CN102280917A - 一种用于大型电池组控制的继电器阵列 - Google Patents

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一种用于大型电池组控制的继电器阵列，其包括至少一个继电器Ⅰ，各继电器Ⅰ一端对应的与构成储能电池模块的各大电池组正极连接，继电器Ⅰ个数与大电池组个数相同，各继电器Ⅰ另一端并接后通过继电器Ⅱ连接到逆变器正极，逆变器正极通过继电器Ⅲ接太阳能板正极，各大电池组负极并接在一起接逆变器负极和太阳能板负极。本发明结构紧凑，工作稳定可靠，安全性能高，操作简单，由于继电器开合寿命在1万次以上，有利于延长控制器的使用寿命。

Description

一种用于大型电池组控制的继电器阵列
技术领域
本发明涉及一种继电器阵列，尤其是涉及一种用于大型电池组控制的继电器阵列。
背景技术
目前，常见的用于控制电池组的方式有两种，即使用电子开关和物理开关，但电子开关在高压大电流情况下容易起火，不稳定也不安全；物理开关需要人工手动操作，无法实现开关的自动闭合，操作麻烦。
发明内容
为了克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供一种工作稳定，安全可靠，操作简便的主要用于大型电池组控制的继电器阵列。
本发明的技术方案是：
其包括至少一个继电器Ⅰ（优选S3系列继电器），各继电器Ⅰ一端对应的与构成储能电池模块的各大电池组正极连接，继电器Ⅰ个数与大电池组个数相同，各继电器Ⅰ另一端并接后通过继电器Ⅱ（优选S4系列继电器）连接到逆变器正极，逆变器正极通过继电器Ⅲ（优选S5系列继电器）接太阳能板正极，各大电池组负极并接在一起接逆变器负极和太阳能板负极。
还包括至少一个继电器Ⅳ（优选S1系列继电器），各继电器Ⅳ一端对应的与各大电池组正极连接，继电器Ⅳ个数与大电池组个数相同，各继电器Ⅳ另一端并接后接至均衡DC/DC模块的输出端；所有大电池组负极并接后接均衡DC/DC模块的负极。
还包括至少一个继电器Ⅴ（优选S2系列继电器），各继电器Ⅴ一端对应的与各大电池组正极连接，继电器Ⅴ个数与大电池组个数相同，各继电器Ⅴ另一端并接后接至均衡DC/DC模块的输入端。
继电器Ⅰ（优选S3系列继电器）、继电器Ⅱ（优选S4系列继电器）、继电器Ⅲ（优选S5系列继电器）、继电器Ⅳ（优选S1系列继电器）和继电器Ⅴ（优选S2系列继电器）均与顶层电池管理系统电连接，各继电器的通断均由顶层电池管理系统控制，顶层电池管理系统与逆变器电连接，顶层电池管理系统通过电流传感器与太阳能板正极电连接，电流传感器直接将太阳能板的发电电流数据传递给顶层电池管理系统，顶层电池管理系统直接采集太阳能板电压数据，顶层电池管理系统通过485通讯接口与均衡DC/DC模块电连接，用于检测和控制均衡DC/DC模块的工作。
至少两个单体电池串联构成一个小电池组，多个小电池组串联构成大电池组，多个大电池组按需要并联形成储能电池模块。
当继电器Ⅰ（优选S3系列继电器）、继电器Ⅱ（优选S4系列继电器）、继电器Ⅲ（优选S5系列继电器）导通，太阳能板与电池组一起给逆变器供电，由逆变器给外部电网供电。当继电器Ⅲ（优选S5系列继电器）断开，继电器Ⅰ（优选S3系列继电器）、继电器Ⅱ（优选S4系列继电器）接通，由电池组单独给逆变器供电。当继电器Ⅱ（优选S4系列继电器）断开，继电器Ⅲ（优选S5系列继电器）接通，由太阳能板单独给逆变器供电。
当其中一路或几路大电池组出现充放电电量低于或高于整体模组均值，且超过预设阀值（预设阀值是大电池组单组电压与所有大电池组平均电压差的设定最大值）时，需要进行模组间的均衡（即对各大电池组之间进行均衡）；如果其中一路或几路电池充电电量过高，则导通各高电量的电池组对应连接的继电器Ⅴ（优选S2系列继电器）系列继电器，作为均衡DC/DC模块的输入；将其他所有大电池组或其中某几个电量较少的大电池组对应连接的继电器Ⅳ（优选S1系列继电器）导通后并联接均衡DC/DC模块的输出端。由高电量的大电池组给低电量的大电池组充电，通过顶层电池管理系统控制均衡DC/DC模块导通充电的时间，使所有大电池组电量一致性达到最优化。如果是其中某一路或几路电量较低，以同样的方式均衡。
本发明结构紧凑，工作稳定可靠，安全性能高，操作简单，由于继电器开合寿命在1万次以上，有利于延长控制器的使用寿命。
附图说明
图1为本发明继电器阵列和顶层电池管理系统连接结构示意图；
图2为电池组和底层电池管理系统、中层电池管理系统连接结构示意图；
图3为继电器阵列、电池组、顶层电池管理系统、底层电池管理系统和中层电池管理系统总体连接结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
