CN107658930A - 一种储能电池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种储能电池，包括：储能电池组，与储能电池组连接的汽车启动输出保护模块、车充DC/DC模块、逆变器DC/AC模块、太阳能MPPT充电管理模块、AC/DC充电管理模块、Type‑C/PD输出模块、USB/QC3.0输出模块、LCD显示屏控制模块、主控MCU检测控制模块、储能电池组保护电路模块。本发明通过车充DC/DC模块的双向变流功能，在汽车启动过程中实现对储能电池组充电，储能电池组通过车充DC/DC模块输出电能，给汽车启动电池及车内仪表供电，储能电池的双向变流功能既能通过汽车获得电能，也能给车内负载电器和汽车的启动电池及车内仪表供电，使得汽车在熄火再启动时能快速启动汽车，同时给负载电器提供不间断的充足电能。

Description

一种储能电池
技术领域
本发明涉及储能电池技术领域，尤其涉及一种储能电池。
背景技术
为了降低汽车因为拥堵或者在路口停止行进时的功耗，汽车的启停系统可以自动控制汽车的发动机停止运转，此时，汽车内的仪表，音响和空调等负载电器就需要车内启动电池提供的电能才能运转，长期耗用车内铅酸电池，会导致电池过度放电，影响铅酸电池寿命，亏电严重时会导致启动电池无法点火启动汽车。另外，在汽车重新启动时，需要启停系统控制汽车快速启动。现有技术中，在汽车启动瞬间，为满足点火启动需要，会将车内负载电器短暂与启动电池断开，而导致车内电器短时不能正常供电的情况。另外一些需24小时长期工作的用电器(如汽车定位GPS、行车记录仪等智能设备)，若长时间耗用车内的启动电池，也会导致亏电严重，极限条件下可能导致汽车不能启动现象。
因此，本领域的专业技术人员迫切需要解决的一个技术问题就是：如何创新的提出一种措施，发明一种储能电池，以解决现有技术存在的问题。
发明内容
本发明实施例所要解决的一个技术问题是：提供一种储能电池，以解决现有技术中存在的问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供的一种储能电池，包括：
储能电池组、汽车启动输出保护模块、车充DC/DC模块、逆变器DC/AC模块、太阳能MPPT充电管理模块、AC/DC充电管理模块、Type-C/PD输出模块、USB/QC3.0输出模块、LCD显示屏控制模块、主控MCU检测控制模块、储能电池组保护电路模块；
所述汽车启动输出保护模块与所述储能电池组连接，并通过外接电瓶夹配件与汽车启动电瓶正负极连接，用于自动检测汽车启动电瓶电压状态，并通过所述LCD显示屏控制模块显示；
所述车充DC/DC模块的一端与所述储能电池组连接，另一端与汽车电池烟插口连接，实现汽车启动电瓶与储能电池组的双向充放电；
所述逆变器DC/AC模块与所述储能电池组连接，输出110V/220V交流电，用于向车载用电设备供电；
所述太阳能MPPT充电管理模块与所述储能电池组连接，用于通过外接太阳能发电设备给储能电池组及汽车启动电瓶进行充电；
所述AC/DC充电管理模块与所述储能电池组连接，通过连接市电给储能电池组充电；
所述Type-C/PD输出模块与所述储能电池组连接，通过Type-C端口输出，兼容PD协议的充电器或用电设备，实现快速充放电；
所述USB/QC3.0输出模块与所述储能电池组连接，通过USB端口输出，兼容QC3.0协议的充电器或用电设备，实现快速充放电；
所述LCD显示屏控制模块与所述储能电池组连接，在主控MCU检测控制模块控制下，显示产品当前使用状态信息；
所述主控MCU检测控制模块与所述储能电池组连接，检测及控制各个模块的工作状态；
所述储能电池组保护电路模块与所述储能电池组连接，用于保护储能电池组过压、过放、过流、高温、短路时的安全。
基于本发明上述储能电池的另一个实施例中，所述车充DC/DC模块包括：车充DC/DC双向充电单元、电压检测单元、能量流向判断单元、电压/电流设定单元、充电指示及保护单元；
所述车充DC/DC双向充电单元连接储能电池组，并与汽车电池烟插口连接，用于根据汽车启动电瓶和储能电池组电量状况，选择使用汽车启动电瓶或储能电池组启动汽车，并在汽车启动后对汽车启动电瓶或储能电池组充电；
