CN113328493A - 用于能量管理系统的电池接入管理装置和能量管理系统 - Google Patents

用于能量管理系统的电池接入管理装置和能量管理系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于能量管理系统的电池接入管理装置和能量管理系统，其中，管理系统包括：能量端口、开关阵列和控制电路，其中，开关阵列通过能量端口与能量管理系统中的电池相连，用以控制电池接入或脱离能量管理系统；控制电路，控制电路与能量端口和开关阵列分别相连，用以根据能量端口的连接关系确定电池的接入方式，并根据接入方式对开关阵列进行通断控制以控制电池接入或脱离能量管理系统。由此，控制电路根据能量端口的连接关系确定电池的接入方式，并根据接入方式对开关阵列进行通断控制，以独立控制每个电池接入或脱离能量管理系统，从而适应不同能量管控需求下的电池接入管理，提高电池接入管理装置的兼容性。

Description

用于能量管理系统的电池接入管理装置和能量管理系统
技术领域
本发明涉及电池管理技术领域，尤其涉及一种用于能量管理系统的电池接入管理装置和一种能量管理系统。
背景技术
近年来，电池储能行业迅猛发展，电池系统的设计容量随着备用电源需求的增加而增大，在实际储能应用中，电池数量使用量越来越多，电池能量与信息的管控需求也越来越大。
然而，传统的电池控制管理手段较为有限，一般依靠开关器件控制固定的电池组串，难以实现每个电池的单独控制，此外，一般的开关器件受自身载流能力限制，仅能满足部分能量流控制的需求，影响了控制装置的兼容性。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种用于能量管理系统的电池接入管理装置，能够独立控制每个电池接入或脱离能量管理系统，从而适应不同能量管控需求下的电池接入管理，提高电池接入管理装置的兼容性。
本发明的第二个目的在于提出一种能量管理系统。
为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出的用于能量管理系统的电池接入管理装置，包括：能量端口、开关阵列和控制电路，其中，所述开关阵列通过所述能量端口与所述能量管理系统中的电池相连，用以控制所述电池接入或脱离所述能量管理系统；控制电路，所述控制电路与所述能量端口和所述开关阵列分别相连，用以根据所述能量端口的连接关系确定所述电池的接入方式，并根据所述接入方式对所述开关阵列进行通断控制以控制所述电池接入或脱离所述能量管理系统。
根据本发明实施例的用于能量管理系统的电池接入管理装置，通过控制电路与能量端口和开关阵列分别相连，用以根据能量端口的连接关系确定电池的接入方式，并根据接入方式对开关阵列进行通断控制以控制电池接入或脱离能量管理系统。由此，控制电路根据能量端口的连接关系确定电池的接入方式，并根据接入方式对开关阵列进行通断控制，以独立控制每个电池接入或脱离能量管理系统，从而适应不同能量管控需求下的电池接入管理，提高电池接入管理装置的兼容性。
另外，根据本发明上述实施例的用于能量管理系统的电池接入管理装置，还可以具有如下的附加技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述能量端口包括多个，所述开关阵列包括旁路开关和在线开关，其中，所述旁路开关的一端通过第一能量端口与所述电池的一端和所述能量管理系统的主回路的一端分别相连，所述在线开关的一端通过第二能量端口与所述电池的另一端相连，所述旁路开关的另一端和所述在线开关的另一端均通过第三能量端口与所述能量管理系统的主回路的另一端相连。
根据本发明的一个实施例，所述旁路开关、所述在线开关和所述第二能量端口均包括多个，且多个所述旁路开关、多个所述在线开关和多个所述第二能量端口一一对应，其中，当所述接入方式为多电池接入时，每个所述在线开关的一端通过相应的第二能量端口与相应的电池的另一端相连；当所述接入方式为单电池接入时，多个所述第二能量端口相连，多个所述在线开关的一端均通过多个所述第二能量端口与所述电池的另一端相连。
