CN110445230A - 储能电源 - Google Patents

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雷云
张智锋
欧阳明星
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Abstract

本申请公开一种储能电源，包括输入接口、第一输出接口、第二输出接口、第一开关单元、储能单元、逆变器、第二开关单、主控单元及第三开关单元。第一开关单元电连接于输入接口与第一输出接口之间，并在第一负载连接到第一输出接口时自动导通。逆变器与储能单元电连接且通过第二开关单元与第二输出接口电连接。主控单元的第一检测引脚电连接于第一开关单元和第一输出接口之间；主控单元的第二检测引脚通过第三开关单元与输入接口电连接；第三开关单元在第二负载连接到第二输出接口时自动导通；主控单元在判断第二输出接口与负载连接时，控制第二开关单元导通，以使储能单元为第二输出接口所连接的负载供电。本申请能够提高供电效率。

Description

储能电源
技术领域
本申请涉及储能应用技术领域，尤其涉及一种储能电源。
背景技术
现有的家用电器(冰箱、洗衣机等)或者商用电器(咖啡机、炒冰机等)的最大用电功率一般不会超过2200w-3520w以符合市电的供电要求。然而，当多个用电器的总功率超过市电提供的最大功率时，则无法同时工作，只能给不同的用电器分时供电，这样导致供电效率较低。
发明内容
本申请实施例公开一种储能电源以解决上述问题。
本申请实施例公开一种储能电源，包括：
输入接口，用于电连接市电；
第一输出接口、第二输出接口，分别用于与第一负载和第二负载电连接；
第一开关单元，电连接于所述输入接口与所述第一输出接口之间，其中，所述第一开关单元在所述第一负载连接到所述第一输出接口时自动导通；
储能单元、逆变器、第二开关单元，所述逆变器与所述储能单元电连接，且通过所述第二开关单元与所述第二输出接口电连接，所述逆变器用于将所述储能单元输出的直流电转换为交流电；以及
主控单元和第三开关单元，所述主控单元包括第一检测引脚、第二检测引脚和第一控制引脚；所述第一检测引脚电连接于所述第一开关单元和所述第一输出接口之间，所述主控单元通过所述第一检测引脚检测第一信号，并根据所述第一信号判断所述第一输出接口是否与所述第一负载连接；所述第二检测引脚通过所述第三开关单元与所述输入接口电连接，所述主控单元通过所述第二检测引脚检测第二信号，并根据所述第二信号判断所述第二输出接口是否与所述第二负载连接；其中，所述第三开关单元在所述第二负载连接到所述第二输出接口时自动导通；所述第一控制引脚与所述第二开关单元电连接，所述主控单元在判断所述第二输出接口与所述第二负载连接时，通过所述第一控制引脚控制所述第二开关单元导通，以使所述储能单元为所述第二输出接口所连接的负载供电。
本申请的储能电源，由于包括储能单元及逆变器，进而可以在市电为第一负载提供工作电压的同时通过储能单元及逆变器为第二负载提供工作电压，因此，在第一负载和第二负载的功率大于市电的功率的情况下仍能同时工作，从而提高了负载的工作效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为本申请一实施例中的储能电源的原理框图。
图2为本申请另一实施例中的储能电源的原理框图。
图3为本申请再一实施例中的储能电源的原理框图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
当一个元件被认为与另一个元件“连接”时，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。
本申请以下实施例中所使用的术语只是为了描述特定实施例的目的，而并非旨在作为对本申请的限制。如在本申请的说明书和所附权利要求书中所使用的那样，单数表达形式“一个”、“一种”、“所述”、“上述”、“该”和“这一”旨在也包括复数表达形式，除非其上下文中明确地有相反指示。还应当理解，本申请中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个所列出项目的任何或所有可能组合。例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。
