CN114172245B - 基于新能源的化学能与电能转化的家居蓄电组及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及新能源蓄电技术领域，且公开了一种基于新能源的化学能与电能转化的家居蓄电组及系统。一种基于新能源的化学能与电能转化的家居蓄电组，包括电池组、电极单元和电源开关，所述电极单元的内部设有充放电控制模块，所述充放电控制模块与所述电源开关之间为电连接，通过利用地址拨号开关，该基于新能源的化学能与电能转化的家居蓄电组及系统，通过电极单元与地址拨号开关的配合，可实现对电池组的扩展，电池组扩展方便，同时可对多组电池组进行主从分配，提高电池组之间并联的稳定，多设备并联接口一与多设备并联接口二的配合，可实现对电池组之间的自动并联控制，有利于提高电池组之间并联的效果。

Description

基于新能源的化学能与电能转化的家居蓄电组及系统
技术领域
本发明涉及新能源蓄电技术领域，具体为一种基于新能源的化学能与电能转化的家居蓄电组及系统。
背景技术
新能源蓄电是指通过发电组件将新能源转变为电能，然后利用蓄电设备对新能源转变的电能进行储存并加以利用的过程，蓄电组是新能源转变的电能的储存设备之一，随着物联网技术的不断进步，现有的家居设备也在向智能化方向发展，可以将蓄电组运用到家居设备中，同时将新能源转变的电能通过蓄电组进行储存，可为家居设备提供运行所需的能源。
在将蓄电组运用到家居设备中时，蓄电组既要完成新能源的蓄电，同时需要完成为家居设备供电的运行工作，现有的蓄电组只能实现简单的充放电的过程，无法根据新能源发电组件的发电能力和家居设备的耗能情况对蓄电组进行随时扩展，在利用新能源发电组件对多组蓄电组进行充电时，需要使用者手动对多组蓄电组进行并联调节操作，无法实现蓄电组之间的自动并联。
发明内容
为实现以上基于新能源的化学能与电能转化的家居蓄电组及系统目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于新能源的化学能与电能转化的家居蓄电组，包括电池组、电极单元和电源开关，所述电极单元的内部设有充放电控制模块，所述充放电控制模块与所述电源开关之间为电连接，充放电控制模块用于控制电池组的充放电状态，所述电池组的表面设有地址拨号开关、多设备并联接口一和多设备并联接口二，所述地址拨号开关与所述电池组之间为电连接，通过利用地址拨号开关，可对多组电池组进行设定，从而确定主电池组和从电池组，便于对多组电池组的并联进行控制，多设备并联接口一与多设备并联接口二配合，可实现电池组之间的通信连接，所述多设备并联接口一和多设备并联接口二与所述充放电控制模块之间为电连接，通过多设备并联接口一和多设备并联接口二可对充放电控制模块发送指令，所述电池组的内部设有充放电电压监测单元，所述充放电电压监测单元与所述多设备并联接口一和多设备并联接口二之间均为电连接，充放电电压监测单元可通过多设备并联接口一和多设备并联接口二，对电池组之间的电压进行对比，所述电池组的表面设有通信端口二，用于将电池组与外部设备连接。
进一步的，所述电极单元包括电池阳极和电池阴极，所述电极单元有两组，可实现电池组与多设备连接，从而实现电池组充放电的功能。
进一步的，所述电池组的表面设有SOC指示器和复位按钮，所述复位按钮的内部设有持续模块，持续模块用于监测复位按钮被按压的时间，所述复位按钮与所述SOC指示器之间为电连接，通过利用复位按钮，可切换电池组的运行状态，同时通过SOC指示器指示电池组的运行状态。
进一步的，所述电池组的内部设有充放电电流监测单元和充放电温度监测单元，用于对电池组充放电时的电流和温度进行监测，所述电池组的表面设有报警指示器和运行指示器，所述充放电电压监测单元、充放电电流监测单元和充放电温度监测单元均与报警指示器和运行指示器之间为电连接，SOC指示器有4个绿色LED指示灯，用于显示电池组的电流容量；报警指示器有4个红色LED指示灯，闪烁时显示电池有报警，永远亮显示电池组处于保护状态；运行指示器有4个绿色LED，始终亮起显示电池组运行状态，充电时闪烁，放电时亮起。
进一步的，所述电池组的表面设有干接触模块和接地保护模块，所述干接触模块包括两种干触点信号输出方式，接地保护模块用于电池组的接地保护。
进一步的，所述电池组的表面设有通信端口一，所述通信端口一为RS232端口，用于将电池组与调试设备连接，通过调试设备对电池组进行调试。
