一種家用儲(chǔ)電柜的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種家用儲(chǔ)電柜，包括輸入端、輸出端、邏輯開關(guān)、控制模塊、充電模塊、逆變模塊、蓄電池和外殼，其輸出端與家用電網(wǎng)電固連，輸入端與外供電網(wǎng)電固連，蓄電池設(shè)置于外殼內(nèi)或分立設(shè)置，逆變模塊、控制模塊和充電模塊設(shè)置于外殼內(nèi)，并組成蓄電池運(yùn)行的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，通過(guò)控制邏輯開關(guān)的狀態(tài)變換，使儲(chǔ)電柜受控處于與電網(wǎng)峰谷互補(bǔ)的運(yùn)行狀態(tài)。該裝置安全可靠、制造簡(jiǎn)單、成本低，節(jié)能減排意義重大。
【專利說(shuō)明】—種家用儲(chǔ)電柜
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及家用電器的領(lǐng)域，特別涉及一種在電網(wǎng)用電低谷期補(bǔ)充儲(chǔ)電、用電高峰期離網(wǎng)并可有效維持正常家庭用電的儲(chǔ)電柜系統(tǒng)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]相對(duì)于物質(zhì)生產(chǎn)的倉(cāng)儲(chǔ)，電源生產(chǎn)在當(dāng)今社會(huì)還沒(méi)有建立起有效的“儲(chǔ)電系統(tǒng)”。電力使用的一個(gè)重大特點(diǎn)是日夜需求不平衡，導(dǎo)致社會(huì)對(duì)電網(wǎng)能源需求存在差異巨大的峰谷期，我國(guó)電力來(lái)源80%以上是常規(guī)熱電，熱機(jī)不可以在峰谷周期時(shí)間內(nèi)大幅度調(diào)整工作狀態(tài)，由此造成了谷期電的極大浪費(fèi)，國(guó)家普遍以折價(jià)方式鼓勵(lì)使用夜間谷期電。為了不浪費(fèi)谷期電，很多地區(qū)甚至上馬以谷電儲(chǔ)存為目的的區(qū)域小水電，通過(guò)夜間抽水到高位水池，日間再放水到低位水池發(fā)電補(bǔ)充白天用電，這種“小水電”技術(shù)方案的明顯缺點(diǎn)是電能轉(zhuǎn)換效率低、占地面積大；近年各國(guó)儲(chǔ)能專家更傾向于建造以蓄電池充、放電原理為基礎(chǔ)的巨容量、巨功率儲(chǔ)電站，理論優(yōu)勢(shì)為電能轉(zhuǎn)換效率高、占地面積小，是公認(rèn)的電網(wǎng)分布式儲(chǔ)能優(yōu)選技術(shù)方案之一。
[0003]巨容量、巨功率儲(chǔ)電站遇到了蓄電池如何搭堆的技術(shù)難題，因?yàn)閮?chǔ)電站所需的蓄電池堆，并非現(xiàn)市場(chǎng)常見(jiàn)的百瓦時(shí)、千瓦時(shí)級(jí)容量范圍，而是百兆瓦時(shí)、千兆瓦時(shí)級(jí)容量范圍，迄今為止還沒(méi)有任何一種商品電池可用。在常規(guī)儲(chǔ)電、不間斷電源的容量、功率范圍，目前主要是使用鉛蓄電池，其具有安全可靠、價(jià)廉、適合浮充電等優(yōu)勢(shì)，但巨容量、巨功率是一全新領(lǐng)域，需要在結(jié)構(gòu)原理方面進(jìn)行重新設(shè)計(jì)；至于處于試驗(yàn)階段的巨容量鋰電堆、礬電堆等，不僅價(jià)高，使用安全性、溫度特性都不夠理想，在技術(shù)方案及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)方面與儲(chǔ)電站的實(shí)用要求相距甚遠(yuǎn)。
[0004]在儲(chǔ)電站研發(fā)遇到巨容量、巨功率的技術(shù)方案難題時(shí)，將谷電儲(chǔ)存的思路改變?yōu)椴仉娪诿窨赡苁且粭l現(xiàn)實(shí)出路。所謂藏電于民，是將儲(chǔ)電站小型化、分散化，甚至以一種新型家用電器的形式進(jìn)入家庭，產(chǎn)品設(shè)計(jì)放回到現(xiàn)有技術(shù)性的成熟容量、成熟功率范圍，使電網(wǎng)分布式儲(chǔ)電站的方案得到現(xiàn)實(shí)技術(shù)支撐。
[0005]在中國(guó)專利申請(qǐng)201020128917.7中，提及“一種充放電及儲(chǔ)能電路”，用于為電動(dòng)汽車電池提供電能，包括:用于儲(chǔ)存電能的儲(chǔ)能模塊:對(duì)儲(chǔ)能模塊進(jìn)行充電以儲(chǔ)存電能、或?qū)?chǔ)能模塊存儲(chǔ)的電能進(jìn)行逆變以產(chǎn)生一高頻交流的充電模塊及逆變模塊:通過(guò)變壓器及整流電路對(duì)所述高頻交流進(jìn)行稠合及整形以產(chǎn)生一直流電壓從而為電動(dòng)汽車電油進(jìn)行充電的高頻直流充電模塊:控制充電及逆變模塊與三相電的每個(gè)火線端分別導(dǎo)通或斷開、并控制充電及逆變模塊與高頻直流充電模塊導(dǎo)通或斷開的開關(guān)模塊。這類源于常規(guī)不間斷電源的產(chǎn)品并不能滿足家用儲(chǔ)電的基本特征和使用要求，要改善電網(wǎng)用電負(fù)載的巨大峰谷差，必須根據(jù)生活用電習(xí)慣設(shè)計(jì)。
[0006]近年因局部地區(qū)電力供應(yīng)緊張，市場(chǎng)也有一些將源于電腦不間斷電源設(shè)計(jì)的大功率產(chǎn)品，試圖滿足家庭儲(chǔ)電、保障用電的需求，但在產(chǎn)品思想方法上，并沒(méi)有根據(jù)家庭儲(chǔ)電、用電的基本特征而改造，因而不適合搬作正式家用。例如家庭儲(chǔ)電的低碳模式為白天使用夜間谷期電，在白天用電高峰期脫網(wǎng)運(yùn)行，常規(guī)UPS產(chǎn)品不具備這一使用要求；在技術(shù)設(shè)計(jì)上，常規(guī)UPS使用蓄電池的方式是不間斷浮充制，但儲(chǔ)電柜對(duì)蓄電池的使用方式并不是浮充制，而是類似電動(dòng)車電池的循環(huán)充放電制，在這種使用方式中，蓄電池會(huì)因充電限壓值過(guò)低、長(zhǎng)期充不滿電而容易衰減，壽命縮短。因此，常規(guī)不間斷電源并不具備儲(chǔ)電柜運(yùn)行在與外電力網(wǎng)錯(cuò)峰補(bǔ)谷狀態(tài)的基本特征，很難上升為一種實(shí)用的家用電器產(chǎn)品。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)品的種種不足，提供一種著眼于節(jié)能減排效果、針對(duì)外電力網(wǎng)錯(cuò)峰補(bǔ)谷需求的家用儲(chǔ)電柜。該家用儲(chǔ)電的一個(gè)最重要的使用特征是:運(yùn)行在與外電力網(wǎng)錯(cuò)峰補(bǔ)谷的狀態(tài)。在常規(guī)不間斷電源產(chǎn)品的技術(shù)基礎(chǔ)上，變換工作邏輯程序，使用戶(常規(guī)狀態(tài))下班后的上半夜使用外電力網(wǎng)，下半夜補(bǔ)充儲(chǔ)電，白天完全可以斷開與外電力網(wǎng)的聯(lián)系，依靠家用儲(chǔ)電柜的儲(chǔ)電量維持家用電器正常運(yùn)行，從而達(dá)到與外電力網(wǎng)錯(cuò)峰補(bǔ)谷的產(chǎn)品設(shè)計(jì)目標(biāo)。[0008]為實(shí)現(xiàn)上述的產(chǎn)品設(shè)計(jì)目標(biāo)，本發(fā)明提供了一種家用儲(chǔ)電柜，其特征在于，所述的家用儲(chǔ)電柜包括輸入端1、輸出端2、邏輯開關(guān)3、控制模塊4、充電模塊5、逆變模塊6、蓄電池7和外殼8，所述家用儲(chǔ)電柜的外接輸入端I與外供電網(wǎng)連接，輸出端2和家用電網(wǎng)連接，蓄電池7分別與充電模塊5、逆變模塊6和控制模塊4連接；所述的控制模塊4分別與充電模塊5和逆變模塊6連接并通過(guò)數(shù)據(jù)程序控制其工作狀態(tài)以及控制邏輯開關(guān)的邏輯狀態(tài)。