请参阅图1，图1为本申请一实施例提供的储能电源的原理框图。所述储能电源100用于分别与市电200、第一负载300及第二负载400电连接。在本实施方式中，所述储能电源100包括输入接口101、第一输出接口102以及第二输出接口103。所述储能电源100通过所述输入接口101与所述市电200电连接，且所述储能电源100还通过所述第一输出接口102和第二输出接口103分别与所述第一负载300及第二负载400电连接。其中，所述第一负载300和所述第二负载400的功率之和大于所述市电200的功率。
在一些实施方式中，所述储能电源100还包括第一开关单元K1、储能单元10、逆变器20、第二开关单元K2、主控单元30及第三开关单元K3。所述第一开关单元K1电连接于所述输入接口101与第一输出接口102之间，用于建立或者断开所述输入接口101与第一输出接口102之间的电连接。其中，所述第一开关单元K1在所述第一负载300连接到所述第一输出接口102时自动导通。当所述第一开关单元K1处于导通状态时，所述市电200可以为所述第一负载300提供工作电压，以供所述第一负载300工作。
所述储能单元10用于存储并提供电能。具体地，所述储能单元10包括但不限于铅酸电池组或锂电池组等，在此不做限定。可以理解，为了提高所述储能单元10输出的电能，所述储能单元10所包括的电池组由若干单体电池串并联组成。显然，电池组包括的单体电池的数量可以依据具体的设计需求而设定，在此不做限定。
所述逆变器20与所述储能单元10电连接，用于将所述储能单元10输出的直流电转换为交流电。
所述第二开关单元K2电连接于所述逆变器20和所述第二输出接口103之间，用于建立或者断开所述逆变器20和所述第二输出接口103之间的电连接。当所述第二开关单元K2处于导通状态时，所述储能单元10可以通过所述逆变器20为所述第二负载400提供工作电压，以供所述第二负载400工作。
在一些实施方式中，所述第一输出接口102与所述第二输出接口103的接口类型不同，进而可以防止接入不同类型的负载，如此只有与第一输出接口102相匹配的负载优先使用市电200。在其他实施方式中，所述第一输出接口102与所述第二输出接口103的接口类型也可以相同，如此，由用户自由选择优先使用市电200还是储能单元10。
所述主控单元30包括第一检测引脚P1、第二检测引脚P2和第一控制引脚P3。所述第一检测引脚P1电连接于所述第一开关单元K1和所述第一输出接口102之间，所述主控单元30通过所述第一检测引脚P1检测第一信号，并根据所述第一信号判断所述第一输出接口102是否与第一负载300连接。所述第二检测引脚P2通过所述第三开关单元K3与所述输入接口101电连接，所述主控单元30通过所述第二检测引脚P2检测第二信号，并根据所述第二信号判断所述第二输出接口103是否与第二负载400连接。其中，所述第三开关单元K3在所述第二负载400连接到所述第二输出接口103时自动导通。
所述第一控制引脚P3与所述第二开关单元K2电连接，所述主控单元30通过所述第一控制引脚P3控制所述第二开关单元K2的导通或者截止。所述主控单元30在判断所述第二输出接口103与第二负载400连接时，通过所述第一控制引脚P3控制所述第二开关单元K2导通，以使所述储能单元10通过所述逆变器20为所述第二输出接口103所连接的第二负载400供电。所述主控单元30还用于在判断所述第二输出接口103未与第二负载连接时，通过所述第一控制引脚P3控制所述第二开关单元K2截止，以使得所述储能单元10停止为所述第二负载400提供工作电压。
在一些实施方式中，所述第一开关单元K1受控于第一负载300，即当所述第一负载300与所述第一输出接口102连接时，所述第一开关单元K1自动处于导通状态。例如，所述第一输出接口102可包括多个引脚，其中一个引脚和第一开关单元K1的控制端相连，当所述第一负载300未接入所述第一输出接口102时，所述第一开关单元K1处于截止状态，此时，所述第一检测引脚P1因未接收到电信号处于低电平状态；当所述第一负载300与所述第一输出接口102连接时，连接所述第一开关单元K1的控制端的引脚因与第一负载300的接地引脚相连而接地，进而使得第一开关单元K1导通。此时，所述第一检测引脚P1因接收到市电200输出的电信号而变为高电平信号。因此，在本实施方式中，当所述第一检测引脚P1所检测到的第一信号由低电平变为高电平时，所述主控单元30确定所述第一负载300与所述第一输出接口102连接，此时，市电200可为第一负载300提供工作电压。
