控制逆变一体机的储能电池输入端，能够对上述设备起到保护作用。

优选的，电流抑制电路包括第一场效应管Q1和第一电阻R1；第一场效应管Q1的源极连接储能电池，第一场效应管Q1的漏极用于连接待保护设备，第一场效应管Q1的栅极分别连接驱动电路；第一电阻R1的第一端连接储能电池，第一电阻R1的第二端用于连接待保护设备。

具体的，在本实施例中，当储能电池与待保护设备进行热插拔时，储能电池的储能电池与抗浪涌装置串联，在于待保护设备连接，形成回路。

在具体使用时，当抗浪涌装置设置在储能电池的负极时，电流从储能电池的正极流出，经待保护设备和第一电阻R1后，进入储能电池的负极，形成回路，完成对待保护设备的供电。

更具体的，在本实施例中，第一电阻R1为正温度系数热敏电阻，或第一电阻R1为抗浪涌电阻。

优选的，在本实施例中，延时控制电路包括驱动器U1A、第三电阻 R3、第四电阻R4、延时电容C和第一二极管D1；第三电阻R3的第一端连接电路电源VC，第三电阻R3的第二端连接第四电阻R4的第一端，第四电阻R4的第二端分别连接储能电池和待保护设备，延时电容C与第四电阻R4并联；第一二极管D1的正极连接第四电阻R4的第一端，第一二极管D1的负极连接电路电源；驱动器U1A的输入端连接在第三电阻R3 和第四电阻R4之间，驱动器U1A的输出端连接驱动电路。

具体的，延时电容C和第四电阻R4并联后，在与第三电阻R3、电路电源VC串联。

在本实施例中，当VIN+和VIN-分别连接储能电池的正极和负极， VOUT+和VOUT-分别连接待保护设备，其中，E为待保护设备的输入电容E。

当储能电池与待保护设备进行热插拔时，储能电池接入，电流通过储能电池的正极、输入电容E、第一电阻R1后，流入储能电池的负极，形成回路。

此时，回路中的输入电流为储能电池的电压与第一电阻R1的电阻值的比值。

当待保护设备的输入电压随时间慢慢升高时，当待保护设备的电压升高到一定阈值时，电路电源VC启动，电路电源VC电压建立，当电路电压高于一定电压时，电路电压经过第三电阻R3和第四电阻R4的分压后，延时电容C通过第三电阻R3进行充电。

此时，延时电容C就起到了在电路电压建立后，驱动电路的电压建立时的延时作用。

优选的，驱动电路包括第二电阻R2、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第二二极管D2、第三二极管 D3、第一三极管Q3和第二三极管Q4；驱动器U1A的一端连接延时控制电路，第五电阻R5的第一端连接驱动器U1A的输出端，第五电阻R5的第二端连接第一三极管Q3的基极；第六电阻R6的第一端连接驱动器U1A 的输出端，第六电阻R6的第二端用于连接待保护设备；第一三极管Q3 的发射极连接第二二极管D2的负极，第一三极管Q3的集电极用于连接待保护设备；第七电阻R7的第一端连接电路电源VC，第七电阻R7的第二端分别连接第二三极管Q4的基极、第八电阻R8的第一端；第八电阻 R8的第二端连接第二二极管D2的正极；第二三极管Q4的发射极连接电路电源VC，第二三极管Q4的集电极连接第九电阻的第一端，第九电阻的第二端连接第三二极管D3的正极，第三二极管D3的负极连接第二电阻R2的第一端，第二电阻R2的第二端连接储能电池。

具体的，在本实施例中，驱动器U1A的输入端连接在第三电阻R3 和第四电阻R4之间，驱动器U1A的电压建立，是在第三电阻R3和第四电阻R4分压后，根据第四电阻R4建立的。

在本实施例中，驱动电路还包括稳压二极管，稳压二极管的负极连接第二电阻R2的第一端，稳压二极管的正极连接第二电阻R2的第二端。

在本实施例中，稳压二极管与第二电阻R2并联，与第一场效应管Q1 串联，进而通过稳压二极管的设置，能够避免第一场效应管Q1和第二场效应管Q2的驱动电压过高，实现对第一场效应管Q1和第二场效应管Q2 的保护。

