CN115000533A - 一种低压储能电池管理系统及控制方法 - Google Patents

一种低压储能电池管理系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低压储能电池管理系统及控制方法，属于低压储能控制技术领域。针对电池管理系统的单一模式导致功耗较高的问题，本发明提供低压储能电池管理系统，包括主控模块和休眠模块，休眠模块用于在主控模块处于正常模式的持续时间大于阈值，且电池模组不处于充放电状态时，休眠主控模块；并且，主控模块内设置有定时器，定时器用于主控模块周期性地自唤醒并转换为正常模式。本发明通过将主控模块设置为正常模式或休眠模式，实现了电池管理系统的低功耗，并且通过休眠模块在主控模块处于正常模式的持续时间大于阈值且电池模组不处于充放电状态时休眠主控模块，提高了休眠模式的安全性，通过定时器实现周期性自唤醒，操作简单且稳定可靠。

Description

一种低压储能电池管理系统及控制方法
技术领域
本发明涉及低压储能控制技术领域，尤其涉及一种低压储能电池管理系统及控制方法。
背景技术
低压储能系统是用于将电网系统中剩余的电能转化储存到电池模组当中，并在需要对外供电的时候将电池模组的电能提供到电力系统中去。
在储能系统中，电池管理系统(BMS)起着尤为重要的作用，通过BMS可实时监控电池模组的状态，在电池模组工作时，电池管理系统的监控是实时的，但当电池模组不处于充放电状态时，电池管理系统始终处于正常运行模式下，该单一模式导致功耗较高，不符合节约能源的目标与需求。
因此，针对上述问题，有必要提出进一步地解决方案，以至少解决其中一个问题。
发明内容
本发明旨在提供一种低压储能电池管理系统及控制方法，以克服现有技术中存在的不足。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种低压储能电池管理系统，包括：主控模块，还包括：
休眠模块，用于在所述主控模块处于正常模式的持续时间大于阈值，且电池模组不处于充放电状态时，休眠所述主控模块；并且，
所述主控模块内设置有定时器，所述定时器用于所述主控模块周期性地自唤醒并转换为正常模式。
本发明的一个较佳实施例中，还包括与电池模块连接的采集模块，所述采集模块用于采集电池模组的工作数据，并根据所述工作数据生成第一唤醒信号或第二唤醒信号，所述工作数据包括电压、电流和温度；
主控模块用于接收所述采集模块发送的第一唤醒信号或第二唤醒信号，并在接收到第一唤醒信号或第二唤醒信号后自唤醒。
本发明的一个较佳实施例中，还包括充放电模块，所述充放电模块用于根据所述主控模块的指令开启或关闭，以控制所述电池模组充放电。
本发明的一个较佳实施例中，还包括电源模块，所述采集模块与外部供电系统连接，所述电源模块用于给所述主控模块和休眠模块供电。
本发明的一个较佳实施例中，所述采集模块包括检测单元和生成单元，所述检测单元用于检测所述工作数据是否存在异常信息或充电电流，所述生成单元用于当所述检测单元检测出异常信息时生成第一唤醒信号，当所述检测单元检测出充电电流时生成第二唤醒信号。
另一技术方案是：
一种基于以上任一所述的低压储能电池管理系统的控制方法，包括：
判断主控模块处于正常模式的持续时间是否大于阈值，且电池模组是否不处于充放电状态，若均是，则休眠所述主控模块；
根据所述主控模块中的定时器判断是否处于唤醒周期，若是，则所述主控模块自唤醒并转换为正常模式。
本发明的一个较佳实施例中，包括：
判断所述主控模块是否处于休眠模式，若是，则采集电池模组的工作数据，并根据所述工作数据生成第一唤醒信号或第二唤醒信号，所述工作数据包括电压、电流和温度；
接收所述第一唤醒信号或第二唤醒信号，并且所述主控模块根据所述第一唤醒信号或第二唤醒信号自唤醒。
本发明的一个较佳实施例中，包括：
在所述主控模块由休眠模式转为正常模式时，采集充放电模块的开关状态，若所述充放电模块为开启状态，则向所述主控模块发送告警信号。
