一种储能单元均衡电路及具有该均衡电路的储能系统的制作方法_2

文档序号:8829548阅读:来源:国知局
路。所述储能单元充放电流采样电路及输入均衡电流采样电路为一种电阻型电流采样电路或是霍尔隔离电流采样电路,该电路信号经过放大可以用于通讯信号的接收功能。
[0038]所述温度采样电路包括储能单元温度采样电路、储能单元均衡电路温度采样电路、输出端子温度采样电路。所述储能单元温度采样电路包括嵌入在储能单元内部的采样电阻Rl 1、RTI,所述采样电阻Rl I和RTI串联,所述微控制器中设有储能单元电压控制模块,所述储能单元电压控制模块根据储能单元温度调整储能单元的充放电电压。所述采样电阻RlU RTl是一种负温度电阻或是一种PN结器件。所述储能单元均衡电路温度采样电路包括安装于均衡电路电路板上的采样电阻R12、RT2,所述采样电阻R12和RT2串联,所述微控制器中设有功率元件控制模块,当均衡电路电路板的温度达到危险值时,所述功率元件控制模块对输出的功率元件进行控制。所述输出端子温度监控采样电路包括采样电阻R13、Rl4、RT3、RT4,所述采样电阻Rl3和RT3串联,所述采样电阻Rl4和RT4串联,所述采样电阻R13、R14、RT3、RT4安装在储能单元的极柱或端子旁侧,所述微控制器中设有输出端子温度报警模块,当储能单元的极柱或端子温度达到危险值时,所述输出端子温度报警模块向外部发出警报。
[0039]所述电源模块的输出端与储能单元温度采样电阻Rll的一端、模块温度采样电阻R12的一端、储能元件的正输出端子温度采样阻R13的一端、储能元件的正输出端子温度采样阻R14的一端相连接;储能单元温度采样电阻Rll的另一端与储能单元温度采样电阻RTl的一端、微控制器的一个模数转换引脚相连接;储能单元温度采样电阻RTl的另一端与均衡电路的电源端子的负端子相连接;模块温度采样电阻R12的另一端与模块温度采样电阻RT2的一端、微控制器的一个模数转换引脚相连接;模块温度采样电阻RT2的另一端与均衡电路的电源端子的负端子相连接;储能元件的正输出端子温度采样阻R13的另一端与储能元件的正输出端子温度采样阻RT3的一端、微控制器的一个模数转换引脚相连接;正输出端子温度采样阻RT3的另一端与均衡电路的电源端子的负端子相连接;储能元件的负输出端子温度采样阻R14的另一端与储能元件的负输出端子温度采样阻RT4的一端、微控制器的一个模数转换引脚相连接;负输出端子温度采样阻RT4的另一端与均衡电路的电源端子的负端子相连接;
[0040]所述储能单元温度采样电路中的采样电阻Rll、RTl嵌入在储能单元的内部,储能单元的温度通过温度敏感电子器件RTl转换成电压信号,传输到微理器模数转换器端口,微控制器将电压信号转变成数字信号用微处理内核进行数字运算。储能单元的实际温度的高低决定储能单元的充电最高电压和放电保护电压的高低,因此在微控制器中设有储能单元电压控制模块,能单元电压控制模块根据储能单元温度调整储能单元的充放电电压,防止储能单元工作在危险环境中。
[0041]储能单元均衡电路温度采样电路上的采样电阻R12、RT2安装在均衡电路的电路板上,均衡电路板的温度通过温度敏感电子器件RT2转换成电压信号,传输到微理器模数转换器端口,微控制器将电压信号转变成数字信号用微处理内核进行数字运算。在微控制器中设有功率元件控制模块,因此当均衡电路产生的高温在达到危险值时,微控制器将对输出的功率元件进行控制,防止高温引起的故障。
[0042]输出端子温度采样电路中的采样电阻R13、R14、RT3、RT4安装在储能单元的极柱或端子附近,储能单元的极柱或端子上温度通过温度敏感电子器件RT3、RT4转换成电压信号,传输到微理器模数转换器端口,微控制器将电压信号转变成数字信号用微处理内核进行数字运算。在微控制器中设有输出端子温度报警模块,当储能单元的极柱或端子上由于电阻或电流引起的高温在达到危险值时,微控制器通过通讯命令和声光报警的方式向外部发出,并通过外力的动作来储能单元的极柱或端子防止高温引起的故障。