[0009]所述的邏輯開關(guān)3，至少包括一個(gè)或邏輯開關(guān)3d，其固定端與輸出端2電固連，選擇端之一與輸入端I電固連，另一選擇端與逆變模塊6的輸出端電固連；或者至少包括設(shè)置于輸入端I與輸出端2之間的第一開關(guān)3a和設(shè)置于輸出端2與逆變模塊6、蓄電池7回路的第二開關(guān)3b，通過(guò)打開、閉合狀態(tài)來(lái)組合等效實(shí)現(xiàn)或邏輯開關(guān)3d的功能，實(shí)現(xiàn)輸出端2分別閉合逆變回路或者閉合輸入端1，使儲(chǔ)電柜對(duì)家用電網(wǎng)工作在隔離輸入端I/逆變供電或者隔離逆變回路/電短路輸入端I的運(yùn)行狀態(tài)。
[0010]所述的邏輯開關(guān)3，還包括可選的、設(shè)置于輸入端I與充電模塊5、蓄電池7回路的第三開關(guān)3c，使充電模塊5在控制模塊4程序設(shè)定的時(shí)間工作。
[0011]所述的控制模塊4程序設(shè)定的時(shí)間，可選擇對(duì)應(yīng)當(dāng)?shù)毓╇娋W(wǎng)的用電高峰期I\~T2、平價(jià)期T2~T3和低谷期T3~T1，該設(shè)定的時(shí)間值既可在控制器4內(nèi)置芯片固化，亦可在外殼8設(shè)置控制面板供用戶人工選擇設(shè)定，由用戶根據(jù)當(dāng)?shù)仉娏Σ块T對(duì)電力的定價(jià)作出選擇，例如T1J2和T3分別設(shè)定為07時(shí)、17時(shí)和23時(shí)。
[0012]所述的或開關(guān)3d (也包括采用第一開關(guān)3a和第二開關(guān)3b組合)通過(guò)控制模塊4的工作程序控制方法包括:
[0013]1、在T1~T2時(shí)間段，輸出端2電連接逆變回路(和逆變回路連接)、隔離輸入端1，蓄電池7處于放電狀態(tài)，并通過(guò)逆變模塊6為家用電網(wǎng)供電；
[0014]2、在T2~T3時(shí)間段，輸出端2電連接輸入端I (和輸入端電路連接)、隔離逆變回路，家用電網(wǎng)使用外電網(wǎng)供電，蓄電池7處于在線充電狀態(tài)。當(dāng)增加第三開關(guān)3c并且輸出端2閉合輸入端I時(shí)，此時(shí)通過(guò)控制模塊4的工作程序控制方法還包括:
[0015]3、在T2~T3時(shí)間段，第三開關(guān)3c打開，隔離充電模塊5，蓄電池7處于休眠狀態(tài)；么在!^~！^時(shí)間段，第三開關(guān)3c閉合，充電模塊5工作，蓄電池7處于充電狀態(tài)；[0016]所述的T3為T2?T1時(shí)間段之間的時(shí)間點(diǎn)。
[0017]可選的，所述的邏輯開關(guān)3包括若干個(gè)電控開關(guān)或一體化多觸點(diǎn)開關(guān)實(shí)現(xiàn)其工作狀態(tài)邏輯組合，其打開、閉合的組合狀態(tài)可由控制模塊4固化的程序設(shè)定，或在外殼設(shè)置控制面板供人工選擇，或兩者同時(shí)設(shè)計(jì)；亦可以選用若干個(gè)設(shè)置于外殼8的機(jī)械開關(guān)或一體化多觸點(diǎn)機(jī)械開關(guān)實(shí)現(xiàn)其工作狀態(tài)邏輯組合，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的具體需要以及配件質(zhì)量的情況靈活選用。
[0018]所述蓄電池7可采用符合電氣性能要求的任意種類蓄電池，形狀任意，可實(shí)施并聯(lián)、串聯(lián)、并串聯(lián)組合。
[0019]所述蓄電池7用任意嵌合形式內(nèi)置于外殼8,亦可外置。
[0020]所述的儲(chǔ)電柜包括加裝散熱風(fēng)扇和以電隔離形式加裝常規(guī)散熱器，散熱器與外殼內(nèi)的發(fā)熱部件熱固連，散熱器可與金屬合金外殼熱固連；所述的外殼8的基材由金屬合金或硬塑材料制成，包括設(shè)計(jì)有散熱通風(fēng)槽。
[0021]所述的外殼8也可以設(shè)計(jì)為全密封，內(nèi)壁設(shè)計(jì)兩層或兩層以上，外層由金屬合金材料制成，內(nèi)層或中間層為絕熱材料，壁內(nèi)外加裝熱管裝置，所述熱管裝置的蒸發(fā)端加裝吸熱器或與儲(chǔ)電柜內(nèi)的發(fā)熱部件熱固連，所述熱管裝置的冷凝端與金屬合金外殼8熱固連。
[0022]所述的！\、T2和T3時(shí)間點(diǎn)為人擇，用戶可以根據(jù)當(dāng)?shù)仉娏Σ块T對(duì)不同時(shí)間段的不同定價(jià)作出不同選擇，例如劃分為更多的時(shí)間段，在最低價(jià)時(shí)間段對(duì)儲(chǔ)電柜的蓄電池實(shí)施最佳的充電方式。
[0023]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，基于目前階段的技術(shù)、市場(chǎng)應(yīng)用狀態(tài)而提出，力圖使家用儲(chǔ)電柜在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上立足于現(xiàn)有成熟技術(shù)基礎(chǔ)，針對(duì)大部分家庭的用電習(xí)慣而設(shè)計(jì)，使之成為可體現(xiàn)低碳社會(huì)需求、符合節(jié)能減排大趨勢(shì)的家用電器新產(chǎn)品。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1是一種使用一個(gè)或邏輯開關(guān)的家用儲(chǔ)電柜基礎(chǔ)模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖2是或邏輯開關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖3是一種使用兩個(gè)開關(guān)組合的家用儲(chǔ)電柜基礎(chǔ)|吳塊結(jié)構(gòu)不意圖。
[0027]圖4是另一種使用兩個(gè)開關(guān)組合的家用儲(chǔ)電柜基礎(chǔ)|吳塊結(jié)構(gòu)不意圖。
[0028]圖5是一種使用三個(gè)開關(guān)組合的家用儲(chǔ)電柜基礎(chǔ)模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖6是另一種使用二個(gè)開關(guān)組合的家用儲(chǔ)電柜基礎(chǔ)|旲塊結(jié)構(gòu)不意圖。