本发明的一个较佳实施例中，所述根据所述工作数据生成第一唤醒信号或第二唤醒信号，包括：
检测所述工作数据是否存在异常信息，若是，则生成第一唤醒信号；
检测所述工作数据是否存在充电电流，若是，则生成第二唤醒信号。
本发明的一个较佳实施例中，包括：
若接收到所述第一唤醒信号，则控制指示灯闪烁。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明通过将主控模块设置为正常模式或休眠模式，实现了电池管理系统的低功耗，并且通过休眠模块在所述主控模块处于正常模式的持续时间大于阈值且电池模组不处于充放电状态时休眠所述主控模块，提高了休眠模式的安全性，通过主控模块内的定时器实现周期性自唤醒，操作简单且稳定可靠。
(2)本发明通过采集模块采集电池模组的工作数据，并根据工作数据生成第一唤醒信号和第二唤醒信号，从而可根据不同紧急状态唤醒主控模块，使其由休眠模式转换为正常模式，进而对电池模组的突发状况进行处理，并且采集模块为BMS原有模块，无需添加其他硬件，结构改动小，方便对现有BMS改造。
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发明中记载的一些实施例，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为本发明的低压储能电池管理系统的框图；
图2为本发明的低压储能电池管理系统的控制方法的整体流程图；
图3为本发明的低压储能电池管理系统的控制方法在一个周期内的流程图；
图4为本发明的低压储能电池管理系统的控制方法中第一唤醒信号唤醒流程图；
图5为本发明的低压储能电池管理系统的控制方法中第二唤醒信号唤醒流程图。
具体地，100、主控模块；110、休眠模块；200、采集模块；300、充放电模块；400、电源模块。
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。
术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以直接相连，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。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
现有的低压储能电池管理系统一般包括采集模块200、主控模块100、充放电模块300和电源模块400。
采集模块200连接电池模组，实现采集电池模组的工作数据，例如电压、电流和温度，并将这些数据回传给主控模块100。
主控模块100接收采集模块200回传的实时数据，根据数据诊断判断电池模组的工作状态，并根据的工作状态控制充放电模块300，同时在出现报警状态时控制指示灯的闪烁等。此时，即主控模块100处于正常模式，也即在完成主任务过程中。
充放电模块300实现对电池模组的充放电控制，充放电模块300实质上起到开关作用，根据主控模块100的指令开启或关闭，从而控制电池模组的充放电。
电源模块400对系统供电。
本实施例中，如图1所示，本系统还包括休眠模块110。休眠模块110用于在主控模块100处于正常模式的持续时间大于阈值，且电池模组不处于充放电状态时，休眠主控模块100。例如主控模块100采用STM32，主控模块100的正常模式持续了1小时以上(阈值为1小时)，且判断电池模组不处于充放电状态，则主控模块100转入休眠模式，以降低功耗，节约能源，同时双重判定设置提高了休眠模式的安全性。主控模块100处于休眠模式时不再处理数据以判断电池模组的工作状态，同时也关闭充放电模块300。休眠模块110可以单独设置，也可以内置于主控模块100内，尤其地，通过主控模块100内的定时器(RTC)进行周期性休眠。主控模块100优选采用STM32F105。