参照图1，本实施例包括六个继电器Ⅰ，继电器Ⅰ选用S3系列继电器，六个继电器Ⅰ分别为S3-1、S3-2、S3-3、S3-4、S3-5、S3-6，各继电器Ⅰ一端对应的与构成储能电池模块的各大电池组正极连接，继电器Ⅰ个数与大电池组个数相同，各继电器Ⅰ另一端并接后通过继电器Ⅱ连接到逆变器正极，继电器Ⅱ选用S4系列继电器，图中，继电器Ⅱ表示为S4-1，逆变器正极通过继电器Ⅲ接太阳能板PCS正极，继电器Ⅲ选用S5系列继电器，图中，继电器Ⅲ表示为S5-1，各大电池组负极并接在一起接逆变器负极和太阳能板PCS负极。
还包括六个继电器Ⅳ，继电器Ⅳ选用S1系列继电器，六个继电器Ⅳ分别为S1-1、S1-2、S1-3、S1-4、S1-5、S1-6，各继电器Ⅳ一端对应的与各大电池组正极连接，继电器Ⅳ个数与大电池组个数相同，各继电器Ⅳ另一端并接后接至均衡DC/DC模块的输出端。所有大电池组负极并接后接均衡DC/DC模块的负极。
还包括六个继电器Ⅴ，继电器Ⅴ选用S2系列继电器，六个继电器Ⅴ分别为S2-1、S2-2、S2-3、S2-4、S2-5、S2-6，各继电器Ⅴ一端对应的与各大电池组正极连接，继电器Ⅴ个数与大电池组个数相同，各继电器Ⅴ另一端并接后接至均衡DC/DC模块的输入端。
继电器Ⅰ（S3系列继电器）、继电器Ⅱ（S4系列继电器）、继电器Ⅲ（S5系列继电器）、继电器Ⅳ（S1系列继电器）和继电器Ⅴ（S2系列继电器）均与顶层电池管理系统电连接，各继电器的通断均由顶层电池控制，顶层电池管理系统与逆变器电连接，顶层电池管理系统通过电流传感器M1与太阳能板PCS正极电连接，电流传感器M1直接将太阳能板PCS的发电电流数据传递给顶层电池管理系统，顶层电池管理系统直接采集太阳能板PCS电压数据，顶层电池管理系统通过485通讯接口与均衡DC/DC模块电连接，用于检测和控制均衡DC/DC模块的工作。
参照图2，两个单体电池串联构成一个小电池组，九个小电池组串联构成一个大电池组，BT1000、BT1001、…、BT1007、BT1008串联构成一个大电池组，六个大电池组（大电池组Ⅰ、大电池组Ⅱ、大电池组Ⅲ、大电池组Ⅳ、大电池组Ⅴ、大电池组Ⅵ）按需要并联形成储能电池模块（参见图3）。
参照图2，每个小电池组带一路温度传感器PTC,用于检测小电池组温度。每一个底层电池管理系统用于监测三个小电池组，监测温度、小电池组电压。每一个大电池组由一个中层电池管理系统管理，带一路电流采集传感器M2，监测大电池组充放电电流，通过内部总线从底层电池管理系统获取每个小电池组的温度、电压，并通过外部总线将数据传给顶层电池管理系统，底层电池管理系统通过电池管理系统供电电源与顶层电池管理系统连接（参见图3）。
底层电池管理系统和中层电池管理系统只负责电池电压、电流、温度参数的采集。
所有继电器的开、合动作都是由顶层电池管理系控制。
当继电器Ⅰ（S3系列继电器）、继电器Ⅱ（S4系列继电器）、继电器Ⅲ（S5系列继电器）导通，太阳能板PCS与电池组一起给逆变器供电，由逆变器给外部电网充电。当继电器Ⅲ（S5系列继电器）断开，继电器Ⅰ（S3系列继电器）、继电器Ⅱ（S4系列继电器）接通，由电池组单独给逆变器供电。当继电器Ⅱ（S4系列继电器）断开，继电器Ⅲ（S5系列继电器）接通，由太阳能板PCS单独给逆变器供电。
当其中一路或几路大电池组出现充放电电量低于或高于整体模组均值，且超过预设阀值（预设阀值是大电池组单组电压与所有大电池组平均电压差的设定最大值）时，需要进行模组间的均衡（即对各大电池组之间进行均衡）；如果其中一路或几路电池充电电量过高，则导通各高电量的电池组对应连接的继电器Ⅴ（S2系列继电器）系列继电器，作为均衡DC/DC模块的输入；将其他所有大电池组或其中某几个电量较少的大电池组对应接的继电器Ⅳ（S1系列继电器）导通后并联接均衡DC/DC模块的输出端。由高电量的大电池组给低电量的大电池组充电，通过顶层电池管理系统控制均衡DC/DC模块导通充电的时间，使所有大电池组电量一致性达到最优化。如果是其中某一路或几路电量较低，以同样的方式均衡。
顶层电池管理系统根据中层电池管理系统上传的电池参数(包括电压、充放电电流、充放电时间、电池温度) 计算每个大电池组充放电电量，通过控制继电器阵列对高电量电池组放电或对低电量电池组充电，实现电池组间均衡。
本发明通过顶层电池管理系统，根据实际需要采取时段控制或人工操作，控制何时通过电池组给逆变器供电对电网充电，或控制太阳能板PCS和电池组一起给逆变器供电，或控制太阳能板PCS直接给逆变器供电。
当整个系统中任意一个小电池组出现不能自行解决的故障，由管理该小电池组的底层电池管理系统将异常信息经过中层管理系统传送到顶层电池管理系统，由顶层电池管理系统对外发出警报信息，并断开出现故障部件。