根据本发明的一个实施例，当所述旁路开关处于断开状态且所述在线开关处于闭合状态时，所述电池接入所述能量管理系统；当所述旁路开关处于闭合状态且所述在线开关处于断开状态时，所述电池脱离所述能量管理系统。
根据本发明的一个实施例，所述用于能量管理系统的电池接入管理装置，还包括：第一信息端口和采样电路，其中，所述采样电路通过所述第一信息端口与所述电池相连，用以采集所述电池的状态信息；所述控制电路还与所述采样电路相连，用以根据所述状态信息对所述开关阵列进行通断控制以控制所述电池接入或脱离所述能量管理系统。
根据本发明的一个实施例，所述用于能量管理系统的电池接入管理装置，还包括：第二信息端口和通讯电路，其中，所述通讯电路通过所述第二信息端口与外部监控设备相连；所述控制电路还与所述通讯电路相连，用以通过所述通讯电路将所述电池的状态信息发送至所述外部监控设备，并用以接收所述外部监控设备的控制信号，根据所述外部监控设备的控制信号对所述开关阵列进行通断控制以控制所述电池接入或脱离所述能量管理系统。
根据本发明的一个实施例，所述用于能量管理系统的电池接入管理装置，还包括：同步驱动电路，所述同步驱动电路与所述控制电路和所述开关阵列分别相连，用以根据所述控制电路的控制信号驱动所述开关阵列的通断。
根据本发明的一个实施例，所述用于能量管理系统的电池接入管理装置，还包括：封装体，所述开关阵列、所述控制电路、所述采样电路、所述通讯电路和所述同步驱动电路均设置在所述封装体内，所述能量端口、所述第一信息端口和所述第二信息端口均设置在所述封装体上。
根据本发明的一个实施例，所述封装体包括绝缘导热有机材料。
为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出的能量管理系统，包括如第一方面实施例所述的用于能量管理系统的电池接入管理装置。
根据本发明实施例的能量管理系统，采用如上所述的用于能量管理系统的电池接入管理装置，能够独立控制每个电池接入或脱离能量管理系统，从而适应不同能量管控需求下的电池接入管理，提高电池接入管理装置的兼容性。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1为根据本发明实施例的用于能量管理系统的电池接入管理装置的方框示意图；
图2为根据本发明一个实施例的用于能量管理系统的电池接入管理装置的电气原理图；
图3为根据本发明一个实施例的多电池接入方式的电气原理图；
图4为根据本发明一个实施例的单电池接入方式的电气原理图；
图5为根据本发明实施例的能量管理系统的方框示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图描述本发明实施例的用于能量管理系统的电池接入管理装置和能量管理系统。
图1为根据本发明实施例的用于能量管理系统的电池接入管理装置的方框示意图。
如图1所示，用于能量管理系统的电池接入管理装置100包括：能量端口10、开关阵列20和控制电路30。
具体地，如图2所示，开关阵列20通过能量端口10与能量管理系统中的电池相连，用以控制电池接入或脱离能量管理系统；控制电路30与能量端口10和开关阵列20分别相连，用以根据能量端口10的连接关系确定电池的接入方式，并根据接入方式对开关阵列20进行通断控制以控制电池接入或脱离能量管理系统。
具体而言，在本发明的实施例中，控制电路30可以根据能量端口10的连接关系确定每个电池的接入方式，并根据每个电池的接入方式，对开关阵列20进行通断控制以控制对应的电池接入或脱离能量管理系统，从而适应不同能量管控需求下的电池接入管理，提高电池接入管理装置100的兼容性。
