[发明专利]蓄电池冷在线运行系统及其运行方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力供电领域，特别是涉及一种蓄电池冷在线运行系统及其运行方法。

背景技术

由于电池的个体差异及现行的整组充放电制度的固有弊端，不可避免出现电池组内各电池之间容量和电压的不均衡，浮充电压越高的电池电极腐蚀速度越快。这种不均衡性是一种恶性循环，会随时间的延长逐渐加速，导致电池过早失效。2V单体电池的平均使用寿命约8-10年，12V单体电池的寿命约5-7年，都远低于2V电池15年，12V电池10年的设计寿命。电池均衡系统的出现，让各电池的浮充电压几乎相同，理论上可以使蓄电池的寿命得以延长，但是控制系统极为复杂，均衡系统本身的可靠性不高。此外，电压均衡不等于容量均衡，在电压均衡的假象下，极易导致好电池和坏电池难以分清，反而容易出现电力中断事故。

发明申请号为201510526967.8的不间断供电系统，公开了一种后备电池“准离线”的运行方式，可以有效延长蓄电池的使用寿命。但该发明必须配合电池均衡系统，鉴于均衡系统的复杂性和具有可靠性不高的特点，难以得到广泛应用。在深入分析后备蓄电池寿命限制因素及使用特点的基础上，本发明提出不需要电池均衡管理系统，同样可以实现与“准离线”相同的效果，更深刻地揭示了此类发明的本质。且改“准离线”为“冷在线”，更能反映此类发明中蓄电池组的运行特点，也更容易让用户接受。所谓铅酸蓄电池组的“冷在线”运行方式，是指电池组在充满电以后转入长期静置状态，在电池容量下降到规定数值之前及时补充充电，市电停电后能自动转入放电状态，保证系统不间断供电的电池组运行模式。电池组大部分时间处于静置状态，此为“冷”；同时又能实现系统的不间断供电，此为“在线”。利用二极管的单向导电性和/或其它控制开关的瞬间导通功能，完全可以实现后备蓄电池的“冷在线”运行。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种蓄电池冷在线运行系统及其运行方法。

铅酸蓄电池的设计寿命，是以正极板栅腐蚀程度为基准的。根据铅酸蓄电池的设计标准，在25℃下，单体浮充电压为2.30V时，2V单体电池寿命为15年，12V单体电池的寿命为8-10年。根据塔菲尔金属腐蚀理论，电极腐蚀速度既与温度有关，也与浮充电压有关。实测数据表明，温度每升高10℃，电极腐蚀速度加倍，电池寿命减半；浮充电压每升高33mV，正极板栅腐蚀速度加倍，电池寿命也减半。采用“冷在线”运行方式后，电池除了短时间处于充电状态外，绝大部分时间都处于静置状态，电池电压只是开路电压(约2.17V)。这个电压比电池设计寿命的2.30V的浮充电压有约130毫伏的下降，几乎是33毫伏的4倍。单纯按照电极腐蚀规律，在电池温度保持在25℃情况下，电池寿命应为在原设计寿命的基础上翻4番，达到设计寿命的16倍。考虑到电池需要定期补充充电，以补充自放电损失的电量；必须定期做核对性放电，以保持电池的放电活性；还必须每年做容量测试，以检测电池的容量。这些都对电池的寿命有一定的影响。此外，电池温度也很难始终保持在设计的25℃，温度升高也会对电池寿命有一定的影响。综合多方面的因素，只要电池温度不长期高于35℃，粗略估算，在冷在线运行方式下，电池组寿命至少可达原平均使用寿命的4倍。

为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种蓄电池冷在线运行系统，该运行系统包括直流电源和蓄电池组，所述蓄电池组包括M块电池单元，所述M为正整数，所述直流电源为蓄电池组供电；所述直流电源和蓄电池组分别为负载供电；在蓄电池组的放电回路且充电回路上串联有第一支路；在所述第一支路上设置有第一开关。通过第一开关来对蓄电池组充电和放电。

在本发明的一种优选实施方式中，还包括与第一支路并联设置的第二支路，在所述第二支路上设置有第二开关、开关装置、阻抗部件之一或任一组合，通过开关控制相应支路的通断；所述第二支路的阻抗大于或等于第一支路的阻抗。第二支路起到检测或放电的作用。

在本发明的一种优选实施方式中，在为所述直流电源的供电回路上，或者在蓄电池组的充电回路且直流电源为负载供电的回路上设置有线圈，所述第二开关为常闭触点。当市电停电/油机供电停止时(即此时，直流电源无电能输出)，继电器线圈失电，第二开关由断开状态变为闭合状态；相应的，当市电有电时时(即此时，直流电源有电能输出)，继电器线圈得电，第二开关由闭合状态变为断开状态。即是说，直流电源无电能输出时，第二开关处于闭合状态，第二支路处于通路；直流电源有电能输出时，第二开关处于断开状态，第二支路处于开路。