[0030]圖7是又一種使用三個(gè)開關(guān)組合的家用儲(chǔ)電柜基礎(chǔ)模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖8是一種常規(guī)逆變器的工作原理圖。
[0032]圖9是一種常規(guī)充電器的工作原理圖。
[0033]附圖標(biāo)識(shí)
[0034]1、輸入端 2、輸出端
[0035]3a、第一開關(guān)3b、第二開關(guān)3c、第三開關(guān)3d、或邏輯開關(guān)
[0036]4、控制模塊 5、充電模塊 6、逆變模塊
[0037]7、蓄電池 8、外殼
【具體實(shí)施方式】[0038]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0039]參見(jiàn)圖1，本發(fā)明所述的家用儲(chǔ)電柜的基礎(chǔ)模塊結(jié)構(gòu)可以用圖1詳細(xì)說(shuō)明，家用儲(chǔ)電柜的基礎(chǔ)模塊結(jié)構(gòu)主要分為逆變模塊、蓄電池、控制模塊構(gòu)成的逆變回路，以及充電模塊、蓄電池、控制模塊構(gòu)成的充電回路，與常規(guī)設(shè)計(jì)的不間斷電源產(chǎn)品相比，一個(gè)重大的特征區(qū)別是專門設(shè)計(jì)有邏輯開關(guān)3，使儲(chǔ)電柜對(duì)家用電網(wǎng)運(yùn)行在連接外電網(wǎng)/隔離逆變回路或者隔離外電網(wǎng)/逆變回路供電的兩種狀態(tài)之一。而常規(guī)不間斷電源產(chǎn)品的工作邏輯為:當(dāng)外電網(wǎng)供電時(shí)不間斷電源休眠，當(dāng)外電網(wǎng)斷電時(shí)不間斷電源逆變供電，兩者的功能設(shè)計(jì)特征有本質(zhì)區(qū)別。
[0040]該邏輯開關(guān)3的功能，可以用一個(gè)或邏輯開關(guān)3d實(shí)現(xiàn)，如圖2所示，在圖1的一個(gè)基本實(shí)施例中，邏輯開關(guān)3d的固定端電連接儲(chǔ)電柜的輸出端2，兩個(gè)選擇端分別電連接儲(chǔ)電柜的輸入端I和逆變模塊6的輸出端，其兩個(gè)選擇端的分別閉合狀態(tài)根據(jù)控制模塊4設(shè)定的工作邏輯程序而定，邏輯功能為:或者閉合輸出端2和輸入端1，或者閉合輸出端2和逆變模塊6的輸出端。
[0041]該邏輯開關(guān)3d的功能，也可以用設(shè)置于輸入端I與輸出端2之間的第一開關(guān)3a和設(shè)置于輸出端2與逆變回路的第二開關(guān)3b通過(guò)開關(guān)邏輯狀態(tài)組合來(lái)實(shí)現(xiàn)(其狀態(tài)O或I分別對(duì)應(yīng)于開關(guān)打開或閉合)，如圖3所示，在圖3實(shí)施例中，第一開關(guān)3a和第二開關(guān)3b有4種組合邏輯狀態(tài):11、10、01、00，其中11、10組合對(duì)應(yīng)于外接電網(wǎng)的狀態(tài)，顯然11狀態(tài)同時(shí)使用外部電網(wǎng)和儲(chǔ)電柜對(duì)家用供電，逆變電源易干擾電網(wǎng)，無(wú)實(shí)用意義；O1、00組合對(duì)應(yīng)于脫開外電網(wǎng)的狀態(tài)，00對(duì)應(yīng)于家用電網(wǎng)斷電，同樣無(wú)實(shí)用意義；因此只有10、01兩種組合對(duì)儲(chǔ)電柜的實(shí)用設(shè)計(jì)存在意義，其中，10組合等效于上述或邏輯開關(guān)3d閉合輸出端2和輸入端1，01組合等效于上述或邏輯開關(guān)3d閉合儲(chǔ)電柜的輸出端2和逆變回路。
[0042]在圖3實(shí)施例中，第二開關(guān)3b狀態(tài)為O (打開)時(shí)，逆變模塊雖休眠但會(huì)存在靜態(tài)工作電流，為徹底切斷逆變模塊6與蓄電池7的電路聯(lián)系，也可以將圖3實(shí)施例中的逆變模塊6與第二開關(guān)3b換位，如圖4所示。
[0043]以上基本實(shí)施例僅是在輸出端2使用了邏輯開關(guān)，結(jié)構(gòu)雖簡(jiǎn)單但在外電網(wǎng)帶電情況下，蓄電池7會(huì)一直處于受充狀態(tài)，而上、下半夜的電價(jià)差距較大，因此從儲(chǔ)電經(jīng)濟(jì)指標(biāo)考慮，更重要的是為使家用儲(chǔ)電柜充分利用下半夜谷電儲(chǔ)電，可以在輸入端I與蓄電池7之間增加設(shè)計(jì)一個(gè)第三開關(guān)3c，如圖5所示。
[0044]第三開關(guān)3c的運(yùn)用，使儲(chǔ)電柜的蓄電池受充模式與常規(guī)不間斷電源產(chǎn)品具有本質(zhì)區(qū)別，對(duì)儲(chǔ)電柜實(shí)用設(shè)計(jì)的重要功能在于:當(dāng)上、下半夜的電價(jià)差距較大時(shí)，可通過(guò)控制模塊4設(shè)定的程序使第三開關(guān)3c在上半夜打開(隔離充電回路)，在下半夜閉合(蓄電池在線充電)，從而實(shí)現(xiàn)僅在下半夜對(duì)儲(chǔ)電柜的蓄電池充電，提高了儲(chǔ)電柜的使用性價(jià)比，對(duì)儲(chǔ)電柜應(yīng)用的峰谷互補(bǔ)意義重大。
[0045]圖5實(shí)施例第一開關(guān)3a、第二開關(guān)3b和第三開關(guān)3c的邏輯組合，可實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)電柜的三種典型運(yùn)行狀態(tài):
[0046]1)101，儲(chǔ)電柜輸入端2與輸出端4短路并與外電網(wǎng)連接，家電使用外電網(wǎng)供電，蓄電池處于充電狀態(tài)，該狀態(tài)適宜在下半夜的谷期(低價(jià)電)采用；
[0047]2) 100，完全隔離儲(chǔ)電柜與外電網(wǎng)和家用電網(wǎng)的聯(lián)系，家電“繞過(guò)”儲(chǔ)電柜直接使用外電網(wǎng)供電，該狀態(tài)適宜在電力較保障的上半夜采用；[0048]3 ) 001，儲(chǔ)電柜在脫離外電網(wǎng)的情況下，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立向家電供電的功能，該狀態(tài)適宜在白天用電高峰期采用。
[0049]與圖3實(shí)施例類似，當(dāng)圖5實(shí)施例邏輯第二開關(guān)3b狀態(tài)為O (關(guān))時(shí)逆變模塊會(huì)存在靜態(tài)工作電流，為切斷逆變模塊6與蓄電池7的電路聯(lián)系，也可以將逆變模塊6與第二開關(guān)3b換位，如圖6所示。圖5實(shí)施例中的邏輯第三開關(guān)3c是設(shè)置在第一開關(guān)3a之前，也可以設(shè)置在第一開關(guān)3a之后，如圖7所示。