需要说明的是，不同能量管控需求可包括单电池工作模式下的能量管控需求和多电池工作模式下的能量管控需求，其中，在能量管理系统启动时，控制电路30可以对能量端口10。
进一步地，如图3和图4所示，能量端口10包括多个，开关阵列20包括旁路开关201和在线开关202。
具体地，如图3和图4所示，旁路开关201的一端通过第一能量端口P1与电池的一端和能量管理系统的主回路的一端分别相连，在线开关202的一端通过第二能量端口P2与电池的另一端相连，旁路开关201的另一端和在线开关202的另一端均通过第三能量端口P3与能量管理系统的主回路的另一端相连。
可选地，第一能量端口P1为公共正极端口，第二能量端口P2为电池负极端口，第三能量端口P3为输出负极端口。
具体而言，每个电池接入点对应一个开关阵列20，其中，每个开关阵列20中的旁路开关201的一端可通过公共正极端口与每个电池接入点的电池正极和能量管理系统的主回路的一端分别相连，每个开关阵列20中的在线开关202的一端可通过电池负极端口与每个电池接入点的电池负极相连，旁路开关201的另一端和在线开关202的另一端均通过输出负极端口与能量管理系统的主回路的另一端相连，以输出电池能量流。
进一步地，旁路开关201、在线开关202和第二能量端口102均包括多个，且多个旁路开关201、多个在线开关202和多个第二能量端口102一一对应。
具体地，当接入方式为多电池接入时，每个在线开关202的一端通过相应的第二能量端口102与相应的电池的另一端相连；当接入方式为单电池接入时，多个第二能量端口102相连，多个在线开关202的一端均通过多个第二能量端口102与电池的另一端相连。
需要说明的是，用于能量管理系统的电池接入装置100启动时，控制电路30可对能量端口10进行接入点检测，以判断外部电池的接入方式为多电池接入还是单电池接入。
可以理解的是，在多电池接入方式下，多个第二能量端口102中的每个第二能量端口102均可独立使用，此时，每个在线开关202的一端可以通过相应的第二能量端口102与相应的电池的另一端(负极)相连，以及，在单电池接入方式下，多个第二能量端口102可并联使用，此时，多个第二能量端口102相连，多个在线开关202的一端均通过多个第二能量端口102与电池的另一端(负极)相连。
举例而言，如图3所示，以管理三个电池接入点为例，第一能量端口P1是公共正极端口，第二能量端口P2(P21～P23)分别是1#电池、2#电池、3#电池的电池负极端口，第三能量端口P3是输出负极端口，以及，如图4所示，以管理单个电池接入点为例，第一能量端口P1是公共正极端口，第二能量端口P2(P21～P23)是1#电池的电池负极端口，第三能量端口P3是输出负极端口。
进一步地，当旁路开关201处于断开状态且在线开关202处于闭合状态时，电池接入能量管理系统；当旁路开关201处于闭合状态且在线开关202处于断开状态时，电池脱离能量管理系统。
可以理解的是，若对应电池接入点的旁路开关201断开，且在线开关202闭合，则对应电池接入点的电池接入能量管理系统，若对应电池接入点的旁路开关201闭合，且在线开关202断开，则对应电池接入点的电池脱离能量管理系统。
需要说明的是，对应每个电池接入点的开关阵列20均可独立工作，也可并联工作，其中，当多个开关阵列20并联工作时，可以进一步地提高能量管理系统的电池能量流管理性能。
进一步地，如图2所示，用于能量管理系统的电池接入管理装置100还包括：第一信息端口401和采样电路50。
其中，采样电路50通过第一信息端口40与电池相连，用以采集电池的状态信息；控制电路30还与采样电路50相连，用以根据状态信息对开关阵列20进行通断控制以控制电池接入或脱离能量管理系统。
可选地，第一信息端口40为模拟量端口，电池的状态信息可包括电池电压、电流、温度等信息。