同时，主控模块100内设置的定时器还用于主控模块100周期性地自唤醒并转换为正常模式。即当休眠一段时间后，RTC定时器可自动唤醒主控模块100，再次与采集模块200实时通信，监控当前电池模组的工作状态。RTC唤醒采用本领域的常规技术即可，设置简单，唤醒可靠。
本系统中的采集模块200在采集电池模组的工作数据后根据工作数据生成第一唤醒信号或第二唤醒信号，工作数据包括电压、电流和温度。主控模块100还用于接收采集模块200发送的第一唤醒信号或第二唤醒信号，并在接收到第一唤醒信号或第二唤醒信号后自唤醒，从而可根据不同紧急状态唤醒主控模块100，使其由休眠模式转换为正常模式，进而对电池模组的突发状况进行处理，进一步提高休眠模式的安全性。同时，采集模块200为BMS原有模块，无需添加其他硬件，结构改动小，方便对现有BMS改造。
具体地，采集模块200还包括检测单元和生成单元，检测单元用于检测工作数据是否存在异常信息，例如电池模组处于过压、欠压时其电压会异常，检测单元用于检测出该异常信息，当然异常不限于上述情况。检测单元还用于检测工作数据是否存在充电电流，例如可规定电流超出预设阈值时，判定其为充电电流。生成单元用于当检测单元检测出异常信息时生成第一唤醒信号，当检测单元检测出充电电流时生成第二唤醒信号。通过两类唤醒源区分情况紧急程度，从而利于主控模式迅速响应。
采集模块200优选采用AFE芯片。一种情况是，当主控模块100进入休眠后，AFE采集工作数据，当检测出异常信息时，通过AFE自身的保护机制，产生一个报警信号，通过AFE特定的引脚传输给主控模块100一个告警脉冲，当主控模块100接收到一个上升沿的告警信号时，可唤醒主控模块100并进一步监测分析具体电池模组的告警信息。另一情况是，当主控模块100进入休眠后，对电池模组进行充电，AFE采集模块200采集到充电电流信息时，控制AFE的特定引脚产生一个脉冲信号，当主控模块100接收到该上升沿信号时，可对系统进行唤醒。采集模块200优选采用BQ76952。
本系统中的电源模块400仅用于给主控模块100和休眠模块110供电，采集模块200与外部供电系统连接。
实施例2：
如图2所示，一种基于实施例1的低压储能电池管理系统的控制方法，包括：
S100判断主控模块100处于正常模式的持续时间是否大于阈值，且电池模组是否不处于充放电状态，若均是，则休眠主控模块100。
若任一为否，则返回正常模式。
S110根据主控模块100中的定时器判断是否处于唤醒周期，若是，则主控模块100自唤醒并转换为正常模式。
若否，则返回休眠模式。
如图3所示为本控制方法的一个周期内的流程图。具体地，主控模块100启动，进入正常模式，进行主任务处理，在主任务中可判断电池模组是否处于充放电状态，当电池模组不处于充放电状态，再判断其持续工作时间是否大于1小时，若是，则关闭充放电模块300，转入休眠模式。当休眠模式持续时间大于1小时，即到达唤醒周期，转入正常模式。
本控制方法还包括：
S200判断主控模块100是否处于休眠模式，若是，则采集电池模组的工作数据，并根据工作数据生成第一唤醒信号或第二唤醒信号。工作数据包括电压、电流和温度。
S210接收第一唤醒信号或第二唤醒信号，并且主控模块100根据第一唤醒信号或第二唤醒信号自唤醒。
具体地，S210检测工作数据是否存在异常信息，例如电池模组处于过压、欠压时其电压会异常，当然异常不限于上述情况。若是，则生成第一唤醒信号。
如图4所示，主控模块100结束主任务，进入休眠后，电池状态异常产生报警，通过AFE自身的保护机制，产生一个报警信号，通过AFE特定的引脚(ALERT)传输给主控模块100一个告警脉冲，当主控模块100接收到一个上升沿的告警信号时，可唤醒主控模块100(MCU)，使其转入正常模式并进一步监测分析具体电池模组的告警信息。
S220检测工作数据是否包括充电电流，例如可规定电流超出预设阈值时，判定其为充电电流。若是，则生成第二唤醒信号。