所述电压检测单元与所述车充DC/DC双向充电单元和汽车电池烟插口连接，用于检测车充DC/DC双向充电单元的输出电压；
所述能量流向判断单元与所述电压检测单元和车充DC/DC双向充电单元连接，用于判断车充DC/DC双向充电单元和汽车电池烟插口之间的电流方向；
所述电压/电流设定单元与所述车充DC/DC双向充电单元连接，用于设定车充DC/DC双向充电单元输入或输出的电流和电压参数；
所述充电指示及保护单元与所述车充DC/DC双向充电单元连接，用于对车充DC/DC双向充电单元充电进行显示，并对发生故障时进行告警提示。
基于本发明上述储能电池的另一个实施例中，所述车充DC/DC模块的输出为13.5V/10A的限流稳压源输出。
基于本发明上述储能电池的另一个实施例中，所述逆变器DC/AC模块包括容量检测模块和DC/AC转换模块；
所述容量检测模块与所述车载蓄电池或储能电池组连接，用于检测车载蓄电池或储能电池组的容量，并根据蓄电池或储能电池组的容量信息，对蓄电池或储能电池组的可用容量进行检测；
所述DC/AC转换模块与所述容量检测模块和交流电输出端口连接，用于将输入的直流电转换为220V的交流电，并通过交流电输出端口输出。
基于本发明上述储能电池的另一个实施例中，所述太阳能MPPT充电管理模块包括太阳能发电单元和MPPT最大功率跟踪单元；
所述太阳能发电单元用于将太阳能转换成电能，并将产生的电能发送至MPPT最大功率跟踪单元；
所述MPPT最大功率跟踪单元用于检测太阳能发电单元的发电功率情况，并根据发电功率情况对储能电池组提供保护。
基于本发明上述储能电池的另一个实施例中，所述AC/DC充电管理模块包括交流电输入单元、功率因数校正及整流单元、隔离DC/DC充电单元；
所述交流电输入单元用于连接交流电；
所述功率因数校正及整流单元与所述交流电输入单元连接，用于对交流电输入单元输入的交流电的功率因数进行校正，并对交流电进行整流；
所述隔离DC/DC充电单元与所述功率因数校正及整流单元连接，用于隔离充电设备中的DC/DC充电单元，防止发生充电误接，损坏设备。
与现有技术相比，本发明包括以下优点：
本发明提供的储能电池包括车充DC/DC模块和储能电池组，车充DC/DC模块具有双向变流功能，汽车电池烟插口可通过车充DC/DC模块输出电能，在汽车启动过程中实现对储能电池组充电，储能电池组可通过所述车充DC/DC模块输出电能，给汽车启动电池及车内仪表供电，本发明的储能电池的双向变流功能既能通过汽车获得电能，也能给车内负载电器和汽车的启动电池及车内仪表供电，使得汽车在熄火再启动时能快速启动汽车，同时给负载电器提供不间断的充足电能，避免了因汽车熄火时车内电器对启动电池电能的过度消耗，以致汽车不能正常点火启动的情况，也避免了因启动电池点火期间，导致车内仪表电器短暂断电的情况。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的储能电池的一个实施例的结构图。
图2是本发明的储能电池的另一个实施例的结构图。
图3是本发明的储能电池的能量流向判断单元判断电流流向方法的流程图。
图4是本发明的储能电池的又一个实施例的结构图。
图5是本发明的储能电池的又一个实施例的结构图。
图6是本发明的储能电池的又一个实施例的结构图。
图中：1储能电池组、2汽车启动输出保护模块、3车充DC/DC模块、31车充DC/DC双向充电单元、32电压检测单元、33能量流向判断单元、34电压/电流设定单元、35充电指示及保护单元、4逆变器DC/AC模块、41容量检测模块、42 DC/AC转换模块、5太阳能MPPT充电管理模块、51太阳能发电单元、52 MPPT最大功率跟踪单元、6 AC/DC充电管理模块、61交流电输入单元、62功率因数校正及整流单元、63隔离DC/DC充电单元、7 Type-C/PD输出模块、8 USB/QC3.0输出模块、9 LCD显示屏控制模块、10主控MCU检测控制模块、11储能电池组保护电路模块。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例只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。