在本实施方式中，所述第一负载300的功率小于市电200的功率。当第一负载300与第一输出接口102连接时，第一开关单元K1即可闭合，使得市电200可以在第一负载300与第一输出接口102连接后持续为第一负载300供电，因此，当用户需要使用第一负载300时，可直接启动第一负载300工作，进而提高了储能电源100的工作效率。此外，这样还可以减少储能单元10的使用频率，进而延长储能单元10的使用寿命。
同理，在一些实施方式中，所述第三开关单元K3受控于第二负载400，即当所述第二负载400与所述第二输出接口103连接时，所述第三开关单元K3自动处于导通状态。此时，所述第二检测引脚P2所检测到的第二信号由低电平信号转换为高电平信号。因此，在本实施方式中，当所述第二检测引脚P2所检测到的第二信号由低电平变为高电平时，所述主控单元30确定所述第二负载400与所述第二输出接口103连接。在本实施方式中，所述第二负载的功率大于市电200的功率。
本申请实施例所提供的储能电源100，由于包括储能单元10及逆变器20，进而可以在市电200为第一负载300提供工作电压的同时通过储能单元10及逆变器20为第二负载400提供工作电压，因此，在第一负载300和第二负载400的功率大于市电200的功率的情况下仍能同时工作，从而提高了负载的工作效率。
请参阅图2，图2为本申请另一实施例中的储能电源的原理框图。为了方便对储能单元10的充电，以方便用户使用，如图2所示，在一些实施方式中，所述储能电源100还包括第四开关单元K4。所述第四开关单元K4电连接于所述输入接口101和所述逆变器20之间，并受控于所述主控单元30。具体地，所述主控单元30还包括第二控制引脚P4，所述主控单元30通过所述第二控制引脚P4控制所述第四开关单元K4的导通或截止。当所述第四开关单元K4处于导通状态时，市电可以通过逆变器20为所述储能单元10充电。在本实施方式中，逆变器20为双向逆变器，即逆变器20还用于将市电200输出的交流电转换为直流电以为储能单元充电。
在本申请实施方式中，当所述第一负载300与所述第一输出接口102连接和/或所述第二负载400与所述第二输出接口103连接时，所述主控单元30控制所述第四开关单元K4处于截止状态，以禁止市电200为所述储能单元10充电。当所述第一负载300未与所述第一输出接口102连接，且所述第二负载400未与所述第二输出接口103连接时，所述主控单元30控制所述第四开关单元K4导通且控制第二开关单元K2截止，以使得市电200可以为储能单元10充电。如此，当储能电源100处于闲置状态时，市电200即可给储能单元10进行充电，无需额外配置充电器，进而方便用户使用，且节约成本。
请参阅图3，在一些实施方式中，为了对储能单元10进行保护，以避免储能单元10过充或者过放的情况发生，所述储能电源100还包括第五开关单元K5。所述第五开关单元K5电连接于所述储能单元10和所述逆变器20之间，并受控于所述主控单元30。当所述储能单元10处于异常状态时，所述主控单元30控制所述第五开关单元K5截止以断开所述储能单元10和所述逆变器20之间的电连接，以防止所述市电200为所述储能单元10充电或所述储能单元20为所述第二输出接口103所连接的第二负载400供电。其中，所述储能单元10的异常状态包括所述储能单元10的过压状态、欠压状态、过温状态或过流状态中的至少一种。
在一种实施方式中，所述储能单元10还包括供电组件11及电池电压检测电路12。其中，所述供电组件11包括一个或多个电池模块1111。所述主控单元30还与所述电池电压检测电路12电连接。在本实施方式中，所述电池电压检测电路12与各组电池模块111电连接，用于实时地检测各组电池模块111的剩余电压。
