一种微电网用电池管理系统的制作方法

[0001]
本发明属于电池管理系统技术领域，具体为一种微电网用电池管理系统。


背景技术：

[0002]
目前的电子技术领域中，电池管理系统是连接电池组和设备的重要纽带，用于对设备的电池组进行管理。电池管理系统的研究对于管理微电网中储能系统，延长电池组的循环使用寿命，减少使用成本，提高电池的使用效率，维持电池组以及微电网的稳定运行有着极其重要的意义。
[0003]
但是绝大部分储能系统在设计和使用时需要考虑成本、功率、使用年限、循环寿命、工作环境等要素,其中发电成本限制储能系统在微电网中的应用，微电网在使用过程中往往由于各部分的工作需求不同难以统一控制调节，容易出现局部损坏导致微电网停止工作，电池在在微电网故障时很容易被烧坏。


技术实现要素：

[0004]
本发明的目的在于提供一种微电网用电池管理系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
[0005]
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0006]
一种微电网用电池管理系统，包括能量管理模块和电路控制保护模块，所述能量管理模块包括电池荷电状态估算单元、电池输出控制单元和pcc控制单元，所述电路控制保护模块包括温湿度控制保护单元和隔离控制单元，所述电池输出控制单元通过控制蓄电池输出电压和功率控制蓄电池输出，所述pcc控制单元设有控制节点，所述温湿度控制保护单元设有温湿度传感器，所述隔离控制单元设有隔离开关。
[0007]
优选的，所述池荷电状态估算单元采用soc定义估计电池soc方法，所述soc定义估计电池soc方法的计算公式为：
[0008][0009]
其中，z(t)表示t时刻下的动力电池soc估计值，z(t
0
)表示动力电池soc初始值，η
i
表示动力电池充放电库仑效率，i
l
(τ)为τ时刻下动力电池充放电电量，c
max
表示当前条件下电池的最大可用容量。
[0010]
优选的，所述电池输出控制单元包括功率控制器和电压控制器，所述功率控制器和电压控制器设在敏感负载和一般负载的输入端。
[0011]
优选的，所述功率控制器采用me8202中等功率控制芯片搭配稳压芯片me431。
[0012]
优选的，所述电压控制器采用电源芯片控制输出电压，所述控制输出电压计算公式为：
[0013][0014]
其中，uo为输出电压，r1为电阻r1的阻值，r2为电阻r2的阻值。
[0015]
优选的，所述温湿度控制保护单元采用温湿度传感器芯片sht30，所述温湿度传感器芯片sht30用于温湿度检测电路中。
[0016]
优选的，所述pcc控制单元设有多组ctl控制节点，所述ctl控制节点设在蓄电池组、微型发电机和光伏电池输出端。
[0017]
优选的，所述能量管理模块设有线路1、线路2和线路3，所述线路1和线路2用于连接敏感负载，所述线路3用于连接一般负载。
[0018]
优选的，所述敏感负载和一般负载之间的分类方法为重要性指标分类法，所述敏感负载为断电后对造成人生事故和设备损坏的负载，所述一般负载为可中断的微电网能量调节负载。
[0019]
优选的，所述pcc控制单元通过控制节点控制电池输出控制单元中的功率控制器和电压控制器。
[0020]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明，使用时，通过电池荷电状态估算单元计算电池组的电荷状态，根据电池组的电荷状态控制大电网的电荷输入以及微电网内部的电荷使用，再通过电池输出控制单元和pcc控制单元控制微电网的输入输出状态，保障微电网的安全。
附图说明
[0021]
图1为本发明微电网电源管理系统结构示意图；
[0022]
图2为本发明电源管理系统电源控制结构示意图；
[0023]
图3为本发明功率控制器电路示意图：
[0024]
图4为本发明电压控制器芯片电路示意图：
[0025]
图5为本发明过电压检测电路示意图；
[0026]
图6为本发明温湿度传感器芯片电路结构示意图。
[0027]
图中：1能量管理模块、2电路控制保护模块、3电池荷电状态估算单元、4电池输出控制单元、5 pcc控制单元、6温湿度控制保护单元、7所述隔离控制单元。