[0050]以上實(shí)施例所述的，是用一個(gè)或邏輯電控開關(guān)、兩個(gè)或三個(gè)獨(dú)立電控開關(guān)聯(lián)動(dòng)組合實(shí)現(xiàn)所設(shè)計(jì)的功能，在其他實(shí)施例中，也可以在一個(gè)電控開關(guān)的內(nèi)部設(shè)計(jì)多個(gè)觸點(diǎn)開關(guān)，通過(guò)各觸點(diǎn)開關(guān)的狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)同樣邏輯功能，在實(shí)用中主要取決于該配套組件的性價(jià)比。所有開關(guān)的打開、閉合狀態(tài)可由控制模塊的時(shí)間程序設(shè)定，或在外殼設(shè)置控制面板供人工選擇，或兩者同時(shí)設(shè)計(jì)。所述的若干邏輯電控開關(guān)，也可以改用機(jī)械式開關(guān)嵌合在外殼8，通過(guò)人工對(duì)若干個(gè)機(jī)械式開關(guān)的打開、閉合來(lái)選擇儲(chǔ)電柜的工作狀態(tài)。
[0051]所述的控制模塊4是儲(chǔ)電柜的“大腦”，內(nèi)儲(chǔ)有計(jì)時(shí)器，除了根據(jù)設(shè)計(jì)要求在不同時(shí)段實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)組的邏輯控制功能外，還需要根據(jù)邏輯開關(guān)組的不同狀態(tài)對(duì)充電器5和逆變器6進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池7的補(bǔ)充電能或放電逆變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)家用交流電的目的。之所以稱為模塊，是因其邏輯控制功能較容易采用單片機(jī)通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)，該類控制模塊在市場(chǎng)上較現(xiàn)成，重點(diǎn)是編程，熟悉軟件行業(yè)的普通技術(shù)人員都較容易實(shí)施，所述的編程，是通過(guò)數(shù)據(jù)接口控制將開關(guān)組3、充電器5和逆變器6根據(jù)不同時(shí)段處于不同的工作狀態(tài)，結(jié)合控制模塊4對(duì)若干開關(guān)的邏輯狀態(tài)變換，使儲(chǔ)電柜可實(shí)現(xiàn)所設(shè)計(jì)的技術(shù)目標(biāo)。
[0052]所述的蓄電池7，可以采用任意嵌合形式內(nèi)置于外殼8內(nèi)部空間固定，當(dāng)儲(chǔ)電柜所需的蓄電池容量、體積較大時(shí)，亦可選擇外置，即將蓄電池分離出外殼10的外部，使用時(shí)將蓄電池連接到儲(chǔ)電柜外部的專用端子。蓄電池可選用符合電氣性能要求的任意種類產(chǎn)品，例如鉛酸蓄電池、鋰離子電池、鎳氫電池和鎳鎘電池等，選用不同種類的產(chǎn)品各有其優(yōu)缺點(diǎn)，例如鉛酸蓄電池安全可靠、性價(jià)比高，鋰離子電池比能量高、重量輕但價(jià)高；鑒于對(duì)民用家用電器產(chǎn)品設(shè)計(jì)的不同理念，一般中低檔產(chǎn)品宜首選鉛酸蓄電池，尤其是性價(jià)比較高的管式膠體電池，而高檔產(chǎn)品宜選用比能量高、重量輕的鋰離子電池。因蓄電池的單體工作電壓都較低，例如鋰離子電池只有3V，鉛酸蓄電池只有2V，要逆變至家用電器產(chǎn)品通常使用的220V高壓，壓差太大，同功率下會(huì)要求充電器5、逆變器6承受太大的電流，行業(yè)習(xí)慣采用單體串聯(lián)組合獲得高壓蓄電池組，通常選用12/24/36/48V。對(duì)于鋰離子電池，單體容量一般滿足不了儲(chǔ)電柜的功率要求，需要實(shí)施并聯(lián)組合。無(wú)論選用什么種類的蓄電池，只要可設(shè)置固定在外殼8內(nèi)部，或允許外置在外殼8外部，其外觀形狀任意。
[0053]蓄電池組儲(chǔ)電量(VAh)的選擇應(yīng)留有設(shè)計(jì)余量。例如在白天時(shí)段電網(wǎng)用電高峰期間(7?17h)，需要儲(chǔ)電柜起到與外部電網(wǎng)脫開、利用儲(chǔ)電柜備用電能維持家用電器運(yùn)行，蓄電池需連續(xù)工作10小時(shí)，其儲(chǔ)電量應(yīng)大于家用電器該時(shí)段的平均用電量。普通家庭在該時(shí)段的平均用電量并不大，諸多家用電器除了電冰箱起動(dòng)需提供較大電流外，主要處于靜態(tài)運(yùn)行。一般而言，180?200L電冰箱的功率約140瓦，該時(shí)段平均耗電不會(huì)超過(guò)0.5度，綜合其他家用電器靜態(tài)運(yùn)行的用電量，普通家庭在該時(shí)段的用電量一般不會(huì)超過(guò)I度。假設(shè)該時(shí)段平均用電量I度(KVAh)，考慮到逆變器6存在轉(zhuǎn)換效率(一般在85%)及其老化因素，蓄電池組需大于1200VAh才能維持家用電器的正常運(yùn)行，而蓄電池同樣存在使用老化的因素，至于應(yīng)留有20%余量，由此蓄電池組宜選擇大于1440VAh ;如果進(jìn)一步考慮到蓄電池壽命與放電深度的關(guān)系(蓄電池壽命與放電深度成反比)以及蓄電池配組帶來(lái)的諸多技術(shù)因素影響，例如設(shè)計(jì)放電深度不宜大于80%，所以實(shí)用設(shè)計(jì)應(yīng)選擇大于1700VAh，蓄電池組的設(shè)計(jì)余量越大，越有利于蓄電池的壽命。在本實(shí)施例中，從儲(chǔ)電柜的綜合性價(jià)比考慮，選擇鋰離子電池配套的推薦值為1700?2000VAh，選擇鉛酸蓄電池推薦值為2000?2500VAh。如果家用電器較多且較陳舊，靜態(tài)運(yùn)行電流較大，日間還有其他家用電器(如洗衣機(jī))需工作，則需考慮進(jìn)一步加大蓄電池組的儲(chǔ)電容量。
[0054]所述的充電模塊5，技術(shù)功能主要是將外部電網(wǎng)的交流電通過(guò)變壓、整流、濾波、實(shí)時(shí)電流與電壓控制的方式，為蓄電池7提供直流電能，用于補(bǔ)充蓄電池因逆變放電虧欠的儲(chǔ)存電能。充電器的常規(guī)設(shè)計(jì)技術(shù)方案有很多，圖8給出了一種常規(guī)充電器的工作原理框圖，由于近年不間斷電源市場(chǎng)的高速發(fā)展，充電器的制造技術(shù)同樣十分成熟，通常是以模塊組件的市場(chǎng)產(chǎn)品出現(xiàn)，行業(yè)慣稱為充電模塊。充電模塊需針對(duì)蓄電池組的電壓、容量結(jié)合儲(chǔ)電柜的使用特征而選用，主要技術(shù)要點(diǎn)為:一是根據(jù)蓄電池的標(biāo)準(zhǔn)放電量、充電模式、特定充電時(shí)間來(lái)確定充電電流的強(qiáng)度，二是根據(jù)蓄電池種類和組合電壓確定對(duì)蓄電池組充電的限壓值。例如采用24V100Ah的鉛酸蓄電池組，行業(yè)公知充電起始電流一般限制在10?20A，用于常規(guī)UPS的浮充電壓值26.76?27.0OV (2.23?2.25V/單體)為佳。
