一种储能系统的开关装置的制作方法

本发明涉及储能系统领域，特别是涉及一种储能系统的开关装置。

背景技术：

目前，储能系统使用自供电的方式时，无法对储能系统的供电功耗进行充分管理，仅可以进行降功耗处理，无法进行功耗的完全切断，即无法实现零功耗。储能系统在使用电池组供电的情况下，电池管理系统的处于实时消耗电池组电能的状态。特别是当电池组发生单体电池或者电池组压欠压时，电池管理系统与辅助供电电路或模块仍然存在电量消耗，这将导致储能电池的状况进一步恶化，最终导致储能电池过放电而损坏。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种储能系统的开关装置，可以实现零功耗处理，防止电池管理系统持续的耗电，避免电池组在欠压的情况下进一步消耗电量，导致电池状况的恶化，损坏电池。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种储能系统的开关装置，包括：储能单元、开关单元、开关驱动单元、dc/dc单元及微控制器，

所述储能单元通过开关单元分别与负载及dc/dc单元的输入端连接；所述开关驱动单元的输入端与所述dc/dc单元的第一输出端连接，控制端与所述微控制器连接，驱动端驱动所述开关单元接通或断开；所述dc/dc单元的第二输出端分别与外部设备、微控制器的供电输入端连接；所述微控制器的通讯控制端与所述外部设备连接。

作为进一步优选的方案，所述dc/dc单元包括dc/dc电源模块、第一电容、第二电容及第三电容，

所述dc/dc电源模块的第一电压输出端的正极与所述开关驱动单元的输入端连接，第一电压输出端的负极串联所述第一电容后与第一电压输出端的正极连接，所述dc/dc电源模块的第二电压输出端的正极与所述微控制器的供电管脚连接，第二电压输出端的负极接地；

所述第二电容跨接于所述dc/dc电源模块第二电压输出端的正极与第二电压输出端的负极之间；

所述第三电容跨接于所述dc/dc电源模块的电压输入端的正极与电压输入端的负极之间。

作为进一步优选的方案，所述开关单元包括按键开关及与所述按键开关并联连接的继电器开关。

作为进一步优选的方案，所述开关驱动单元包括继电器控制电路及与所述继电器控制电路连接的驱动电路，所述继电器控制电路控制所述继电器开关的通断，所述驱动电路驱动所述继电器控制电路的通断。

作为进一步优选的方案，所述驱动电路包括光耦隔离器、第四电阻和第五电阻；

所述光耦隔离器的集电极与所述dc/dc单元的第一输出端连接，发射极与所述继电器控制电路的控制端连接；所述光耦隔离器的二极管的阳极串联所述第四电阻后与所述dc/dc单元的第二输出端连接，所述光耦隔离器的二极管的阴极串联所述第五电阻后与所述微控制器的信号输出端连接。

作为进一步优选的方案，所述继电器控制电路包括三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、二极管和继电器，

所述三极管的基极串联所述第二电阻后与所述驱动电路的输出端连接，集电极与所述继电器的线圈的一端连接；所述继电器的线圈的另一端串联所述第一电阻后与所述驱动电路连接，所述三极管的发射极与负载的负极连接，且所述第三电阻的两端跨接于三极管的基极和发射极之间；

所述二极管与所述继电器的线圈并联。

作为进一步优选的方案，所述按键开关为自复位开关。

作为进一步优选的方案，所述储能单元为电池组。

作为进一步优选的方案，所述电池组包括若干个以串联和/或并联方式连接的单体电池。

本发明相比于现有技术的优点及有益效果如下：

本发明为一种储能系统的开关装置，其设有开关单元、dc/dc单元、开关驱动单元以及微控制器，当出现储能电池欠压时，微控制器发出通讯指令给开关驱动单元，开关驱动单元驱动开关单元断开开关，储能系统断开供电通路，储能系统进入关机状态，实现储能系统的零功耗处理，防止外部设备持续地耗电，避免电池组在欠压的情况下进一步消耗电量，导致电池状况的恶化，损坏电池。

附图说明

图1为发明的储能系统的开关装置的原理框图；

图2为图1的储能系统的开关装置的电路原理图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例

请参阅图1，本发明提供一种储能系统的开关装置10，包括：储能单元100、开关单元200、开关驱动单元300、dc/dc单元400及微控制器500。其中，所述储能单元100包括储能电池组，用于为储能系统提供电源，开关单元200用于启动系统和接通供电回路，开关驱动单元300用于驱动开关单元200的通断，dc/dc单元400从储能电池组取电，用于向微控制器、开关驱动单元和其他外部设备供电，微控制器(mcu)500具有通讯功能和控制管脚，可以接收外部设备的指令，并且向开关驱动单元发出控制信号，从而执行继电器的断开与闭合动作。要说明的是，所述储能单元为电池组。所述电池组包括若干个以串联和/或并联方式连接的单体电池。在图2中微控制器为u2。

