CN115296360A

CN115296360A - 高效储能系统架构

Info

Publication number: CN115296360A
Application number: CN202210828503.2A
Authority: CN
Inventors: 徐基恩; 倪嘉隆; 魏嘉政; 廖俊明; 陈金火
Original assignee: Taipu Power New Energy Changshu Co ltd
Current assignee: Taipu Power New Energy Changshu Co ltd
Priority date: 2022-07-15
Filing date: 2022-07-15
Publication date: 2022-11-04

Abstract

本发明提供了高效储能系统架构，包括电池组、电路板组件，所述电路板组件其设置有电池备份单元应用电路，所述电池备份单元应用电路电性连接所述电池组和金属总线板，位于所述电路板组件上的大电流路径处，并电性连接所述负载系统，以承载于所述电池组和所述负载系统之间的大电流。本发明透过立板或并板和铜BUS传输电流，减少使用PCB大电流路径，来增加PCB空间利用率，减少多层PCB来节省成本，透过立板或并板(多层板)设计，有效利用立体空间。

Description

高效储能系统架构

技术领域

本发明属于储能系统架构技术领域，涉及高效储能系统架构。

背景技术

随着电子产品的技术快速发展，电子产品大多要求具有高性能化、高频化、高速化与轻薄化等特性。为满足高集成度(Integration)以及微型化(Miniaturization)的需求，承载电子组件或器件的电路板逐渐由单层板演变成多层板(Multi－layer Board)，以扩大电路板上可利用的线路面积。然而，所述多层板存在制作成本高的问题。

此外，现有的电池备份单元的部分电流传输路径因承载的电流较大，于电路板布线设计时需要较大的导线宽度或导线厚度，占用了电路板上许多的面积空间，导致电路板存在空间利用率差的问题。

因此，如何利用制作成本较低的单层板提升应用于电池备份单元的电路板的空间利用率，为目前厂商所致力发展的方向。

发明内容

本发明的目的在于提供高效储能系统架构，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：高效储能系统架构，包括电池组、电路板组件，所述电路板组件其设置有电池备份单元应用电路，所述电池备份单元应用电路电性连接所述电池组和金属总线板，位于所述电路板组件上的大电流路径处，并电性连接所述负载系统，以承载于所述电池组和所述负载系统之间的大电流。

在上述的高效储能系统架构中，所述电路板组件包括主板电路板及子板电路板，所述主板电路板与所述子板电路板设置于不同水平面，所述主板电路板与所述子板电路板之间的电流由所述金属总线板连接传输。

在上述的高效储能系统架构中，所述电池备份单元应用电路包括一对充放电开关，电池管理系统电路，电性连接所述电池组与所述一对充放电开关，通过控制所述一对充放电开关导通或断开，以导通或截止所述电池组的充放电路径，DC/DC转换电路，电性连接于所述负载系统与所述电池管理系统电路之间，所述电池管理系统电路的控制信号将所述电池组的电压转换成预设电压，并输出至所述负载系统。

在上述的高效储能系统架构中，所述金属总线板设置于所述充放电路径，所述电池备份单元应用电路还包括霍尔传感器，所述霍尔传感器设置于所述金属总线板上，感测所述金属总线板的电流，以提供电流信息给所述电池管理系统电路。

在上述的高效储能系统架构中，所述一对充放电开关包括第一开关与第二开关，所述第一开关与所述第二开关分别设置于所述DC/DC转换电路的两侧或者都设置于所述DC/DC转换电路与所述负载系统之间，所述DC/DC转换电路包括高压侧开关与低压侧开关DC/DC转换器，所述电池管理系统电路基于默认规则控制所述第一开关与所述第二开关导通或断开。

在上述的高效储能系统架构中，所述电池备份单元应用电路还包括辅助电源电路与驱动单元，所述驱动单元电性连接所述辅助电源电路和所述电池管理系统电路，所述辅助电源电路具有浮置绕组且电性连接所述驱动单元和脉冲宽度调制控制器，所述浮置绕组耦合至所述DC/DC转换电路的次级绕组，以提供电力给所述驱动单元，并提供所述第一开关与第二开关电源隔离，使得所述驱动单元基于所述默认规则控制所述第一开关与所述第二开关导通或断开。