优选的，电路电源VC为待保护设备在上电后的反馈电源。

优选的，高原用储能电池的抗浪涌装置还包括隔离电源模块T，电路电源VC通过隔离电源模块T分别与驱动电路和延时控制电路连接。

优选的，高原用储能电池的抗浪涌装置还包括防反电路，防反电路用于防止抗浪涌电路的反接。具体的，防反电路包括第二场效应管Q2；第二场效应管Q2的源极连接电流抑制电路，第二场效应管Q2的漏极连接储能电池，第二场效应管Q2的栅极连接驱动电路。

综上所述，本实用新型的具体防浪涌方案的实施过程如下：

如图1所示，VIN+和VIN-分别连接储能电池的正负极，VOUT+和 VOUT-分别连接待保护设备，E为待保护设备的输入电容E，在储能电池接入时，电流通过储能电池的正极，输入电容E，第一电阻R1，第二场效应管Q2的体二极管流入储能电池的负极，这时输入电流的最大值为储能电池的电压比第一电阻R1的电阻值，待保护设备的输入电压随时间慢慢升高，升高至电路电源VC启动，电路电源VC的电压建立，当电路电源VC的电压小于一定值，驱动器U1A的控制引脚电压经过第三电阻R3 和第四电阻R4分压后的输入电压，小于驱动器U1A的开启阈值，驱动器 U1A的输出低电平，此时第一三极管Q3处于截止状态，电路电源VC的电压不能通过第二三极管Q4的BE极经过第八电阻R8和第二二极管D2 流入到VOUT-极，第一三极管Q3也处于截止状态，第一场效应管Q1和第二场效应管Q2的驱动信号为低电平，第一场效应管Q1和第二场效应管Q2不导通；当电路电源VC的电压高于一定电压时，电路电源VC经过第三电阻R3和第四电阻R4分压后，电压值高于驱动器U1A的开启阈值，电路电源VC通过第三电阻R3对延时电容C进行充电，延时电容C 起到电路电源VC的电压建立后，驱动器U1A的驱动电压建立时的延时作用，电路电源VC是待保护设备为抗浪涌装置提供的工作电源，驱动器 U1A输出高电平，驱动器U1A的输出端经过第五电阻R5和第一三极管 Q3的BE极流入VOUT-，第一三极管Q3导通，电路电源VC通过第七电阻R7、第八电阻R8、第二二极管D2和第一三极管Q3流入VOUT-，第七电阻R7分压给第二三极管Q4的BE极提供偏置电源，第二三极管Q4 导通，电路电源VC经过第二三极管Q4、第九电阻、第三二极管D3、第一电阻R1和第一场效应管Q1的体二极管流入VOUT-，第一场效应管Q1 和第二场效应管Q2的驱动极建立驱动电压，第一场效应管Q1和第二场效应管Q2导通，此时VIN-和VOUT-连接，整个开启过程在第一场效应管Q1和第二场效应管Q2截止器件，待保护设备的输入电容E经过第一电阻R1和第二场效应管Q2的体二极管回路进行充电，第一电阻R1也可以时抗浪涌电阻，起限流作用，待保护设备的工作电源建立后，通过延时电路延时开启，驱动电路控制第一场效应管Q1和第二场效应管Q2导通，导通之后储能电池接入待保护设备。

抗浪涌装置可以接入到设备负极，电路简化如图2所示，也可以接入到待保护设备正极，在接入到待保护设备正极时，电路电源VC需要增加电源隔离模块，因电平不同起到隔离供电作用，具体为DC/DC隔离模块。如图3所示。

图4和图5为抗浪涌装置的实际系统连接图，待保护设备指光伏充电控制器、逆变器或光伏控制逆变一体机等设备，连接抗浪涌装置，抗浪涌装置连接储能电池，对待保护设备上电起到浪涌抑制作用。