进一步的，所述通信端口二为GAN/RS485端口，用于将电池组与外部设备连接。
进一步的，多组所述电池组之间设有导接线，所述导接线与所述电极单元相适配，用于电池组之间的并联，同时用于电池组与充放电设备的连接，多组所述电池组表面的多设备并联接口一和多设备并联接口二之间通过通信接线连接，所述多设备并联接口一和多设备并联接口二均为RJ45端口，用于电池组之间的通信连接。
一种基于新能源的化学能与电能转化的家居蓄电组系统，包括电池组、外部设备和调试设备，所述电池组的内部设有电池管理系统，所述电池管理系统与所述充放电电压监测单元、充放电电流监测单元和充放电温度监测单元之间为电连接，所述电极单元内部的充放电模块与所述电池管理系统之间为电连接，通过电池管理系统与所述充放电电压监测单元、充放电电流监测单元和充放电温度监测单元之间的配合，可对电池组进行智能监测保护；
所述外部设备通过通信端口二与所述电池组连接，当多组电池组进行并联时，可通过通信端口二和通信接线将电池组与逆变器连接；
所述电池管理系统的内部设有储存模块，所述调试设备通过通信端口一与所述储存模块连接，通过调试设备可对储存模块进行操作，所述储存模块的内部设有运行数据管理单元和Ems Tools，所述运行数据管理单元与持续模块之间为电连接，可通过调试设备设定持续模块监测复位按钮被按压的时间，从而设定复位按钮的响应功能，监测与充放电电压监测单元、充放电电流监测单元和充放电温度监测单元以及SOC指示器、报警指示器和运行指示器之间为电连接，用于对电池组运行的参数进行记录和修改调试。
进一步的，所述外部设备包括逆变器、计算机设备。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、该基于新能源的化学能与电能转化的家居蓄电组及系统，通过电极单元与地址拨号开关的配合，可实现对电池组的扩展，电池组扩展方便，同时可对多组电池组进行主从分配，提高电池组之间并联的稳定，多设备并联接口一与多设备并联接口二的配合，可实现电池组之间的通信连接，同时可利用充放电电压监测单元，对电池组之间的电压进行对比监测，同时利用充放电控制模块电极单元之间的连接进行控制，从而实现对电池组之间的自动并联控制，电池组之间并联控制效果好，有利于提高电池组之间并联的效果。
2、该基于新能源的化学能与电能转化的家居蓄电组及系统，通过电池管理系统与充放电电压监测单元、充放电电流监测单元和充放电温度监测单元之间的配合使用，可对电池组进行过电、过温保护，防止电池组损坏，通信端口一的设计，可将电池组与调试设备连接，可以通过储存模块内部的运行参数管理单元记录电池组的运行过程，便于掌握和评估电池组的运行状态，同时可对电池组内部的运行参数进行修改和调试，便于对电池组进行维护。
附图说明
图1为本发明蓄电组主视结构示意图；
图2为本发明蓄电组侧面结构示意图；
图3为本发明蓄电组并行结构示意图；
图4为本发明蓄电组系统结构示意图；
图5为本发明蓄电组并行系统结构示意图；
图6为本发明休眠模式与激活模式切换结构示意图；
图7为本发明蓄电组强制激活系统结构示意图；
图8为本发明多组蓄电组之间自动并行系统结构示意图；
图9为本发明蓄电组调试系统结构示意图。
图中：1、电池组；2、电极单元；3、电源开关；4、SOC指示器；5、报警指示器；6、运行指示器；7、干接触模块；8、接地保护模块；9、地址拨号开关；10、通信端口一；11、多设备并联接口一；12、多设备并联接口二；13、复位按钮；14、通信端口二；15、导接线；16、通信接线。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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。
该基于新能源的化学能与电能转化的家居蓄电组及系统的实施例如下：
请参阅图1-图3，一种基于新能源的化学能与电能转化的家居蓄电组，包括电池组1、电极单元2和电源开关3，多组电池组1之间设有导接线15，导接线15与电极单元2相适配，用于电池组1之间的并联，同时用于电池组1与充放电设备的连接，电极单元2包括电池阳极和电池阴极，电极单元2有两组，可实现电池组1与多设备连接，从而实现电池组1充放电的功能，电极单元2的内部设有充放电控制模块，充放电控制模块与电源开关3之间为电连接，充放电控制模块用于控制电池组1的充放电状态。