下面结合附图和实施例对本发明提供的一种储能电池进行更详细地说明。
图1是本发明的储能电池的一个实施例的电路图，如图1所示，该实施例的储能电池包括：
储能电池组1、汽车启动输出保护模块2、车充DC/DC模块3、逆变器DC/AC模块4、太阳能MPPT充电管理模块5、AC/DC充电管理模块6、Type-C/PD输出模块7、USB/QC3.0输出模块8、LCD显示屏控制模块9、主控MCU检测控制模块10、储能电池组保护电路模块11；
所述汽车启动输出保护模块2与所述储能电池组1连接，并通过外接电瓶夹配件与汽车启动电瓶正负极连接，用于自动检测汽车启动电瓶电压状态，并通过所述LCD显示屏控制模块9显示；
所述车充DC/DC模块3的一端与所述储能电池组1连接，另一端与汽车电池烟插口连接，实现汽车启动电瓶与储能电池组1的双向充放电；
所述逆变器DC/AC模块4与所述储能电池组1连接，输出110V/220V交流电，用于向车载用电设备供电；
所述太阳能MPPT充电管理模块5与所述储能电池组1连接，用于通过外接太阳能发电设备给储能电池组1及汽车启动电瓶进行充电；
所述AC/DC充电管理模块6与所述储能电池组1连接，通过连接市电给储能电池组1充电；
所述Type-C/PD输出模块7与所述储能电池组1连接，通过Type-C端口输出，兼容PD协议的充电器或用电设备，实现快速充放电；
所述USB/QC3.0输出模块8与所述储能电池组1连接，通过USB端口输出，兼容QC3.0协议的充电器或用电设备，实现快速充放电；
所述LCD显示屏控制模块9与所述储能电池组1连接，在主控MCU检测控制模块10控制下，显示产品当前使用状态信息；
所述主控MCU检测控制模块10与所述储能电池组连接，检测及控制各个模块的工作状态；
所述储能电池组保护电路模块11与所述储能电池组1连接，用于保护储能电池组1过压、过放、过流、高温、短路时的安全。
图2是本发明的储能电池的另一个实施例的结构图，如图2所示，所述车充DC/DC模块3包括：车充DC/DC双向充电单元31、电压检测单元32、能量流向判断单元33、电压/电流设定单元34、充电指示及保护单元35；
所述车充DC/DC双向充电单元31连接储能电池组1，并与汽车电池烟插口连接，用于根据汽车启动电瓶和储能电池组1电量状况，选择使用汽车启动电瓶或储能电池组1启动汽车，并在汽车启动后对汽车启动电瓶或储能电池组1充电；
所述电压检测单元32与所述车充DC/DC双向充电单元31和汽车电池烟插口连接，用于检测车充DC/DC双向充电单元31的输出电压；
所述能量流向判断单元33与所述电压检测单元32和车充DC/DC双向充电单元31连接，用于判断车充DC/DC双向充电单元31和汽车电池烟插口之间的电流方向；
所述电压/电流设定单元34与所述车充DC/DC双向充电单元31连接，用于设定车充DC/DC双向充电单元31输入或输出的电流和电压参数；
所述充电指示及保护单元35与所述车充DC/DC双向充电单元31连接，用于对车充DC/DC双向充电单元31充电进行显示，并对发生故障时进行告警提示。
汽车电池烟插口通过所述车充DC/DC模块3为储能电池组1充电。汽车启动后，当汽车点火钥匙处于ON档位时，汽车启动电池给全车用电系统供电；当汽车点火钥匙处于ACC档位时，汽车启动电池给汽车电池烟插口以及负载电器供电；当汽车点火钥匙处于START档位时，汽车启动电池与车内仪表供电断开，只给汽车启动电机供电，此时仪表短时断电；汽车启动电机带动内燃机实现汽车发动机的启动，点火成功后，汽车启动电机由内燃机带动旋转，通过汽车调压充电器为储能电池组1充电，此时汽车处于ON档位，全车恢复供电。
所述车充DC/DC模块3的输出为13.5V/10A的限流稳压源输出。
图3是本发明的储能电池的能量流向判断单元判断电流流向方法的流程图，如图3所示，所述能量流向判断单元33判断电流流向的流程包括：
101，判断汽车是否启动；
102，若否，关闭车充DC/DC模块3，系统进入待机状态；
103，若是，判断电池烟插口的电压是否大于或等于13.9V；
104，若是，车充DC/DC模块3控制电池烟插口以13.5V/10A的限流稳压输出到储能电池组1充电或向负载电器供电；