当所述储能单元10处于充电状态时，若其中至少一电池模块111的电压高于第一预设电压时，所述主控单元30控制所述第五开关单元K5截止，以断开所述储能单元10和所述逆变器20之间的电连接，以控制所述市电200停止为所述储能单元10充电，进而避免电池模块111过充的情况发生，以从而对供电组件11起到保护作用。
当所述储能单元10处于放电状态时，若其中至少一电池模块111的电压低于第二预设电压时，所述主控单元30控制所述第五开关单元K5截止，以断开所述储能单元10和所述逆变器20之间的电连接，以控制所述储能单元10停止为所述第二输出接口103所连接的第二负载400供电，进而避免电池模块111过放的情况发生，从而对供电组件11起到保护作用。在本实施方式中，所述第二预设电压小于所述第一预设电压。
可以理解的是，所述第一预设电压为充电截止电压，所述第二预设电压为放电截止电压。所述第一预设电压和第二预设电压可以根据电池模块111的材料及特性而确定，在此不做限定。
在一些实施方式中，所述储能单元10还可包括电池温度检测电路14以及电池均衡电路15，其中，所述电池温度检测电路14用于检测各组电池模块111的温度。所述电池均衡电路15电连接于各组电池模块111，所述主控单元30与所述电池温度检测电路14以及电池均衡电路15分别电连接，所述主控单元30还用于根据各组电池模块111的温度，通过所述电池均衡电路15均衡控制各组电池模块111的工作状态，如此，某些电池模块111在其温度过高时，即可通过所述电池均衡电路15的均衡控制而暂时关闭，以免影响所述供电组件11的使用性能。
例如，所述主控单元30可根据各组电池模块111的温度和剩余电压值等中的一种或多种参数，确定电池不平衡以及非安全或错误的运行环境，例如过压、欠压、过热等，并通过所述电池均衡电路15均衡控制所述供电组件11的各组电池模块111的工作状态，例如开启某些温度较低和/或电压较高的充电电池，关闭某些温度较高和/或电压较低的充电电池，以对所述供电组件11进行可控的保护性管理，保证所述供电组件11的安全可靠使用。
可以理解的是，所述电池温度检测电路14可与各组电池模块111设置在同一电路基板上，以便于更准确地检测相应的电池模块的温度。本申请实施例对所述电池温度检测电路14的具体电路结构不做限定，只要所述电池温度检测电路14能够分别检测各组电池模块111的温度即可。例如，所述电池温度检测电路14可包括多个温度检测子电路，每一温度检测子电路分别用于检测一组或多组电池模块111的温度。可以理解的是，所述充电子电路的数量也可与所述电池模块111的数量对应，以便有针对性地对相应的电池模块进行相应的温度检测。
本申请实施例对所述电池均衡电路15的具体电路结构不做限定，只要所述电池均衡电路15能够分别控制各组电池模块111的工作状态即可。例如，所述电池均衡电路15可包括多个均衡子电路，每一均衡子电路分别用于控制一组或多组电池模块111的工作状态。
可以理解的是，为了使所述储能单元10的结构紧凑，以减小所述储能电源100的体积，所述电池电压检测电路12、电池温度检测电路14、电池均衡电路15可集成于同一块电路基板16上。
在本实施方式中，所述第一开关单元K1～所述第五开关单元K5均为电子开关，例如，晶体管、晶闸管、可控硅、场效应管和继电器等。
在本实施方式中，所述主控单元30可为单片机。所述主控单元30可包括多个信号采集端口、通信端口、多个控制端口等，其中，所述主控单元30可通过其多个信号采集端口分别与电池电压检测电路12、电池温度检测电路14等电连接，以获取所述储能电源100的多种电气信息，例如所述供电组件20的各组电池模块111的剩余电压和温度等。所述主控单元30还可通过其多个控制端口分别与各个开关单元、电池均衡电路15等电连接，以根据不同的控制需求来对相应的电子器件或电路结构进行相应的控制。
以上具体实施方式对本申请进行了详细的说明，但这些并非构成对本申请的限制。本申请的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本申请所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

Claims (10)

1.一种储能电源，其特征在于，包括：
输入接口，用于电连接市电；