如图5所示，主控模块100结束主任务，进入休眠后，对电池模组进行充电，AFE采集模块200采集到电流信息时，控制AFE的特定引脚(ALERT)引脚拉高，产生一个脉冲信号，当主控模块100接收到该上升沿信号时，可唤醒主控模块100(MCU)，使其转入正常模式。
本控制方法还包括包括：
S300在主控模块100由休眠模式转为正常模式时，采集充放电模块300的开关状态，从而判断充放电模块300是否损坏。若充放电模块300为开启状态，则说明其损坏，向主控模块100发送告警信号。
S400若接收到第一唤醒信号，则控制指示灯闪烁。
综上所述，本发明通过将主控模块设置为正常模式或休眠模式，实现了电池管理系统的低功耗，并且通过休眠模块在所述主控模块处于正常模式的持续时间大于阈值且电池模组不处于充放电状态时休眠所述主控模块，提高了休眠模式的安全性，通过主控模块内的定时器实现周期性自唤醒，操作简单且稳定可靠。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种低压储能电池管理系统，包括：主控模块，其特征在于，还包括：
休眠模块，用于在所述主控模块处于正常模式的持续时间大于阈值，且电池模组不处于充放电状态时，休眠所述主控模块；并且，
所述主控模块内设置有定时器，所述定时器用于所述主控模块周期性地自唤醒并转换为正常模式。
2.根据权利要求1所述的低压储能电池管理系统，其特征在于，还包括与电池模块连接的采集模块，所述采集模块用于采集电池模组的工作数据，并根据所述工作数据生成第一唤醒信号或第二唤醒信号，所述工作数据包括电压、电流和温度；
主控模块用于接收所述采集模块发送的第一唤醒信号或第二唤醒信号，并在接收到第一唤醒信号或第二唤醒信号后自唤醒。
3.根据权利要求1所述的低压储能电池管理系统，其特征在于，还包括充放电模块，所述充放电模块用于根据所述主控模块的指令开启或关闭，以控制所述电池模组充放电。
4.根据权利要求2所述的低压储能电池管理系统，其特征在于，还包括电源模块，所述采集模块与外部供电系统连接，所述电源模块用于给所述主控模块和休眠模块供电。
5.根据权利要求2所述的低压储能电池管理系统，其特征在于，所述采集模块包括检测单元和生成单元，所述检测单元用于检测所述工作数据是否存在异常信息或充电电流，所述生成单元用于当所述检测单元检测出异常信息时生成第一唤醒信号，当所述检测单元检测出充电电流时生成第二唤醒信号。
6.一种基于权利要求1-5任一所述的低压储能电池管理系统的控制方法，其特征在于，包括：
判断主控模块处于正常模式的持续时间是否大于阈值，且电池模组是否不处于充放电状态，若均是，则休眠所述主控模块；
根据所述主控模块中的定时器判断是否处于唤醒周期，若是，则所述主控模块自唤醒并转换为正常模式。
7.根据权利要求6所述的低压储能电池管理系统的控制方法，其特征在于，包括：
判断所述主控模块是否处于休眠模式，若是，则采集电池模组的工作数据，并根据所述工作数据生成第一唤醒信号或第二唤醒信号，所述工作数据包括电压、电流和温度；
接收所述第一唤醒信号或第二唤醒信号，并且所述主控模块根据所述第一唤醒信号或第二唤醒信号自唤醒。
8.根据权利要求6所述的低压储能电池管理系统的控制方法，其特征在于，包括：
在所述主控模块由休眠模式转为正常模式时，采集充放电模块的开关状态，若所述充放电模块为开启状态，则向所述主控模块发送告警信号。
9.根据权利要求7所述的低压储能电池管理系统的控制方法，其特征在于，所述根据所述工作数据生成第一唤醒信号或第二唤醒信号，包括：
检测所述工作数据是否存在异常信息，若是，则生成第一唤醒信号；
检测所述工作数据是否存在充电电流，若是，则生成第二唤醒信号。
10.根据权利要求9所述的低压储能电池管理系统的控制方法，其特征在于，包括：
若接收到所述第一唤醒信号，则控制指示灯闪烁。
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