105，若否，则储能电池组有充足的电能，通过车充DC/DC模块3以13.5V/10A的限流稳压源输出到电池烟插口为汽车启动电池或负载电器供电。
在一个具体的实施例中，当汽车启动电池充满电，即当电池烟插口电压大于或等于某一设定电压值时，电池烟插口通过车充DC/DC模块3给储能电池组1充电，同时也为车内的附件用电器供电，保证储能电池组1在不使用时处于满电状态；当汽车熄火后，一些负载电器使用电能，使汽车起动电池中的电能不够用时，即电池烟插口电压下降到某一设定电压值以下时，车载供电系统又通过车充DC/DC模块3输出电能给电池烟插口，为汽车启动电池或一些负载电器提供充电及用电电能，保证汽车能够正常启动以及负载电器正常工作。特别适用于汽车等红绿灯，或等待乘客过程中，熄火条件下使用车内的部分电气，在保证驾驶员舒适条件下，达到节能效果；系统通过检测电池烟插口的电压和电流来实现能量流向判断和控制，决定车充DC/DC模块3的充电方向，车充DC/DC模块3也包含充电指示及保护部分，且车充DC/DC模块3的电流/电压可设定。
图4是本发明的储能电池的又一个实施例的结构图，如图4所示，所述逆变器DC/AC模块4包括容量检测模块41和DC/AC转换模块42；
所述容量检测模块41与所述车载蓄电池或储能电池组1连接，用于检测车载蓄电池或储能电池组1的容量，并根据蓄电池或储能电池组1的容量信息，对蓄电池或储能电池组1的可用容量进行检测；
所述DC/AC转换模块42与所述容量检测模块41和交流电输出端口连接，用于将输入的直流电转换为220V的交流电，并通过交流电输出端口输出。
所述DC/AC转换模块42输出端与交流负载电器连接，所述交流负载电器包括笔记本电脑、微波炉、电风扇及交流车充装置，所述车载蓄电池或储能电池组1通过所述DC/AC转换模块42向交流负载电器供电。
图5是本发明的储能电池的又一个实施例的结构图，如图5所示，所述太阳能MPPT充电管理模块5包括太阳能发电单元51和MPPT最大功率跟踪单元52；
所述太阳能发电单元51用于将太阳能转换成电能，并将产生的电能发送至MPPT最大功率跟踪单元52；
所述MPPT最大功率跟踪单元52用于检测太阳能发电单元51的发电功率情况，并根据发电功率情况对储能电池组提供保护。
所述太阳能发电单元51主要由太阳能电池板构建，太阳能发电单元51为汽车启动电瓶或储能电池组1充电时，通过MPPT最大功率跟踪、DC/DC充电、充电指示及保护部分给汽车启动电瓶或储能电池组1提供电能，其中DC/DC充电的电流可根据汽车启动电瓶或储能电池组1的容量进行设定以满足不同容量电池需求。
在具体的实施过程中，汽车启动电瓶或储能电池组1平时在汽车启动时通过汽车发动机为充电，以保证储能电池电能充足，当独立使用时也可以通过交流电源为汽车启动电瓶或储能电池组1充电，野外情况下，可以通过放置于车顶或室外的太阳能发电设备为汽车启动电瓶或储能电池组1充电，汽车启动电瓶或储能电池组1可接受光伏输入，解决极端条件下的应急用电，既节能又环保。
图6是本发明的储能电池的又一个实施例的结构图，如图6所示，所述AC/DC充电管理模块6包括交流电输入单元61、功率因数校正及整流单元62、隔离DC/DC充电单元63；
所述交流电输入单元61用于连接交流电；
所述功率因数校正及整流单元62与所述交流电输入单元61连接，用于对交流电输入单元61输入的交流电的功率因数进行校正，并对交流电进行整流；
所述隔离DC/DC充电单元63与所述功率因数校正及整流单元62连接，用于隔离充电设备中的DC/DC充电单元，防止发生充电误接，损坏设备。
通过交流电源为汽车启动电瓶或储能电池组1充电时，当交流电输入单元61输入交流电后，通过功率因数校正及整流单元62、AC/DC单元、隔离DC/DC充电单元63、充电指示及保护部分给汽车启动电瓶或储能电池组1提供充电，其中隔离DC/DC充电单元63的电流可根据实际储能电池组的容量进行设定以满足不同容量电池需求。
以上对本发明所提供的一种储能电池进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种储能电池，其特征在于，包括：