电池组1的表面设有地址拨号开关9、多设备并联接口一11和多设备并联接口二12，地址拨号开关9与电池组1之间为电连接，通过利用地址拨号开关9，可对多组电池组1进行设定，从而确定主电池组和从电池组，便于对多组电池组1的并联进行控制，多组电池组1表面的多设备并联接口一11和多设备并联接口二12之间通过通信接线16连接，多设备并联接口一11和多设备并联接口二12均为RJ45端口，用于电池组1之间的通信连接，多设备并联接口一11与多设备并联接口二12配合，可实现电池组1之间的通信连接。
多设备并联接口一11和多设备并联接口二12与充放电控制模块之间为电连接，通过多设备并联接口一11和多设备并联接口二12可对充放电控制模块发送指令，电池组1的内部设有充放电电压监测单元，充放电电压监测单元与多设备并联接口一11和多设备并联接口二12之间均为电连接，充放电电压监测单元可通过多设备并联接口一11和多设备并联接口二12，对电池组1之间的电压进行对比，电池组1的表面设有通信端口二14，用于将电池组1与外部设备连接，通信端口二14为GAN/RS485端口，用于将电池组1与外部设备连接。
电池组1的表面设有干接触模块7和接地保护模块8，干接触模块7包括两种干触点信号输出方式，接地保护模块8用于电池组1的接地保护，电池组1的表面设有通信端口一10，通信端口一10为RS232端口，用于将电池组1与调试设备连接，通过调试设备对电池组1进行调试。
电池组1的表面设有SOC指示器4和复位按钮13，复位按钮13的内部设有持续模块，持续模块用于监测复位按钮13被按压的时间，复位按钮13与SOC指示器4之间为电连接，通过利用复位按钮13，可切换电池组1的运行状态，同时通过SOC指示器4指示电池组1的运行状态。
电池组1的内部设有充放电电流监测单元和充放电温度监测单元，用于对电池组1充放电时的电流和温度进行监测，电池组1的表面设有报警指示器5和运行指示器6，充放电电压监测单元、充放电电流监测单元和充放电温度监测单元均与报警指示器5和运行指示器6之间为电连接，SOC指示器4有4个绿色LED指示灯，用于显示电池组1的电流容量；报警指示器5有4个红色LED指示灯，闪烁时显示电池有报警，永远亮显示电池组1处于保护状态；运行指示器6有4个绿色LED，始终亮起显示电池组1运行状态，充电时闪烁，放电时亮起。
工作原理：在使用时，通过电源开关3，可以控制电池组1的启动和关闭，可利用导接线15与电极单元2连接，将多组电池组1之间并联在一起，或者将电池组1与充放电设备连接。
当电池组1与充放电设备连接时，电极单元2内部的充放电控制模块，可以对电池组1的充放电状态进行控制，此时运行指示器6开始启动，对电池组1的充放电状态进行监测，当电池组1处于充放电状态时，此时电池组1内部的充放电电压监测单元、充放电电流监测单元和充放电温度监测单元会对电池组1充电状态或放电状态进行监测，当电池组1在充放电状态时，实现过电现象或者充放电温度过高时，此时报警指示器5启动，用于对此电池组1进行报警提示，同时电极单元2内部的充放电控制模块会通过电极单元2关闭电池组1的充放电状态，同时使电池组1进入低压保护状态。
当电池组1处于休眠状态时，按下复位按钮13，3s后松开，释放电池组1，电池组1将被激活，电池组1的SOC指示器4的LED指示灯将从左到右亮起；当电池组1处于激活状态时，按下复位按钮13，3s后松开，电池组1进入休眠模式，SOC指示器4的LED指示灯从右到左亮起，然后SOC指示器4的所有指示灯关闭；当电池组1处于激活状态时，按下复位按钮13，6s后释放，电池组1参数恢复出厂设置，SOC指示器4的所有LED灯亮1.5秒，如果并行应用场景中有其他电池组1处于输出状态，此时不能通过将当前电池组设置为休眠状态，因为它会被其他正常输出的电池组1充电唤醒。
当多组电池组1通过导接线15进行并联时，同时利用通信接线16和通信端口二14与外部逆变器设备连接时，此时利用地址拨号开关9对电池组1进行设定，当地址拨号开关9设置为1时，此时该电池组1为主电池组，其余电池组1表面的地址拨号开关9的地址均应大于1，以此设定其余电池组1为从电池组，从而实现多电池组1之间的并联。