具体而言，控制电路30可获取由采样电路50通过第一信息端口40获取的电池电压、电流、温度等模拟量信息，进而，根据电池电压、电流、温度等对开关阵列20进行通断控制以控制电池接入或脱离能量管理系统，例如，若当前电池接入点的电池电压大于预设安全电压阈值，或者，电池电流大于预设安全电流阈值，或者，电池温度大于预设安全温度阈值，则控制电路30可控制当前电池接入点的电池脱离能量管理系统，从而避免电池损坏，提高能量管理系统可靠性与稳定性。
进一步地，如图2所示，用于能量管理系统的电池接入管理装置100还包括：第二信息端口402和通讯电路60。
其中，通讯电路60通过第二信息端口402与外部监控设备相连；控制电路30还与通讯电路60相连，用以通过通讯电路60将电池的状态信息发送至外部监控设备，并用以接收外部监控设备的控制信号，根据外部监控设备的控制信号对开关阵列20进行通断控制以控制电池接入或脱离能量管理系统。
需要说明的是，控制电路30可通过通讯电路60将电池的状态信息经第二信息端口402发送至外部监控设备，以便于外部监控设备根据电池的状态信息监控每个电池接入点的电池，提高电池接入管理装置的可靠性与稳定性，以及，控制电路30还可通过通讯电路60接收外部监控设备的控制信号，并根据外部监控设备的控制信号对开关阵列20进行通断控制以控制电池接入或脱离能量管理系统，以适应不同能量管控需求下的电池接入管理，提高电池接入管理装置100的兼容性。
进一步地，如图2所示，用于能量管理系统的电池接入管理装置100还包括：同步驱动电路70，其中，同步驱动电路70与控制电路30和开关阵列20分别相连，用以根据控制电路30的控制信号驱动开关阵列20的通断。
可以理解的是，同步驱动电路70是辅助控制电路30驱动开关阵列20的器件，可以确保多个开关阵列20之间的动作时序的正确同步，其中，同步驱动电路70可采用触发器和辅助电源，以实现驱动信号的同步输出和开关阵列20驱动电压的及时供给。
进一步地，如图2所示，用于能量管理系统的电池接入管理装置100还包括：封装体80，其中，开关阵列20、控制电路30、采样电路50、通讯电路60和同步驱动电路70均设置在封装体80内，能量端口10、第一信息端口401和第二信息端口402均设置在封装体80上。
可选地，封装体80可包括绝缘导热有机材料。
应理解的是，封装体80具有一定的机械强度和良好绝缘性能，能够对设置在封装体80内的开关阵列20、控制电路30、采样电路50、通讯电路60和同步驱动电路70起到保护作用，同时，封装体80可采用绝缘导热有机材料，可在大能量流经时，为电池接入管理装置100提供良好的散热条件。
具体而言，本发明实施例中的用于能量管理系统的电池接入管理装置100可工作在多电池管理工作模式或者单电池管理工作模式下，当能量端口10独立使用时，电池接入管理装置100可接入多个电池，并对每个电池进行独立控制，当多个能量端口并联设置使用时，电池接入管理装置100可接入的单个电池，并进行独立控制，有效提高能量管控能力，从而适应不同能量管控需求下的电池接入管理，提高电池接入管理装置的兼容性。
综上，根据本发明实施例的用于能量管理系统的电池接入管理装置，通过控制电路与能量端口和开关阵列分别相连，用以根据能量端口的连接关系确定电池的接入方式，并根据接入方式对开关阵列进行通断控制以控制电池接入或脱离能量管理系统。由此，控制电路根据能量端口的连接关系确定电池的接入方式，并根据接入方式对开关阵列进行通断控制，以独立控制每个电池接入或脱离能量管理系统，从而适应不同能量管控需求下的电池接入管理，提高电池接入管理装置的兼容性。
图5为根据本发明实施例的能量管理系统的方框示意图。
如图5所示，能量管理系统1000包括如前述本发明实施例所述的用于能量管理系统的电池接入管理装置100。
需要说明的是，本发明实施例的能量管理系统1000的具体实施方式可参见前述本发明实施例的用于能量管理系统的电池接入管理装置100，在此不再赘述。