储能电池组、汽车启动输出保护模块、车充DC/DC模块、逆变器DC/AC模块、太阳能MPPT充电管理模块、AC/DC充电管理模块、Type-C/PD输出模块、USB/QC3.0输出模块、LCD显示屏控制模块、主控MCU检测控制模块、储能电池组保护电路模块；
所述汽车启动输出保护模块与所述储能电池组连接，并通过外接电瓶夹配件与汽车启动电瓶正负极连接，用于自动检测汽车启动电瓶电压状态，并通过所述LCD显示屏控制模块显示；
所述车充DC/DC模块的一端与所述储能电池组连接，另一端与汽车电池烟插口连接，实现汽车启动电瓶与储能电池组的双向充放电；
所述逆变器DC/AC模块与所述储能电池组连接，输出110V/220V交流电，用于向车载用电设备供电；
所述太阳能MPPT充电管理模块与所述储能电池组连接，用于通过外接太阳能发电设备给储能电池组及汽车启动电瓶进行充电；
所述AC/DC充电管理模块与所述储能电池组连接，通过连接市电给储能电池组充电；
所述Type-C/PD输出模块与所述储能电池组连接，通过Type-C端口输出，兼容PD协议的充电器或用电设备，实现快速充放电；
所述USB/QC3.0输出模块与所述储能电池组连接，通过USB端口输出，兼容QC3.0协议的充电器或用电设备，实现快速充放电；
所述LCD显示屏控制模块与所述储能电池组连接，在主控MCU检测控制模块控制下，显示产品当前使用状态信息；
所述主控MCU检测控制模块与所述储能电池组连接，检测及控制各个模块的工作状态；
所述储能电池组保护电路模块与所述储能电池组连接，用于保护储能电池组过压、过放、过流、高温、短路时的安全。
2.根据权利要求1所述的储能电池，其特征在于，所述车充DC/DC模块包括：车充DC/DC双向充电单元、电压检测单元、能量流向判断单元、电压/电流设定单元、充电指示及保护单元；
所述车充DC/DC双向充电单元连接储能电池组，并与汽车电池烟插口连接，用于根据汽车启动电瓶和储能电池组电量状况，选择使用汽车启动电瓶或储能电池组启动汽车，并在汽车启动后对汽车启动电瓶或储能电池组充电；
所述电压检测单元与所述车充DC/DC双向充电单元和汽车电池烟插口连接，用于检测车充DC/DC双向充电单元的输出电压；
所述能量流向判断单元与所述电压检测单元和车充DC/DC双向充电单元连接，用于判断车充DC/DC双向充电单元和汽车电池烟插口之间的电流方向；
所述电压/电流设定单元与所述车充DC/DC双向充电单元连接，用于设定车充DC/DC双向充电单元输入或输出的电流和电压参数；
所述充电指示及保护单元与所述车充DC/DC双向充电单元连接，用于对车充DC/DC双向充电单元充电进行显示，并对发生故障时进行告警提示。
3.根据权利要求1或2所述的储能电池，其特征在于，所述车充DC/DC模块的输出为13.5V/10A的限流稳压源输出。
4.根据权利要求1所述的储能电池，其特征在于，所述逆变器DC/AC模块包括容量检测模块和DC/AC转换模块；
所述容量检测模块与所述车载蓄电池或储能电池组连接，用于检测车载蓄电池或储能电池组的容量，并根据蓄电池或储能电池组的容量信息，对蓄电池或储能电池组的可用容量进行检测；
所述DC/AC转换模块与所述容量检测模块和交流电输出端口连接，用于将输入的直流电转换为220V的交流电，并通过交流电输出端口输出。
5.根据权利要求1所述的储能电池，其特征在于，所述太阳能MPPT充电管理模块包括太阳能发电单元和MPPT最大功率跟踪单元；
所述太阳能发电单元用于将太阳能转换成电能，并将产生的电能发送至MPPT最大功率跟踪单元；
所述MPPT最大功率跟踪单元用于检测太阳能发电单元的发电功率情况，并根据发电功率情况对储能电池组提供保护。
6.根据权利要求1所述的储能电池，其特征在于，所述AC/DC充电管理模块包括交流电输入单元、功率因数校正及整流单元、隔离DC/DC充电单元；
所述交流电输入单元用于连接交流电；
所述功率因数校正及整流单元与所述交流电输入单元连接，用于对交流电输入单元输入的交流电的功率因数进行校正，并对交流电进行整流；
所述隔离DC/DC充电单元与所述功率因数校正及整流单元连接，用于隔离充电设备中的DC/DC充电单元，防止发生充电误接，损坏设备。
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