当从电池组通电时，电极单元2内部的充放电开关处于断开状态。当从电池组与主电池组之间的电压差小于设定的从电池组与主电池组之间的电压差最小值的条件时，主电池组通过多设备并联接口一11和多设备并联接口二12与通信接线16之间的衔接，向从电池组发送命令，从电池组接收到主电池组的命令后，电极单元2内部的充放电开关接通，从电池组集成到主电池组中，完成自动并联运行。
请参阅图4-图9，一种基于新能源的化学能与电能转化的家居蓄电组系统，包括电池组1、外部设备和调试设备，外部设备包括逆变器、计算机设备，电池组1的内部设有电池管理系统，电池管理系统与充放电电压监测单元、充放电电流监测单元和充放电温度监测单元之间为电连接，电极单元2内部的充放电模块与电池管理系统之间为电连接，通过电池管理系统与充放电电压监测单元、充放电电流监测单元和充放电温度监测单元之间的配合，可对电池组1进行智能监测保护；
外部设备通过通信端口二14与电池组1连接，当多组电池组1进行并联时，可通过通信端口二14和通信接线16将电池组1与逆变器连接；
电池管理系统的内部设有储存模块，调试设备通过通信端口一10与储存模块连接，通过调试设备可对储存模块进行操作，储存模块的内部设有运行数据管理单元和EmsTools，运行数据管理单元与持续模块之间为电连接，可通过调试设备设定持续模块监测复位按钮13被按压的时间，从而设定复位按钮13的响应功能，监测与充放电电压监测单元、充放电电流监测单元和充放电温度监测单元以及SOC指示器4、报警指示器5和运行指示器6之间为电连接，用于对电池组1运行的参数进行记录和修改调试。
电池管理系统运行原理：
利用充放电电压监测单元、充放电电流监测单元和充放电温度监测单元对电池组1的充放电运行过程进行监测，当电池组1出现过电、过温现象时，电池管理系统将信号发送给电极单元2中的充放电控制模块，充放电控制模块关闭电池组1的充放电状态，同时电池管理系统将电池组1切换到低压保护状态，以此对于电池组1进行保护。
蓄电组并行系统：
当多组电池组1通过导接线15进行并联时，利用通信接线16和通信端口二14与外部逆变器设备连接，此时利用地址拨号开关9对电池组1进行设定，当地址拨号开关9设置为1时，此时该电池组1为主电池组，其余电池组1表面的地址拨号开关9的地址均应大于1，以此设定其余电池组1为从电池组，从而实现多电池组1之间的并联。
休眠模式与激活模式切换：
当满足下列任一条件时，电池进入低功耗模式：
1)低压保护状态不会在30秒内解除。
2)按复位按钮13，3秒后释放按钮。
3)最低电压低于睡眠电压，持续时间达到睡眠延迟时间。
4)待机模式持续24小时以上。
5)被迫关闭Ems tools。
当系统处于低功耗模式，且满足以下任一条件时，系统将退出低功耗模式，进入正常运行模式：
1)连接充电器，充电器输出电压必须大于48V。
2)按下复位按钮13，3秒后松开按钮。
3)通信端口一10与调试设备连接。
4)使用电源软件开关。
进入休眠前，确保没有连接充电器，否则将无法进入低电量模式。
电池组1处于低压保护状态后，进入休眠模式，每4小时定时唤醒，开启开关充电或放电。如果可以充电，则退出休眠模式，进入正常充电状态。如果自动唤醒连续10次不充电，将不再自动唤醒。当系统定义为充电结束，48h待机时间后仍未达到恢复电压时，强制恢复充电，直至充电结束。
强制放电系统：
当电池组1通过低压保护处于休眠状态且最低电芯大于2.0V时，首先关闭电源开关3，然后等待2s后再接通电源开关3，电池组1进入强制放电模式5分钟。在强制放电模式下，如果有充电，电池组1将退出强制放电模式，切换到激活状态。如果放电电流超过20A或5分钟内没有充电电流，电池组1将重新进入休眠状态。
多组蓄电组之间自动并行系统：
当从电池组通电时，电极单元2内部的充放电开关处于断开状态。当从电池组与主电池组之间的电压差小于设定的从电池组与主电池组之间的电压差最小值的条件时，主电池组通过多设备并联接口一11和多设备并联接口二12与通信接线16之间的衔接，向从电池组发送命令，从电池组接收到主电池组的命令后，电极单元2内部的充放电开关接通，从电池组集成到主电池组中，完成自动并联运行。
蓄电组调试系统：