综上，根据本发明实施例的能量管理系统，采用如上所述的用于能量管理系统的电池接入管理装置，能够独立控制每个电池接入或脱离能量管理系统，从而适应不同能量管控需求下的电池接入管理，提高电池接入管理装置的兼容性。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种用于能量管理系统的电池接入管理装置，其特征在于，包括：能量端口、开关阵列和控制电路，其中，
所述开关阵列通过所述能量端口与所述能量管理系统中的电池相连，用以控制所述电池接入或脱离所述能量管理系统；
控制电路，所述控制电路与所述能量端口和所述开关阵列分别相连，用以根据所述能量端口的连接关系确定所述电池的接入方式，并根据所述接入方式对所述开关阵列进行通断控制以控制所述电池接入或脱离所述能量管理系统。
2.如权利要求1所述的用于能量管理系统的电池接入管理装置，其特征在于，所述能量端口包括多个，所述开关阵列包括旁路开关和在线开关，其中，
所述旁路开关的一端通过第一能量端口与所述电池的一端和所述能量管理系统的主回路的一端分别相连，所述在线开关的一端通过第二能量端口与所述电池的另一端相连，所述旁路开关的另一端和所述在线开关的另一端均通过第三能量端口与所述能量管理系统的主回路的另一端相连。
3.如权利要求2所述的用于能量管理系统的电池接入管理装置，其特征在于，所述旁路开关、所述在线开关和所述第二能量端口均包括多个，且多个所述旁路开关、多个所述在线开关和多个所述第二能量端口一一对应，其中，
当所述接入方式为多电池接入时，每个所述在线开关的一端通过相应的第二能量端口与相应的电池的另一端相连；
当所述接入方式为单电池接入时，多个所述第二能量端口相连，多个所述在线开关的一端均通过多个所述第二能量端口与所述电池的另一端相连。
4.如权利要求2所述的用于能量管理系统的电池接入管理装置，其特征在于，
当所述旁路开关处于断开状态且所述在线开关处于闭合状态时，所述电池接入所述能量管理系统；
当所述旁路开关处于闭合状态且所述在线开关处于断开状态时，所述电池脱离所述能量管理系统。
5.如权利要求1-4中任一项所述的用于能量管理系统的电池接入管理装置，其特征在于，还包括：第一信息端口和采样电路，其中，
所述采样电路通过所述第一信息端口与所述电池相连，用以采集所述电池的状态信息；
所述控制电路还与所述采样电路相连，用以根据所述状态信息对所述开关阵列进行通断控制以控制所述电池接入或脱离所述能量管理系统。
6.如权利要求5所述的用于能量管理系统的电池接入管理装置，其特征在于，还包括：第二信息端口和通讯电路，其中，
所述通讯电路通过所述第二信息端口与外部监控设备相连；
所述控制电路还与所述通讯电路相连，用以通过所述通讯电路将所述电池的状态信息发送至所述外部监控设备，并用以接收所述外部监控设备的控制信号，根据所述外部监控设备的控制信号对所述开关阵列进行通断控制以控制所述电池接入或脱离所述能量管理系统。
7.如权利要求5所述的用于能量管理系统的电池接入管理装置，其特征在于，还包括：
同步驱动电路，所述同步驱动电路与所述控制电路和所述开关阵列分别相连，用以根据所述控制电路的控制信号驱动所述开关阵列的通断。
8.如权利要求7所述的用于能量管理系统的电池接入管理装置，其特征在于，还包括：
封装体，所述开关阵列、所述控制电路、所述采样电路、所述通讯电路和所述同步驱动电路均设置在所述封装体内，所述能量端口、所述第一信息端口和所述第二信息端口均设置在所述封装体上。
9.如权利要求8所述的用于能量管理系统的电池接入管理装置，其特征在于，所述封装体包括绝缘导热有机材料。
10.一种能量管理系统，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的用于能量管理系统的电池接入管理装置。
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