[0055]上有所述，儲(chǔ)電柜對(duì)蓄電池組使用的實(shí)用充電方式并不是類似常規(guī)UPS的浮充制，而是循環(huán)充放電制，如果把充電限壓值設(shè)計(jì)在常規(guī)UPS的浮充電壓值，蓄電池必然在長(zhǎng)期循環(huán)充放電中欠充電，使蓄電池壽命提前終止。根據(jù)電動(dòng)自行車的國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，這一循環(huán)充電限壓值為2.45V/單體，平移作本實(shí)施例的充電限壓值為29.40V ;但是，儲(chǔ)電柜使用蓄電池的放電特征又不同于電動(dòng)自行車電池， 申請(qǐng)人:認(rèn)為宜兩者結(jié)合為佳，一種對(duì)上述例優(yōu)選的技術(shù)推薦方案為:用限流15A恒壓值為29.40V對(duì)24V蓄電池組充電，待充電電流因蓄電池限壓而自然下降至I?1.5A時(shí)，將限壓值變換為26.76?27.0OV0本述例對(duì)鉛酸蓄電池的充電控制，其方法原理同樣適用于鋰離子電池、鎳氫電池和鎳鎘電池等，只是限壓值不同。
[0056]可選的，控制模塊4通過(guò)充電模塊5對(duì)蓄電池7的荷電狀態(tài)設(shè)置一閾值,當(dāng)蓄電池7的殘存電量小于閾值(電量或電壓值判定)時(shí)變換工作狀態(tài)，例如在蓄電池殘存電量大于閾值時(shí)，加大起始充電電流，而當(dāng)蓄電池殘存電量小于閾值時(shí)，減小起始充電電流，從而達(dá)到根據(jù)閾值為蓄電池智能充電的目的。
[0057]儲(chǔ)電柜對(duì)蓄電池組特定的使用方式既不同于常規(guī)UPS，也不同于電動(dòng)車電池，其符合節(jié)能減排、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的充放電方式為:上半夜休眠，下半夜充電，白天放電，周而復(fù)始循環(huán)，以設(shè)定23h?次日7h充電為例，充電時(shí)間為8h ;換言之，儲(chǔ)電柜用的蓄電池當(dāng)采用最佳時(shí)間充電時(shí)，特征是充電時(shí)間短于放電時(shí)間，而電動(dòng)車電池的充電、放電時(shí)間比一般為2?5，因此優(yōu)化充電程序設(shè)計(jì)很重要。
[0058]所述的逆變器6，又稱DC/AC轉(zhuǎn)換器，技術(shù)功能主要是將蓄電池7儲(chǔ)存的直流電能逆變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)家用的交流電，圖9給出了一種常規(guī)設(shè)計(jì)的逆變器工作原理框圖，由于近年不間斷電源市場(chǎng)的高速發(fā)展，逆變器的制造技術(shù)同樣十分成熟，通常是以模塊產(chǎn)品在市場(chǎng)出現(xiàn)，行業(yè)慣稱為逆變模塊。逆變模塊選購(gòu)的一般技術(shù)參數(shù)及規(guī)格要求有額定輸入電壓(DC)、額定輸出電壓(AC)、高壓關(guān)斷電壓、低壓關(guān)斷電壓、持續(xù)輸出功率、靜態(tài)電流、輸出頻率、輸出波形等，對(duì)儲(chǔ)電柜設(shè)計(jì)配套尤其值得注意的是輸出波形、峰值輸出功率和峰值維持時(shí)間。
[0059]一般180?200L電冰箱標(biāo)稱功率約140瓦，但其耗電形式存在較大的啟動(dòng)電流，該啟動(dòng)電流一般約為標(biāo)稱功率對(duì)應(yīng)電流的4?5倍， 申請(qǐng)人:根據(jù)對(duì)一個(gè)運(yùn)行數(shù)年的QD85壓縮機(jī)的測(cè)試結(jié)果，標(biāo)稱功率是184W，運(yùn)行電流1.3A，啟動(dòng)電流是3.5A左右，折算運(yùn)行功率286W，啟動(dòng)功率770W ;因此在家用電冰箱功率較大時(shí)，為保障儲(chǔ)電柜的安全運(yùn)行，設(shè)計(jì)配套的逆變器持續(xù)輸出功率應(yīng)大于400W，峰值輸出功率不宜小于1000W。此外對(duì)逆變器最基本的技術(shù)要求，還有額定輸出電壓/輸出頻率，必須符合與外部電網(wǎng)匹配工作的220V/50HZ ；逆變器的輸出波形也是必須重視的一項(xiàng)技術(shù)要求，目前市場(chǎng)上的商品逆變模塊的輸出波形大多是方波，用于配套儲(chǔ)電柜會(huì)對(duì)使用電機(jī)類家用電器的壽命有一定影響，應(yīng)選用輸出波形是正弦波的逆變器，失真度宜小于5% ;額定輸入電壓是一選擇項(xiàng)，市場(chǎng)上技術(shù)上較成熟、性價(jià)比較高的逆變器大多配用12?48V的蓄電池組，不同的產(chǎn)品各有其優(yōu)缺點(diǎn)。
[0060]所述的外殼8，其基材由金屬合金或硬塑材料制成，殼體設(shè)計(jì)有散熱通風(fēng)槽，內(nèi)部可加裝散熱風(fēng)扇，殼內(nèi)的所有發(fā)熱部件，均可以電隔離形式加裝散熱器，散熱器可與金屬合金外殼熱固連。當(dāng)儲(chǔ)電柜的功率較大，或儲(chǔ)電柜的體積設(shè)計(jì)受限制，內(nèi)部發(fā)熱部件的熱量在上述方案得不到有效散發(fā)時(shí)，所述的外殼亦可設(shè)計(jì)為全密封，內(nèi)壁加I層或I層以上的絕熱材料，壁間加裝熱管裝置，合金外壁兼作熱管裝置冷凝端的散熱器，熱管裝置的蒸發(fā)端加裝吸熱器，甚至吸熱器與外殼內(nèi)的所有發(fā)熱部件熱固連。關(guān)于這種用于密閉系統(tǒng)散熱裝置的技術(shù)方案，本 申請(qǐng)人:已在中國(guó)發(fā)明專利(ZL200910088950.3 )中進(jìn)行了詳細(xì)的公開。
[0061]在新能源研發(fā)領(lǐng)域，對(duì)不間斷電源設(shè)計(jì)技術(shù)較深入了解的專業(yè)人士，都可以在本發(fā)明所述的家用儲(chǔ)電柜內(nèi)容基礎(chǔ)上，舉一反三地變形實(shí)施本發(fā)明。本發(fā)明所述的儲(chǔ)電柜結(jié)構(gòu)方法及其衍生的技術(shù)變形實(shí)施，均應(yīng)被列入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0062]實(shí)施例1
[0063]設(shè)計(jì)一種如圖1所示的家用儲(chǔ)電柜，該儲(chǔ)電柜的主要組件包括一個(gè)電控式或邏輯開關(guān)3d、控制模塊4、充電模塊5、逆變模塊6、蓄電池7和外殼8,以及散熱風(fēng)扇和若干常規(guī)散熱器，若干散熱器與控制模塊4、充電模塊5、逆變模塊6以電隔離形式熱固連；外殼8采用硬塑材料制造，設(shè)計(jì)有散熱通風(fēng)槽。
[0064]所述家用儲(chǔ)電柜的外接輸入端I與外供電網(wǎng)連接，輸出端2和家用電網(wǎng)連接，電控式或邏輯開關(guān)3d如圖2所示，其固定端與輸出端2電固連，選擇端之一與輸入端I電固連，另一選擇端與逆變模塊6的輸出端電固連；充電模塊5的輸入/輸出端分別與輸入端I/蓄電池7電連接，逆變模塊6的輸入/輸出端分別與蓄電池7/或邏輯開關(guān)3d的選擇端之一電連接，控制模塊4與蓄電池7電連接，其數(shù)據(jù)控制線分別與充電模塊5、逆變模塊6和邏輯開關(guān)3d連接，并通過(guò)數(shù)據(jù)程序控制充電模塊5、逆變模塊6工作狀態(tài)以及控制邏輯開關(guān)3d的選擇端閉合狀態(tài)。