[0043]该储能单元均衡电路的能量与通讯端子通过两根能量与通讯传输导线与外部传输电能及通讯信号。两根能量与通讯传输导线是两根导电线路,可以传电能,同时也可以传输经过调制后的脉冲通讯信号、载频信号和其他可以电传输的通讯信号。储能系统中的均衡电路通过能量与通讯传输导线连接形成一个环型的能量与通讯的传输网。
[0044]另外,为了防止能量传输导线短路故障在使用过程中产短路事故造成更大的危害,还包括有防止能量与通讯传输导线短路故障的保护电路。所述保护电路包括一个单向导电器件。优选的,所述单向导电器件是一个二极管或是一个开关电路。均衡电路的电源端子的正端子与防止能量传输导线短路故障的保护电路元件Dl —端相连接;保护电路元件Dl另一端与均衡电路的能量输入端的一个端子相连接;均衡电路的能量输入端的另一个端子与均衡电流采样电阻R5的一端、微控制器的一个模数转换引脚相连接;电流采样电阻R5的另一端与均衡电路的电源端子的负端子相连接。
[0045]还设有输入或者输出通讯信息的第二通讯端子,所述第二通讯端子与微控制器相连接,所述第二通讯端子与储能系统中其他储能单元的第二通讯端子进行通讯。第二通讯端子的设置可以在各均衡电路之间形成一个独立的环型通讯的传输网。
[0046]另外,还包括一个无线收发电路,所述无线收发电路的一端与微控制器相连接,所述无线收发电路的另一端与收发天线相连接。该无线收发电路是一种接收和发送均衡电路与均衡电路之间、外部均衡管理系统的无线通讯信号电路,作为优选,采用433MHz,2.4GHz等频段;采用包括bluetooth、zigbee、WIFI等协议。
[0047]另外,还包括一与微控制器连接的性能状态指示电路,所述性能状态指示电路将储能单元内部的信息显示在储能单元的可见部位。所述性能状态指示电路采用一种发光电路或是一块液晶屏,以清楚显示储能单元的各种信息。性能状态指示电路中的限流电阻的一端与微控制器相连接;限流电阻的另一端与指示发光电路一端相连接,指示发光电路的另一端与均衡电路的电源端子的负端子相连接。
[0048]上述均衡电路的工作原理为:
[0049]电压采样电路采集储能单元的电压信号,传输到微理器模数转换器端口,微控制器将电压信号转变成数字信号用微处理内核进行数字运算与通讯,在储能单元进行充电时充电电压逐渐升高,在达到规定的条件时,通过调制隔离型直流转直流变换器的电流信号将信息传输到上一个均衡电路的能量输入端,同时该均衡电路也可以接收到来自于下一个均衡电路的电压信息,在同一个能量通讯传输环中,所有的均衡单元的信息都通过环型通讯传输网传送到每一个均衡电路中,充电过程中,并联于储能单元的均衡电路可以采用电压差值与容量差值与容量差值进行均衡控制。
[0050]所述电压差值均衡是,当储能单元的最高电压大于最低储能单元达到设定电压时,储能单元开始向上一级储能单元进行能量传输和信息传输,上一级储能单元在接收到带有信号的能量后,上一级储能的单元的电压将上升,同时串联环路中的各个储能单元需要分时进行电压采样与通讯,直到整个闭合环形内部的最高电压储能单元与最低电压储能单元的差值回落到规定的范围时,即停止均衡动作。
[0051]所述容量差值均衡是,储能单元在每次放电过程中均有一个最低电压值,均衡电路进行采样并存储该电压值,通过比对计算公式(在有储能单元电流采样的电流的情况下更精确),可以估算出每个储能单元的容量差。根据容量定义为:时间与电流的积,储能单元容量差在较大的情况下,采用容量差的方法在充电过程和放电过程开始时就进行能量转移的实际意义更大,由于能量转移能量的时间更长,则均衡电路在相同电流情况下转移的能量更多。在系统充放电过程中可以在提前进行能量转移,实现小电流转移大容量的目的。
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