微电网储能系统用电池组均衡监测装置及方法与流程

文档序号:16095656发布日期:2018-11-27 23:32阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种微电网储能系统用电池组均衡监测装置,其特征在于,包括功率电源模块、控制电源模块、均衡主动监测模块和主控制模块,所述功率电源模块输入端连接主控制模块,功率电源输出端分别为控制电源模块和均衡主动监测模块供电,所述均衡主动监测模块包括均衡控制模块、均衡执行模块和主动监测模块,所述均衡执行模块个数与电池组内电池单体的个数相匹配,所述主控制模块通过均衡控制模块连接至各均衡执行模块控制端,直流均衡电源正、负极通过均衡执行模块执行端连接至对应电池单体的正负极,对应电池单体的正负极同时连接至主动监测模块的电压信号输出端,主动监测模块的电压信号输出端连接至主控制模块,主控制模块连接至主动监测模块控制端。

2.根据权利要求1所述的微电网储能系统用电池组均衡监测装置,其特征在于,所述功率电源模块包括接线端子J1、电源隔离模块DCDC1-DCDC2、光电耦合器P1、稳压二极管W1-W2、功率开关管Q1和三极管Q2,三极管Q2的基极与主控制模块任一I/O端口相连,三极管Q2的集电极连接光电耦合器P1输入端发光管的负极侧,光电耦合器P1输入端发光管的正极侧通过电阻R5连接3.3V电源正极,三极管Q2的发射极连接3.3V电源负极,光电耦合器P1输出端的正负极分别连接至网络标号KG和网络标号DS,接线端子J1分别与保险丝F1和二极管D1的正极端相连,二极管D1的负极端连接12V电源正极,保险丝F1分别与二极管D2和二极管D3的负极端相连,二极管D3的负极端与二极管D4的正极端相连,二极管D2和二极管D3的正极端均连接12V电源负极,二极管D4的负极端与二极管D5的正极端相连,二极管D5的负极端分别与电容C1的正极端和功率开关管Q1的漏极相连,电容C1的负极端连接12V电源负极,功率开关管Q1的漏极与基极之间并联电阻R1,电源隔离模块DCDC1和电源隔离模块DCDC2的输入正极端均与功率开关管Q1的源极相连,电源隔离模块DCDC1的输入正极端和负极端并联电容C2,电容C2的负极端12V电源正极,电源隔离模块DCDC1的输出正极端和负极端依次并联有电容C3、电容C6和稳压二极管W1,稳压二极管W1的负极端接网络标号485VCC+,稳压二极管W1的正极端接网络标号485GND,电源隔离模块DCDC2的输入负极端连接12V电源负极,电源隔离模块DCDC2的输出正极端和负极端依次并联有电容C4、电容C5和稳压二极管W2,稳压二极管W2的负极端连接5V电源正极,稳压二极管W2的正极端连接5V电源负极。

3.根据权利要求1所述的微电网储能系统用电池组均衡监测装置,其特征在于,所述控制电源模块包括三端稳压器V1-V2和电源隔离模块DCDC3,电源隔离模块DCDC3的输入正极端和负极端并联电容C7,电源隔离模块DCDC3的输出正极端和负极端依次并联有电容C8和电容C9,电源隔离模块DCDC3的输出正极端与三端稳压器V1的输入端相连,电源隔离模块DCDC3的输出负极端与3.3V电源负极相连,三端稳压器V1的输出端与3.3V电源正极相连,三端稳压器V1的输出端与参考端之间并联有电阻R6,三端稳压器V1的参考端与三端稳压器V2的阴极相连,电容C10与电阻R7串联后并联在三端稳压器V1的输出端和参考端之间,三端稳压器V2的阳极与3.3V电源负极相连,电阻R7与电阻R8串联后并联在3.3V电源正、负极之间,三端稳压器V2的参考极连接在电阻R7与电阻R8之间,3.3V电源正、负极之间还依次并联有电容C11和电容C12。

4.根据权利要求1所述的微电网储能系统用电池组均衡监测装置,其特征在于,所述均衡执行模块包括三极管Q3,稳压二极管W3,继电器K1,接线端子J2-J3,三极管Q3的基极与均衡执行模块控制端相连,均衡执行模块控制端连接主控制模块,三极管Q3的集电极分别与稳压二极管W3的正极端和继电器K1线圈控制输入负极端相连,继电器K1线圈控制输入正极端和稳压二极管W3的负极端分别与12V电源正极相连,电阻R9和发光二极管LED1串联后并联在继电器K1线圈控制侧的两端,直流均衡电源负极DC-通过继电器K1功率端串联自恢复保险丝F2和电池单体负极,电池单体负极与接线端子J2相连,直流均衡电源负极DC-和直流均衡电源正极DC+并联二极管D6,二极管D6的负极端与电池单体正极相连,电池单体正极与接线端子J3相连。