[0065]蓄電池7選用12V100Ah閥控密封式鉛蓄電池，兩只串聯(lián)，計(jì)24V100Ah，額定儲(chǔ)電量為2400VAh ;充電模塊5選用IOA充電電流，充電限壓值27.0OV (2.25V/蓄電池單體)，過(guò)載設(shè)計(jì)功率大于400W ;逆變模塊6的額定輸入電壓24V,額定輸出電壓220V(交流電)，持續(xù)輸出功率大于700W，靜態(tài)電流小于0.1A，輸出頻率50Hz，輸出波形為失真度小于5%的正弦波?？刂颇K4采用市場(chǎng)購(gòu)買的常規(guī)單片機(jī)，通過(guò)編程并通過(guò)數(shù)據(jù)接口控制實(shí)現(xiàn)對(duì)或邏輯開關(guān)3d在不同時(shí)段將選擇端閉合輸入端1，或閉合逆變模塊6的輸出端。[0066]控制模塊4設(shè)定的程序時(shí)間T1和T2分別設(shè)定為07時(shí)和17時(shí)，該設(shè)定的時(shí)間值在控制器4內(nèi)置芯片固化，在07時(shí)?17時(shí)，控制或邏輯開關(guān)3d閉合逆變模塊6的輸出端，在17時(shí)?次日07時(shí)，控制或邏輯開關(guān)3d閉合輸入端1，同時(shí)通過(guò)數(shù)據(jù)接口控制使充電器5和逆變器6在不同時(shí)間段處于不同的工作狀態(tài)，使儲(chǔ)電柜對(duì)家用電網(wǎng)運(yùn)行在以下兩種狀態(tài)之
[0067]I)在07時(shí)?17時(shí)的時(shí)間段,或邏輯開關(guān)3d閉合逆變模塊6的輸出端、隔離輸入端1，蓄電池7處于放電狀態(tài)，并通過(guò)逆變模塊6為家用電網(wǎng)供電；
[0068]2)在17時(shí)?次日07時(shí)的時(shí)間段，或邏輯開關(guān)3d閉合輸入端1、隔離逆變模塊6的輸出端，家電使用外電網(wǎng)供電，蓄電池7處于在線充電狀態(tài)。
[0069]本實(shí)施例可通過(guò)家用儲(chǔ)電柜有效地實(shí)現(xiàn)白天完全斷開與外電力網(wǎng)的聯(lián)系，依靠?jī)?chǔ)電柜的儲(chǔ)電量維持家用電器正常運(yùn)行，夜間使用外電力網(wǎng)，從而達(dá)到與外電網(wǎng)錯(cuò)峰使用電力的廣品設(shè)計(jì)基本目標(biāo)。
[0070]實(shí)施例2
[0071]將實(shí)施例1的或邏輯開關(guān)3d取消，其邏輯功能改變?yōu)橛蓛蓚€(gè)獨(dú)立的電控式開關(guān)，包括第一開關(guān)3a和第二開關(guān)3b，通過(guò)開關(guān)狀態(tài)組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0072]本實(shí)施例的輸入端I與輸出端2之間設(shè)置有第一開關(guān)3a,輸出端2與逆變模塊6的輸出端之間設(shè)置有第二開關(guān)3b，如圖3所示，控制模塊4的數(shù)據(jù)控制線分別第一開關(guān)3a和第二開關(guān)3b連接，其他部件的電連接和數(shù)據(jù)線連接與實(shí)施例1類同。
[0073]本實(shí)施例通過(guò)在控制模塊4設(shè)定與實(shí)施例1類同的程序，將時(shí)間T1和T2分別設(shè)定為07時(shí)和17時(shí)，該設(shè)定的時(shí)間值在控制器4內(nèi)置芯片固化，07時(shí)?17時(shí)的第一開關(guān)3a和第二開關(guān)3b的邏輯組合狀態(tài)為01，17時(shí)?次日07時(shí)的第一開關(guān)3a和第二開關(guān)3b的邏輯組合狀態(tài)為10，結(jié)合第一開關(guān)3a和第二開關(guān)3b的邏輯狀態(tài)變換，通過(guò)數(shù)據(jù)接口控制使充電器5和逆變器6在不同時(shí)間段處于不同工作狀態(tài)，使儲(chǔ)電柜對(duì)家用電網(wǎng)運(yùn)行在實(shí)施例1類同的兩種基本狀態(tài)。
[0074]實(shí)施例3
[0075]在實(shí)施例1和實(shí)施例2中，只要外供電網(wǎng)帶電,充電模塊5 —直在線工作,蓄電池7 —直處于在線充電狀態(tài)，未能充分利用下半夜的折價(jià)低谷電，為使產(chǎn)品得到有效的設(shè)計(jì)改良，在實(shí)施例2基礎(chǔ)上,增加一個(gè)設(shè)置于輸入端I與充電器5之間的第三開關(guān)3c,如圖5所
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[0076]充電模塊5選用18A充電電流，充電限壓值27.00V，過(guò)載設(shè)計(jì)功率大于600W;其余設(shè)計(jì)方案與實(shí)施例2類同。
[0077]第三開關(guān)3c同樣是電控開關(guān)，主要是配合第一開關(guān)3a和第二開關(guān)3b在工作邏輯處10時(shí)的狀態(tài)區(qū)分,其閉合時(shí)狀態(tài)與實(shí)施例1同,打開時(shí)隔離充電模塊5,從而使實(shí)施例1和實(shí)施例2中蓄電池一直處于在線充電的狀態(tài)得到改變；通過(guò)控制模塊4將時(shí)間段進(jìn)一步細(xì)分為07時(shí)?17時(shí)、17時(shí)?23時(shí)和23時(shí)?次日07時(shí)，使儲(chǔ)電柜在07時(shí)?次日07時(shí)運(yùn)行在以下兩種狀態(tài):
[0078]I)在07時(shí)?23時(shí)，第三開關(guān)3c狀態(tài)為打開，充電模塊5被隔離，使蓄電池7處于充電休眠狀態(tài)；
[0079]2)在23時(shí)?次日07時(shí)，第三開關(guān)3c狀態(tài)為閉合，充電模塊5工作，使蓄電池7受控處于充電狀態(tài)；
[0080]本實(shí)施例通過(guò)增加一個(gè)第三開關(guān)3c，家用儲(chǔ)電柜除了白天可有效實(shí)現(xiàn)完全斷開與外電力網(wǎng)的聯(lián)系、依靠?jī)?nèi)置蓄電池逆變維持家用電器正常運(yùn)行外，夜間補(bǔ)充儲(chǔ)電是利用23時(shí)~次日07時(shí)的低谷用電時(shí)間段，從而達(dá)到與外電力網(wǎng)充分錯(cuò)峰補(bǔ)谷的技術(shù)設(shè)計(jì)目標(biāo)，產(chǎn)品更經(jīng)濟(jì)實(shí)用，具有更明顯的節(jié)能減排優(yōu)勢(shì)。
[0081]實(shí)施例4
[0082]實(shí)施例1和實(shí)施例中，充電模塊5的充電限壓值均采用27.00V，該充電限壓值是常規(guī)不間斷電源習(xí)慣采用的浮充電壓值(2.25V/蓄電池單體)，充電制式均為全天浮充，除了未能利用電網(wǎng)低谷用電時(shí)段對(duì)蓄電池7充電外，技術(shù)上未嘗不可；但對(duì)于實(shí)施例3來(lái)說(shuō)，因僅在23時(shí)~次日07時(shí)充電，充電時(shí)間只有8小時(shí)，限壓值27.0OV明顯偏低，尤其是當(dāng)蓄電池組中的各單體組合一致性欠佳時(shí)，容易出現(xiàn)某單體因欠充電而容量滯后，長(zhǎng)期使用易拖垮蓄電池組。