第一输出接口、第二输出接口，分别用于与第一负载和第二负载电连接；
第一开关单元，电连接于所述输入接口与所述第一输出接口之间，其中，所述第一开关单元在所述第一负载连接到所述第一输出接口时自动导通；
储能单元、逆变器、第二开关单元，所述逆变器与所述储能单元电连接，且通过所述第二开关单元与所述第二输出接口电连接，所述逆变器用于将所述储能单元输出的直流电转换为交流电；以及
主控单元和第三开关单元，所述主控单元包括第一检测引脚、第二检测引脚和第一控制引脚；所述第一检测引脚电连接于所述第一开关单元和所述第一输出接口之间，所述主控单元通过所述第一检测引脚检测第一信号，并根据所述第一信号判断所述第一输出接口是否与所述第一负载连接；所述第二检测引脚通过所述第三开关单元与所述输入接口电连接，所述主控单元通过所述第二检测引脚检测第二信号，并根据所述第二信号判断所述第二输出接口是否与所述第二负载连接；其中，所述第三开关单元在所述第二负载连接到所述第二输出接口时自动导通；所述第一控制引脚与所述第二开关单元电连接，所述主控单元在判断所述第二输出接口与所述第二负载连接时，通过所述第一控制引脚控制所述第二开关单元导通，以使所述储能单元为所述第二负载供电。
2.如权利要求1所述的储能电源，其特征在于，所述主控单元还用于在判断所述第二输出接口与所述第二负载未连接时，通过所述第一控制引脚控制所述第二开关单元截止，以使得所述储能单元停止为所述第二负载提供工作电压。
3.如权利要求1所述的储能电源，其特征在于，当所述第二信号由低电平变为高电平时，所述主控单元确定所述第二输出接口与所述第二负载连接。
4.如权利要求1所述的储能电源，其特征在于，当所述第一信号由低电平变为高电平时，所述主控单元确定所述第一输出接口与所述第一负载连接。
5.如权利要求1所述的储能电源，其特征在于，所述储能电源还包括第四开关单元，所述第四开关单元电连接于所述输入接口和所述逆变器之间；所述主控单元还包括第二控制引脚，所述主控单元通过所述第二控制引脚控制所述第四开关单元的导通或截止。
6.如权利要求5所述的储能电源，其特征在于，所述主控单元还用于在检测到所述第一输出接口与所述第一负载连接和/或所述第二输出接口与所述第二负载连接时，控制所述第四开关单元截止，以控制所述市电停止为所述储能单元充电。
7.如权利要求5所述的储能电源，其特征在于，所述主控单元还用于在所述第一输出接口与所述第一负载未连接，且所述第二输出接口与所述第二负载未连接时，控制所述第四开关单元导通且控制第二开关单元截止，以使得所述市电为储能单元充电。
8.如权利要求5所述的储能电源，其特征在于，所述储能电源还包括第五开关单元；第五开关单元电连接于所述储能单元和所述逆变器之间；所述主控单元还用于在所述储能单元处于异常状态时，控制所述第五开关单元截止，以断开所述储能单元和所述逆变器之间的电连接，以防止所述市电为所述储能单元充电或所述储能单元为所述第二输出接口所连接的所述第二负载供电。
9.如权利要求8所述的储能电源，其特征在于，所述储能单元包括供电组件及电池电压检测电路；其中，所述供电组件包括一个或多个电池模块；
所述电池电压检测电路与各组电池模块电连接，用于实时地检测各组电池模块的剩余电压；
当所述供电组件处于充电状态时，所述主控单元还用于在其中至少一电池模块的电压高于第一预设电压时，控制所述第五开关单元截止，以断开所述储能单元和所述逆变器之间的电连接，以控制所述市电停止为所述储能单元充电；或者，当所述供电组件处于放电状态时，所述主控单元还用于在其中至少一电池模块的电压低于第二预设电压时，控制所述第五开关单元截止，以断开所述储能单元和所述逆变器之间的电连接，以控制所述储能单元停止为所述第二输出接口所连接的所述第二负载供电；其中，所述第一预设电压大于所述第二预设电压。
10.如权利要求9所述的储能电源，其特征在于，所述储能电源还包括：
电池温度检测电路，用于检测各组电池模块的温度；以及
电池均衡电路，电连接于各组电池模块；
所述控制单元与所述电池温度检测电路以及电池均衡电路分别电连接，所述控制单元还用于根据各组电池模块的温度，通过所述电池均衡电路均衡控制各组电池模块的工作状态。
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