所述储能单元100通过开关单元200分别与负载及dc/dc单元400的输入端连接；所述开关驱动单元300的输入端与所述dc/dc单元400的第一输出端连接，控制端与所述微控制器500连接，驱动端驱动所述开关单元200接通或断开；所述dc/dc单元400的第二输出端分别与外部设备、微控制器500的供电输入端连接；所述微控制器500的通讯控制端与所述外部设备连接。其中外部设备包括其他需要供电的模块或模组，比如均衡模块、can通讯模块、又如集中监控系统的供电等。

请参阅图2，所述dc/dc单元400包括dc/dc电源模块、第一电容c1、第二电容c2及第三电容c3，

所述dc/dc电源模块的第一电压输出端(vo1)的正极与所述开关驱动单元的输入端连接，第一电压输出端(vo1)的负极串联所述第一电容c1后与第一电压输出端(vo1)的正极连接，所述dc/dc电源模块的第二电压输出端(vo2)的正极与所述微控制器的供电管脚连接，第二电压输出端(vo2)的负极接地；

所述第二电容c2跨接于所述dc/dc电源模块的第二电压输出端(vo2)的正极与第二电压输出端(vo2)的负极之间；

所述第三电容c3跨接于所述dc/dc电源模块的电压输入端(vi)的正极与电压输入端(vi)的负极之间。

所述开关单元200包括按键开关sw及与所述按键开关sw并联连接的继电器开关rl。要说明的是，所述按键开关sw为自复位开关sw。

所述开关驱动单元300包括继电器控制电路310及与所述继电器控制电路310连接的驱动电路320，所述继电器控制电路310控制所述继电器开关rl的通断，所述驱动电路320驱动所述继电器控制电路310的通断。

所述驱动电路320包括光耦隔离器u1、第四电阻r4和第五电阻r5，所述光耦隔离器u1的集电极与所述dc/dc单元400的第一输出端连接，发射极与所述继电器控制电路310的控制端连接；所述光耦隔离器u1的二极管的阳极串联所述第四电阻r4后与所述dc/dc单元400的第二输出端连接，所述光耦隔离器u1的二极管的阴极串联所述第五电阻r5后与所述微控制器500的信号输出端连接。

所述继电器控制电路310包括三极管q1、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、二极管d1和继电器，所述三极管q1的基极串联所述第二电阻r2后与所述驱动电路320的输出端连接，集电极与所述继电器的线圈的一端连接；所述继电器的线圈的另一端串联所述第一电阻r1与所述驱动电路连接，所述三极管q1的发射极与负载的负极连接，且所述第三电阻r3的两端跨接于三极管q1的基极和发射极之间；所述二极管d1与所述继电器的线圈并联。

工作过程：

请查阅图1-2，储能系统的开关装置按照图示方式与储能电池连接。初始状态时，自复位开关sw与功率继电器rl均处于断开状态，dc/dc电源模块m1因无电压输入，所以dc/dc电源模块m1无电压输出，开关装置始终处于失电状态，系统没有无法工作，则系统功耗为零。

当系统需要启动时，人工手动按下自复位开关sw，此时功率线b+与bc+接通，dc/dc电源模块m1存在输入电压，即储能电池组的总电压ub，并且dc/dc电源模块m1立即产生输出电压vo1和vo2，第一电压输出端输出的第一电压vo1用于向开关驱动单元供电，第二电压输出端输出的第二电压vo2用于向微控制器u2和外部电路供电，第一电压vo1和第二电压vo2仅电压值不同，电压输出时间相同；微控制器u2上电后立即输出继电器控制信号，置低控制管脚crt，光电耦合器u1导通，则vo1输出电压经光电耦合器u1、第二电阻r2、三极管q1，使得三极管q1的集电极c与发射极e处于导通状态；则第一电压vo1输出电压经r1、三极管q1向继电器开关rl控制端供电，使继电器开关rl吸和，功率线b+与bc+因继电器开关rl闭合而始终接通。

人工松开自复位开关sw，自复位开关sw因具有自复位功能，所以自复位开关sw自动恢复到初始的断开位置。因储能系统的开关装置执行快速，从人工按下自复位开关sw到松开自复位开关sw的极短时间内，继电器开关rl可以由断开切换至闭合状态，即功率线b+与bc+可以快速出于导通并维持dc/dc电源模块m1的输入供电。同时，功率线b+与bc+导通后，储能电池可以向后端负载供电。

当储能电池组发生严重的单体欠压或者总压欠压保护，储能系统为了避免储能电池过放电损坏，需要切断所有功耗，此时储能系统的电池管理系统bms向微控制器u2发出通讯指令或者操作使能管脚en，使得微控制器u2将控制管脚crt置高，光电耦合器u1断开，三极管q1无基极驱动电流，三极管q1处于非导通状态，继电器开关rl因驱动电流消失而断开功率线b+与bc+，则dc/dc电源模块m1无输入电压，储能系统的开关装置失去供电处于关机状态，储能系统的功耗为零。

如需要储能系统启动，需要再次按下自复位开关sw，则再次执行储能系统上电过程，完成储能系统的再次供电进入工作状态。

以上所述实施方式仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。