[0083]本實(shí)施例中，將實(shí)施例3充電模塊5的充電限壓值從27.0OV調(diào)高至29.40V(2.45V/蓄電池單體)，其余設(shè)計(jì)方案與實(shí)施例3類同。通過(guò)充電模塊5的充電限壓值的調(diào)整，更適合僅有8小時(shí)的充電制度，避免蓄電池因長(zhǎng)期欠充滿電導(dǎo)致極板出現(xiàn)硫酸鉛結(jié)晶鹽化而提前終止壽命，有效地延長(zhǎng)儲(chǔ)電柜的使用壽命。
[0084]實(shí)施例5
[0085]在實(shí)施例4中，如果家用電器的功率較小，甚至不使用冰箱，儲(chǔ)電柜的蓄電池7將長(zhǎng)期處于淺放電的反復(fù)充電狀態(tài)，該情況下如果充電模塊5的充電限壓值調(diào)高至29.40V,也是引致蓄電池壽命提前 終止的設(shè)計(jì)隱患。
[0086]本實(shí)施例的技術(shù)設(shè)計(jì)方案分為兩階段恒壓充電:第一階段用恒壓29.40V限流15A對(duì)蓄電池充電，待充電電流因蓄電池限壓29.40V而自然下降至IA時(shí)，將限壓值變換為26.76V(2.23V/蓄電池單體)。本實(shí)施例的兩階段恒壓充電技術(shù)設(shè)計(jì)方案，可兼顧家用電器功率差異較大的情況，產(chǎn)品更實(shí)用。
[0087]實(shí)施例6
[0088]在實(shí)施例5中，雖然充電模塊5的技術(shù)設(shè)計(jì)方案分為兩階段恒壓充電，但在充分利用23時(shí)~次日07時(shí)谷期電的要求下,充電時(shí)間畢竟只有8小時(shí)，當(dāng)家電負(fù)載較大、蓄電池放電量平均每天大于1500VAh時(shí)，8小時(shí)充電可能未被完全充滿，固定恒壓值和限流值的充電模式，很難使蓄電池在各種情況均處于最佳受充狀態(tài)。
[0089]蓄電池10小時(shí)率放電的工作電壓區(qū)間較窄，鉛蓄電池為1.8~2.2V/單體，本實(shí)施例蓄電池的正常放電電壓區(qū)間為21.6~26.4V，蓄電池智能充電的方式是:控制模塊4通過(guò)充電模塊5對(duì)蓄電池7的荷電狀態(tài)設(shè)置一閾值，該荷電狀態(tài)閾值的精度要求不高，設(shè)定24.0V電壓值作為閾值，控制模塊4在蓄電池7放電終了(17時(shí))前I分鐘，提取蓄電池7實(shí)時(shí)放電的電壓值％與24.0V作比較，通過(guò)閾值判定變換對(duì)蓄電池起始充電的電流強(qiáng)度:當(dāng)V1 > 24.0V時(shí)，以恒壓29.40V限流15A對(duì)蓄電池充電；當(dāng)V1≤24.0V時(shí)，以恒壓29.40V限流20A對(duì)蓄電池充電。
[0090]本實(shí)施例通過(guò)對(duì)蓄電池放電終了前I分鐘的荷電狀態(tài)進(jìn)行閾值判定，將蓄電池起始充電區(qū)分為兩級(jí)電流強(qiáng)度，可有效適應(yīng)家用儲(chǔ)電柜負(fù)載功率差異較大的情況，使設(shè)計(jì)的產(chǎn)品更具實(shí)用性。[0091]實(shí)施例7
[0092]實(shí)施例6中所述的通過(guò)變換對(duì)蓄電池起始充電電流強(qiáng)度的恒壓限流充電方式，可以用充電電流強(qiáng)度分階梯遞減的技術(shù)方案進(jìn)一步優(yōu)化，一般而言，以限流20A對(duì)IOOAh閥控密封式鉛蓄電池充電時(shí)，當(dāng)蓄電池兩端電壓高于2.35V/單體的受電效率會(huì)驟降，本實(shí)施例的優(yōu)化技術(shù)方案為:當(dāng)V1 < 24.0V時(shí)，以限流20A對(duì)蓄電池起始充電至兩端電壓28.20V，然后變換恒壓29.40V限流15A充電，該方案更有利于延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命。
[0093]實(shí)施例8
[0094]以上實(shí)施例所述的家用儲(chǔ)電柜，其工作狀態(tài)變換的時(shí)間均在內(nèi)置充電模塊5中固化，通過(guò)單片機(jī)編程實(shí)現(xiàn)固有的程序，這種固化儲(chǔ)電柜工作程序狀態(tài)的計(jì)時(shí)方式，對(duì)于時(shí)區(qū)不同、電網(wǎng)峰谷期不同的不同用戶，固化計(jì)時(shí)不一定適合實(shí)際應(yīng)用。
[0095]為更好地適應(yīng)不同用戶，可在固化分段計(jì)時(shí)的基礎(chǔ)上增加一塊控制面板，所述的控制面板，是在控制模塊4固化計(jì)時(shí)程序的基礎(chǔ)上，增加一種由外接控制面板計(jì)時(shí)編程的方式，若干編程數(shù)據(jù)線的一端在外殼內(nèi)部與控制模塊4的數(shù)據(jù)編程接口電固連，另一端與設(shè)置在外殼表面的控制面板電固連，通過(guò)在控制面板對(duì)分段計(jì)時(shí)的數(shù)據(jù)輸入，使儲(chǔ)電柜內(nèi)部開關(guān)組分段計(jì)時(shí)的邏輯組合狀態(tài)以及充電模塊5、逆變模塊6的相應(yīng)工作狀態(tài)得到人工控制。該控制面板設(shè)置于外殼8，面板設(shè)置有自動(dòng)和人工選擇兩檔，其中，自動(dòng)檔由控制模塊4編程固化計(jì)時(shí)控制，當(dāng)選擇人工輸入計(jì)時(shí)檔時(shí)，屏蔽控制模塊4中固化的計(jì)時(shí)程序。
[0096]實(shí)施例9
[0097]在對(duì)家用儲(chǔ)電柜設(shè)計(jì)要求不高的情況下，亦可將控制模塊4的固化計(jì)時(shí)程序取消，將以上實(shí)施例各個(gè)邏輯開關(guān)的打開、閉合狀態(tài)完全改變?yōu)槿斯た刂?。設(shè)置一控制各開關(guān)邏輯狀態(tài)變換的面板，該控制面板設(shè)置于外殼8，通過(guò)人工選擇各開關(guān)的狀態(tài)選擇，使儲(chǔ)電柜工作在所需要的狀態(tài)。
[0098]對(duì)實(shí)施例1，將電控式或邏輯開關(guān)3d改變?yōu)橐粋€(gè)機(jī)械式或開關(guān)，面板相應(yīng)設(shè)置為“逆變”和“屏閉”兩檔，在白天電網(wǎng)用電高峰期使用“逆變”檔維持家庭電器用電，下班回家時(shí)再使用“屏閉”檔。如果需要進(jìn)一步提升產(chǎn)品檔次，可以在輸入端I與充電器5之間增設(shè)一個(gè)控制充電時(shí)間的第三開關(guān)3c，通過(guò)人工選擇第三開關(guān)3c的閉合、打開，自主掌握補(bǔ)充儲(chǔ)電的時(shí)間和充電程度；還可以在控制面板進(jìn)一步設(shè)置反映蓄電池儲(chǔ)存量的若干裝置，如電量計(jì)、電壓表等。
[0099]對(duì)實(shí)施例3至實(shí)施例7，同樣可把第一開關(guān)3a、第二開關(guān)3b和第三開關(guān)3c改變?yōu)闄C(jī)械式開關(guān)，通過(guò)對(duì)三個(gè)開關(guān)狀態(tài)的邏輯選擇，使儲(chǔ)電柜分別工作在逆變供電(白天，三個(gè)開關(guān)的邏輯狀態(tài)為010)、屏閉隔離(上半夜，三個(gè)開關(guān)的邏輯狀態(tài)為100)、補(bǔ)充儲(chǔ)電(下半夜，三個(gè)開關(guān)的邏輯狀態(tài)為101)三種不同狀態(tài)，使產(chǎn)品可適應(yīng)除家用外更廣泛的需求。