一种高原用储能电池，其包括电池本体和上述任一项的高原用储能电池的抗浪涌装置；高原用储能电池的抗浪涌装置串联设置在电池本体的正极或负极。

在本实用新型中，抗浪涌装置内部通过增加电气间隙提高安全距离，适应高原环境特点，MOS场效应管降额使用或多个MOS场效应管并联提高散热能力。

本实用新型的有益效果是：

在设备带电插拔时，电流抑制电路将限制接入时给待保护设备上电的浪涌电流，在设备输入端电压通过电流抑制电路升高后，电路电源VC上电，通过延时控制电路延时一段时间后，控制驱动电路开启。这时，待保护设备的输入电压接近储能电池的电压，就不会存在浪涌电流，进而不会出现打火现象，保证了电子设备的正常使用。以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高原用储能电池的抗浪涌装置，其特征在于，包括电路电源、电流抑制电路、延时控制电路和驱动电路；

所述电路电源分别与所述驱动电路和所述延时控制电路连接，所述延时控制电路与所述驱动电路连接，所述电流抑制电路与所述驱动电路连接。

2.根据权利要求1所述的高原用储能电池的抗浪涌装置，其特征在于，所述电流抑制电路包括第一场效应管和第一电阻；

所述第一场效应管的源极连接储能电池，所述第一场效应管的漏极用于连接待保护设备，所述第一场效应管的栅极分别连接所述驱动电路；

所述第一电阻的第一端连接储能电池，所述第一电阻的第二端用于连接待保护设备。

3.根据权利要求1所述的高原用储能电池的抗浪涌装置，其特征在于，所述延时控制电路包括驱动器、第三电阻、第四电阻、第一二极管和延时电容；

所述第三电阻的第一端连接所述电路电源，所述第三电阻的第二端连接所述第四电阻的第一端，所述第四电阻的第二端分别连接储能电池和待保护设备，所述延时电容与所述第四电阻并联；

所述第一二极管的正极连接所述第四电阻的第一端，所述第一二极管的负极连接所述电路电源；

所述驱动器的输入端连接在所述第三电阻和所述第四电阻之间，所述驱动器的输出端连接所述驱动电路。

4.根据权利要求3所述的高原用储能电池的抗浪涌装置，其特征在于，所述驱动电路包括第二电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第二二极管、第三二极管、第一三极管和第二三极管；

所述第五电阻的第一端连接所述驱动器的输出端，所述第五电阻的第二端连接所述第一三极管的基极；

所述第六电阻的第一端连接所述驱动器的输出端，所述第六电阻的第二端用于连接待保护设备；

所述第一三极管的发射极连接所述第二二极管的负极，所述第一三极管的集电极用于连接待保护设备；

所述第七电阻的第一端连接所述电路电源，所述第七电阻的第二端分别连接所述第二三极管的基极、所述第八电阻的第一端；

所述第八电阻的第二端连接所述第二二极管的正极；

所述第二三极管的发射极连接电路电源，所述第二三极管的集电极连接所述第九电阻的第一端，所述第九电阻的第二端连接所述第三二极管的正极，所述第三二极管的负极连接所述第二电阻的第一端，所述第二电阻的第二端连接储能电池。

5.根据权利要求4所述的高原用储能电池的抗浪涌装置，其特征在于，所述驱动电路还包括稳压二极管，所述稳压二极管的负极连接所述第二电阻的第一端，所述稳压二极管的正极连接所述第二电阻的第二端。

6.根据权利要求1所述的高原用储能电池的抗浪涌装置，其特征在于，所述电路电源为待保护设备在上电后的反馈电源。

7.根据权利要求6所述的高原用储能电池的抗浪涌装置，其特征在于，还包括隔离电源模块，所述电路电源通过所述隔离电源模块分别与所述驱动电路和所述延时控制电路连接。

8.根据权利要求1所述的高原用储能电池的抗浪涌装置，其特征在于，还包括防反电路，所述防反电路用于防止所述抗浪涌电路的反接。

9.根据权利要求8所述的高原用储能电池的抗浪涌装置，其特征在于，所述防反电路包括第二场效应管；

所述第二场效应管的源极连接所述电流抑制电路，所述第二场效应管的漏极连接储能电池，所述第二场效应管的栅极连接所述驱动电路。

10.一种高原用储能电池，其特征在于，包括电池本体和权利要求1-9任一项所述的高原用储能电池的抗浪涌装置；

所述高原用储能电池的抗浪涌装置串联设置在所述电池本体的正极或负极。

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