利用通信端口一10将调试设备与电池组1连接，调试设备可将储存模块中的信息显示在调试设备中，同时可利用调试设备对储存模块进行操作，通过Ems Tools可以调取电池组1运行的历史数据，同时通过运行数据管理单元，可以设定持续模块监测复位按钮13被按压的时间，从而设定复位按钮13的响应功能，同时可对电池组1运行的参数进行记录和修改调试。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种基于新能源的化学能与电能转化的家居蓄电组，包括电池组（1）、电极单元（2）和电源开关（3），其特征在于：所述电极单元（2）的内部设有充放电控制模块，所述充放电控制模块与所述电源开关（3）之间为电连接，所述电池组（1）的表面设有地址拨号开关（9）、多设备并联接口一（11）和多设备并联接口二（12），所述地址拨号开关（9）与所述电池组（1）之间为电连接，所述多设备并联接口一（11）和多设备并联接口二（12）与所述充放电控制模块之间为电连接，所述电池组（1）的内部设有充放电电压监测单元，所述充放电电压监测单元与所述多设备并联接口一（11）和多设备并联接口二（12）之间均为电连接，所述电池组（1）的表面设有通信端口二（14）；
通过所述地址拨号开关（9）对多组电池组（1）进行设定，确定主电池组和从电池组；
当从电池组通电时，所述从电池组的电极单元（2）内部的充放电开关处于断开状态；
当从电池组与主电池组之间的电压差小于预设电压差最小值时，主电池组通过多设备并联接口一（11）和多设备并联接口二（12）与通信接线（16）的数据传输通路向从电池组发送并联命令，使从电池组的所述电极单元（2）内部的充放电开关接通，以将从电池组集成到主电池组中，完成自动并联运行。
2.根据权利要求1所述的一种基于新能源的化学能与电能转化的家居蓄电组，其特征在于：所述电极单元（2）包括电池阳极和电池阴极，所述电极单元（2）有两组。
3.根据权利要求1所述的一种基于新能源的化学能与电能转化的家居蓄电组，其特征在于：所述电池组（1）的表面设有SOC指示器（4）和复位按钮（13），所述复位按钮（13）的内部设有持续模块，所述复位按钮（13）与所述SOC指示器（4）之间为电连接。
4.根据权利要求3所述的一种基于新能源的化学能与电能转化的家居蓄电组，其特征在于：所述电池组（1）的内部设有充放电电流监测单元和充放电温度监测单元，所述电池组（1）的表面设有报警指示器（5）和运行指示器（6），所述充放电电压监测单元、充放电电流监测单元和充放电温度监测单元均与报警指示器（5）和运行指示器（6）之间为电连接。
5.根据权利要求1所述的一种基于新能源的化学能与电能转化的家居蓄电组，其特征在于：所述电池组（1）的表面设有干接触模块（7）和接地保护模块（8），所述干接触模块（7）包括两种干触点信号输出方式。
6.根据权利要求4所述的一种基于新能源的化学能与电能转化的家居蓄电组，其特征在于：所述电池组（1）的表面设有通信端口一（10），所述通信端口一（10）为RS232端口。
7.根据权利要求6所述的一种基于新能源的化学能与电能转化的家居蓄电组，其特征在于：所述通信端口二（14）为GAN/RS485端口。
8.根据权利要求7所述的一种基于新能源的化学能与电能转化的家居蓄电组，其特征在于：多组所述电池组（1）之间设有导接线（15），所述导接线（15）与所述电极单元（2）相适配，多组所述电池组（1）表面的多设备并联接口一（11）和多设备并联接口二（12）之间通过通信接线（16）连接，所述多设备并联接口一（11）和多设备并联接口二（12）均为RJ45端口。
9.一种基于新能源的化学能与电能转化的家居蓄电组系统，应用于权利要求1至8任一项所述的一种基于新能源的化学能与电能转化的家居蓄电组，包括电池组（1）、外部设备和调试设备，其特征在于：所述电池组（1）的内部设有电池管理系统，所述电池管理系统与所述充放电电压监测单元、充放电电流监测单元和充放电温度监测单元之间为电连接，所述电极单元（2）内部的充放电模块与所述电池管理系统之间为电连接；
所述外部设备通过通信端口二（14）与所述电池组（1）连接；
所述电池管理系统的内部设有储存模块，所述调试设备通过通信端口一（10）与所述储存模块连接，所述储存模块的内部设有运行数据管理单元和Ems Tools，所述运行数据管理单元与持续模块之间为电连接，与充放电电压监测单元、充放电电流监测单元和充放电温度监测单元以及SOC指示器（4）、报警指示器（5）和运行指示器（6）之间为电连接。
10.根据权利要求9所述的一种基于新能源的化学能与电能转化的家居蓄电组系统，其特征在于：所述外部设备包括逆变器、计算机设备。
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