[0100]本實(shí)施例所述的機(jī)械式開關(guān)，既可以采用觸點(diǎn)電控式機(jī)械開關(guān)，也可以采用傳統(tǒng)的手動(dòng)機(jī)械式開關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0101]實(shí)施例10
[0102]優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)施例1所述的外殼8和散熱系統(tǒng)，其中，外殼基材由硬塑材料改為鐵合金或制成，外殼內(nèi)以電隔離形式與控制模塊4、充電模塊5、逆變模塊6熱固連的若干散熱器，均采用鋁片將散熱器與金屬合金外殼8熱固連。
[0103]本實(shí)施例通過(guò)外殼基材由硬塑材料改為鐵合金，以及采用鋁片的導(dǎo)熱形式，直接將控制模塊4、充電模塊5、逆變模塊6工作時(shí)發(fā)出的熱量傳導(dǎo)致鐵合金外殼，等效于利用鐵合金外殼作為擴(kuò)展散熱器，使儲(chǔ)電柜內(nèi)部的熱量得到充分發(fā)散。
[0104]實(shí)施例11
[0105]本實(shí)施例適用于儲(chǔ)電柜的功率較大，或儲(chǔ)電柜的體積設(shè)計(jì)受到限制，外殼內(nèi)部控制模塊4、充電模塊5、逆變模塊6工作時(shí)發(fā)出的熱量較大，僅依靠實(shí)施例1所述的散熱風(fēng)扇和若干常規(guī)散熱器、以及實(shí)施例10所述的采用鋁片熱傳導(dǎo)至鐵合金外殼技術(shù)方案仍得不到有效散熱的情況。
[0106]所述的外殼設(shè)計(jì)為全密封結(jié)構(gòu)，殼壁由3層材料制成，其中內(nèi)層采用鋁合金薄膜、外層采用鐵合金，中間層為絕熱材料，例如石棉纖維氈；殼壁的內(nèi)外層之間，加裝若干個(gè)熱管裝置，鐵合金外壁與熱管裝置的冷凝端熱固連，兼作冷凝端的散熱器；鋁合金薄膜與熱管裝置的蒸發(fā)端熱固連，兼作蒸發(fā)端的吸熱器。當(dāng)所述的技術(shù)方案仍不足以使控制模塊4、充電模塊5、逆變模塊6工作時(shí)發(fā)出的熱量散發(fā)，可進(jìn)一步采用熱管的蒸發(fā)端直接與外殼內(nèi)的主要發(fā)熱部件熱固連，熱管的冷凝端熱與鐵合金外壁熱固連，運(yùn)用熱管裝置的高導(dǎo)熱特性使儲(chǔ)電柜的散熱效果更好
[0107]以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，例如實(shí)施例中的儲(chǔ)能電池是以性價(jià)比較高的鉛蓄電池為例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員也可以置換為鋰離子電池、鎳氫電池和鎳鎘電池等。盡管參照實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種家用儲(chǔ)電柜，包括輸入端、輸出端、邏輯開關(guān)、控制模塊、充電模塊、逆變模塊、蓄電池和外殼，其特征在于，所述家用儲(chǔ)電柜的輸入端與外供電網(wǎng)連接，輸出端和家用電網(wǎng)連接，蓄電池分別與充電模塊、逆變模塊和控制模塊連接，控制模塊分別與充電模塊、逆變模塊、邏輯開關(guān)連接，并分別控制其邏輯工作狀態(tài)；所述的邏輯開關(guān)，至少包括一個(gè)固定端與輸出端電固連、兩個(gè)選擇端分別與輸入端或逆變模塊輸出端電固連的或邏輯開關(guān)，或至少包括設(shè)置于輸入端與輸出端之間的第一開關(guān)和設(shè)置于輸出端與逆變模塊、蓄電池回路上的第二開關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲(chǔ)電柜，其特征在于，所述的控制模塊的控制方法包括: 1)在T1?T2時(shí)間段，控制儲(chǔ)電柜的輸出端電連接逆變回路、隔離輸入端，蓄電池處于放電狀態(tài)，并通過(guò)逆變回路為家用電網(wǎng)供電； 2)在T2?T1時(shí)間段，控制儲(chǔ)電柜的輸出端電連接輸入端、隔離逆變回路，家用電網(wǎng)使用外電網(wǎng)供電，蓄電池處于在線充電狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲(chǔ)電柜，其特征在于，所述的邏輯開關(guān)還包括設(shè)置于輸入端與充電模塊、蓄電池回路的第三開關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的儲(chǔ)電柜，其特征在于，當(dāng)輸出端電連接輸入端即T2?T1時(shí)間段，所述的控制模塊的控制方法包括: 3)在T2?T3時(shí)間段，第三開關(guān)打開，隔離充電模塊，蓄電池處于休眠狀態(tài)； 4)在T3?T1時(shí)間段，第三開關(guān)閉合，充電模塊工作，蓄電池處于受控充電狀態(tài)； 所述的T3為T2?T1時(shí)間段之間的時(shí)間點(diǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1?4任一所述的儲(chǔ)電柜,其特征在于,所述的邏輯開關(guān)由若干個(gè)電控開關(guān)或一體化多觸點(diǎn)開關(guān)組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲(chǔ)電柜，其特征在于，所述蓄電池通過(guò)并聯(lián)、串聯(lián)或并串聯(lián)組合嵌合于儲(chǔ)電柜的外殼內(nèi)或外置于外殼。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲(chǔ)電柜，其特征在于，所述的外殼由金屬合金或硬塑材料制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的儲(chǔ)電柜，其特征在于，所述的儲(chǔ)電柜還包括散熱風(fēng)扇和在外殼內(nèi)部加裝的散熱器，所述外殼設(shè)計(jì)有散熱通風(fēng)槽，散熱器與內(nèi)部的發(fā)熱部件熱固連，散熱器可與金屬合金外殼熱固連。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的儲(chǔ)電柜，其特征在于，所述的外殼為全密封設(shè)計(jì)，壁內(nèi)外加裝熱管裝置，所述熱管裝置的蒸發(fā)端加裝吸熱器或與外殼內(nèi)部的發(fā)熱部件連接，冷凝端與金屬合金外殼連接；所述的外殼的內(nèi)壁設(shè)計(jì)為兩層以上，其內(nèi)層或中間層為絕熱材料。
【文檔編號(hào)】H02J3/28GK103928937SQ201310009505
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2013年1月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月10日
【發(fā)明者】劉粵榮 申請(qǐng)人:劉粵榮