具体实施方式
[0028]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0029]
请参阅图1-6，本发明提供一种技术方案：
[0030]
一种微电网用电池管理系统，包括能量管理模块1和电路控制保护模块2，其特征在于：所述能量管理模块1包括电池荷电状态估算单元3、电池输出控制单元4和pcc控制单元5，所述电路控制保护模块2包括温湿度控制保护单元6和隔离控制单元7，所述电池输出控制单元4通过控制蓄电池输出电压和功率控制蓄电池输出，所述pcc控制单元5设有控制节点，所述温湿度控制保护单元6设有温湿度传感器，所述隔离控制单元7设有隔离开关。电池荷电状态估算单元3采用soc定义估计电池soc方法，所述soc定义估计电池soc方法的计算公式为：
[0031][0032]
其中，z(t)表示t时刻下的动力电池soc估计值，z(t
0
)表示动力电池soc初始值，η
i
表示动力电池充放电库仑效率，i
l
(τ)为τ时刻下动力电池充放电电量，c
max
表示当前条件下电池的最大可用容量。通过估计计算电池当前的电荷量了解电池组的状态，当电池电量高于百分之八十控制切断大电网电荷输入，采用微电网蓄电池电池组供电，当电池组电量低于百分之二十时，大电网开始输入电荷，并且大电网也对微电网的负载供电。通过获取微电网的电池组状态来控制大电网对微电网的输入。
[0033]
其中，电池输出控制单元4包括功率控制器和电压控制器，所述功率控制器和电压控制器设在敏感负载和一般负载的输入端，通过对输入功率和输入电压的控制，来防止微电网上的负载被大电压或大功率烧坏，功率控制器采用me8202中等功率控制芯片搭配稳压芯片me431，me8202为中等功率控制器芯片，在输入电压范围10v到23v之间正常工作。控制器采用电源芯片控制输出电压，所述控制输出电压计算公式为：
[0034][0035]
其中，uo为输出电压，r1为电阻r1的阻值，r2为电阻r2的阻值。电压控制通过电源芯片控制，电源芯片通过调节r1和r2的比值来控制电压输出大小。
[0036]
温湿度控制保护单元6采用温湿度传感器芯片sht30，所述温湿度传感器芯片sht30用于温湿度检测电路中。温湿度传感器电路将检测到的温湿度信息显示在微电网状态显示器上，通过查看显示器来了解微电网各部分的温度状态。
[0037]
pcc控制单元5设有多组ctl控制节点，所述ctl控制节点设在蓄电池组、微型发电机和光伏电池输出端。能量管理模块1设有线路1、线路2和线路3，所述线路1和线路2用于连接敏感负载，所述线路3用于连接一般负载。敏感负载和一般负载之间的分类方法为重要性指标分类法，所述敏感负载为断电后对造成人生事故和设备损坏的负载，所述一般负载为可中断的微电网能量调节负载。pcc控制单元5通过控制节点控制电池输出控制单元4中的功率控制器和电压控制器。pcc控制单元5通过设有多组ctl控制节点去控制功率控制器和电压控制器的工作状态。电池输出控制单元4中有过电压保护电路单元，过电压保护模块通过设定阙值电压，通过控制各个负载的输入电压以及微电网线路的输入电压，能够有效地保护微电网的安全。
[0038]
本发明的具体工作流程为：使用时，通过电池荷电状态估算单元计算电池组的电荷状态，根据电池组的电荷状态控制大电网的电荷输入以及微电网内部的电荷使用，通过温湿度控制保护单元6中的温湿度传感器实时获取微电网各个单元的温湿度状况，从而保障微电网的电源工作环境安全，微电网的运行安全通过电池输出控制单元4和pcc控制单元5控制微电网电源的输入输出状态，保障微电网的安全，由过电压保护模块连接报警装置，当电源输出出现故障，过电压保护模块出现过电压情况的时候时，报警装置报警，这时可以通过各个控制节点将微电网分布管理，分布了解电网的各个部分的工作状态，快速的查找到故障位置保障电池组安全。
[0039]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换
和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。