5.根据权利要求4所述的微电网储能系统用电池组均衡监测装置,其特征在于,所述均衡控制模块包括光电耦合器P2和译码器U3,译码器U3的输入端均与主控制模块的I/O端口相连,译码器U3的I/O端口连接至光电耦合器P2发光侧的输出端,光电耦合器P2发光侧的输入端与5V电源正极相连,光电耦合器P2受光侧的输入端与12V电源正极相连,光电耦合器P2受光侧的输出端与均衡执行模块控制端相连,译码器U3的GND引脚和选通端E2、E3均与5V电源负极相连,译码器U3的VDD引脚和选通端E1均与5V电源正极相连。

6.根据权利要求1所述的微电网储能系统用电池组均衡监测装置,其特征在于,所述主动监测模块包括数字模拟电子开关模块U1-U2、运算放大器U1A、运算放大器U1B和运算放大器U1C,运算放大器U1A、运算放大器U1B和运算放大器U1C的输入端分别与主控制模块的I/O端口相连,运算放大器U1A的输出端分别与数字模拟电子开关模块U1、U2的A地址端相连,运算放大器U1B的输出端分别与数字模拟电子开关模块U1、U2的B地址端相连,运算放大器U1C的输出端分别与数字模拟电子开关模块U1、U2的C地址端相连,数字模拟电子开关模块U1、U2的GND端口均与5V电源负极相连,数字模拟电子开关模块U1、U2的VDD端口均与5V电源正极相连,数字模拟电子开关模块U1的I/O端口与电池单体正极相连,数字模拟电子开关模块U1的I/O端口与电池单体负极相连,数字模拟电子开关模块U1的X端口为电压信号输出端,电压信号输出端通过单体电压采样电路连接至主控制模块,数字模拟电子开关模块U2的X端口接地。

7.根据权利要求6所述的微电网储能系统用电池组均衡监测装置,其特征在于,所述单体电压采样电路包括稳压二极管W4和分压电阻R23、R24,分压电阻R23高电位端连接电压信号输出端,分压电阻R23低电位端串联分压电阻R24,分压电阻R24地点为端接地,分压电阻R24分别并联稳压二极管W4和电容C13,稳压二极管W4正极端连接主控制模块。

8.一种采用权利要求1-7任一项所述的微电网储能系统用电池组均衡监测装置进行均衡监测的方法,其特征在于,包括以下步骤:

S1,主控制模块发送电池识别指令,通过主动监测模块依次识别并接入储能系统电池组的各单体电池,同时,单体电压采样电路采集各单体电池的电压值,并将该电压值发送至主控制模块,执行S2;

S2,主控制模块判断采集的各电池单体电压值是否正常,若正常,转S4,否则转S3;

S3,主控制模块发出告警,单体电池电压异常;

S4,主控制模块判断是否存在符合均衡条件的单体电池,如果有,转S5,如果没有,间隔固定时间(一般取1-2小时)后执行S1;

S5,主控制模块向均衡控制模块发送需要均衡的一块单体电池的均衡指令,并通过均衡控制模块控制均衡执行模块执行均衡动作,转S6;

S6,均衡执行模块执行均衡操作,并实时上传均衡时间信号给主控制模块,转S7;

S7,主控制模块判断均衡时间是否到达预设时间后,若是,转S1,否则转S6。

9.根据权利要求8所述的采用微电网储能系统用电池组均衡监测装置进行均衡监测方法,其特征在于,所述主控制模块判断接入的单体电池是否符合均衡条件的逻辑为:

逐一比较储能系统电池组内各单体电池的单体电压值与储能系统电池组单体电池的单体电压平均值,如果有单体电池的单体电压值与单体电压平均值的差值绝对值大于均衡预设值,则该单体电池需要进行均衡。

10.根据权利要求8所述的采用微电网储能系统用电池组均衡监测装置进行均衡监测方法,其特征在于,所述主控制模块判断接入的单体电池是否符合均衡条件的逻辑为:

如果,储能系统电池组内各单体电池的单体电压最大值与最小值之差大于均衡告警值,对单体电压值最小的单体电池进行均衡。

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