Claims (7)

1.一种用于大型电池组控制的继电器阵列，其特征在于，包括至少一个继电器Ⅰ，各继电器Ⅰ一端对应的与构成储能电池模块的各大电池组正极连接，继电器Ⅰ个数与大电池组个数相同，各继电器Ⅰ另一端并接后通过继电器Ⅱ连接到逆变器正极，逆变器正极通过继电器Ⅲ接太阳能板正极，各大电池组负极并接在一起接逆变器负极和太阳能板负极。
2.根据权利要求1所述的用于大型电池组控制的继电器阵列，其特征在于，还包括至少一个继电器Ⅳ，各继电器Ⅳ一端对应的与各大电池组正极连接，继电器Ⅳ个数与大电池组个数相同，各继电器Ⅳ另一端并接后接至均衡DC/DC模块的输出端；所有大电池组负极并接后接均衡DC/DC模块的负极。
3.根据权利要求1所述的用于大型电池组控制的继电器阵列，其特征在于，继电器Ⅰ选用S3系列继电器，继电器Ⅱ选用S4系列继电器，继电器Ⅲ选用S5系列继电器。
4.根据权利要求2所述的用于大型电池组控制的继电器阵列，其特征在于，继电器Ⅳ选用S1系列继电器。
5.根据权利要求2或3或4所述的用于大型电池组控制的继电器阵列，其特征在于，还包括至少一个继电器Ⅴ，各继电器Ⅴ一端对应的与各大电池组正极连接，继电器Ⅴ个数与大电池组个数相同，各继电器Ⅴ另一端并接后接至均衡DC/DC模块的输入端。
6.根据权利要求5所述的用于大型电池组控制的继电器阵列，其特征在于，继电器Ⅴ选用S2系列继电器。
7.根据权利要求5所述的用于大型电池组控制的继电器阵列，其特征在于，继电器Ⅰ、继电器Ⅱ、继电器Ⅲ、继电器Ⅳ和继电器Ⅴ均与顶层电池管理系统电连接，各继电器的通断均由顶层电池管理系统控制，顶层电池管理系统与逆变器电连接，顶层电池管理系统通过电流传感器与太阳能板正极电连接，电流传感器直接将太阳能板的发电电流数据传递给顶层电池管理系统，顶层电池管理系统直接采集太阳能板电压数据，顶层电池管理系统通过485通讯接口与均衡DC/DC模块电连接，用于检测和控制均衡DC/DC模块的工作。
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