在上述的高效储能系统架构中，所述电池备份单元应用电路还包括至少一电荷泵芯片，电性连接所述电池管理系统电路，以基于所述电池管理系统电路所监测的所述电池组的状态控制所述第一开关与所述第二开关导通或断开。

在上述的高效储能系统架构中，所述金属总线板是铜母线板。

与现有技术相比，本发明高效储能系统架构的优点为：1. 1、透过立板或并板和铜BUS传输电流，减少使用PCB大电流路径，来增加PCB空间利用率，减少多层PCB来节省成本，透过立板或并板(多层板)设计，有效利用立体空间；

2、使用架构在铜BUS上的Hall sensor感测电流以降低额外耗能，并且提高整体效率、有效利用空间；

3、改善Floating 电源设计，透过增加隔离且Floating的绕组到原有的DCDC辅助电源上，达到成本降低。

附图说明

图1是本发明高效储能系统架构的结构示意图。

图2是本发明高效储能系统架构的正面结构示意图

图3是本发明高效储能系统架构的侧面结构示意图。

图中，110、电池组；120、电路板组件；122、主板电路板；124、子板电路板；130、金属总线板；140、电池备份单元应用电路；142、一对充放电开关；10、第一开关；20、第二开关；144、电池管理系统电路；146、电池管理系统电路；146、DC/DC转换电路；30、高压侧开关；40、低压侧开关；50、电荷泵芯片；1464、DC/DC转换器；150、霍尔传感器；180、辅助电源电路；182、浮置绕组；190、驱动单元；200、负载系统。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1-3所示，本发明高效储能系统架构，包括电池组110、电路板组件120，电路板组件120其设置有电池备份单元应用电路140，电池备份单元应用电路140电性连接电池组110和金属总线板130，位于电路板组件120上的大电流路径处，并电性连接负载系统200，以承载于电池组110和负载系统200之间的大电流，透过立板或并板和铜BUS传输电流，减少使用PCB大电流路径，来增加PCB空间利用率，减少多层PCB来节省成本，透过立板或并板(多层板)设计，有效利用立体空间。

电路板组件120包括主板电路板122及子板电路板124，主板电路板122与子板电路板124设置于不同水平面，主板电路板122与子板电路板124之间的电流由金属总线板130连接传输。

电池备份单元应用电路140包括一对充放电开关142，电池管理系统电路144，电性连接电池组110与一对充放电开关142，通过控制一对充放电开关142导通或断开，以导通或截止电池组110的充放电路径，DC/DC转换电路146，电性连接于负载系统200与电池管理系统电路144之间，电池管理系统电路144的控制信号将电池组110的电压转换成预设电压，并输出至负载系统200。

金属总线板130设置于充放电路径，电池备份单元应用电路140还包括霍尔传感器150，霍尔传感器150设置于金属总线板130上，感测金属总线板130的电流，以提供电流信息给电池管理系统电路144。

一对充放电开关142包括第一开关10与第二开关20，第一开关10与第二开关20分别设置于DC/DC转换电路146的两侧或者都设置于DC/DC转换电路146与负载系统200之间，DC/DC转换电路146包括高压侧开关30与低压侧开关40DC/DC转换器1464，电池管理系统电路144基于默认规则控制第一开关10与第二开关20导通或断开。

电池备份单元应用电路140还包括辅助电源电路180与驱动单元190，驱动单元190电性连接辅助电源电路180和电池管理系统电路144，辅助电源电路180具有浮置绕组182且电性连接驱动单元190和脉冲宽度调制控制器1462，浮置绕组182耦合至DC/DC转换电路146的次级绕组，以提供电力给驱动单元190，并提供第一开关10与第二开关20电源隔离，使得驱动单元190基于默认规则控制第一开关10与第二开关20导通或断开。

电池备份单元应用电路140还包括至少一电荷泵芯片50，电性连接电池管理系统电路144，以基于电池管理系统电路144所监测的电池组110的状态控制第一开关10与第二开关20导通或断开。

金属总线板130是铜母线板。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims

1.高效储能系统架构，包括电池组（110）、电路板组件（120），其特征在于，所述电路板组件（120）其设置有电池备份单元应用电路（140），所述电池备份单元应用电路（140）电性连接所述电池组（110）和金属总线板（130），位于所述电路板组件（120）上的大电流路径处，并电性连接所述负载系统（200），以承载于所述电池组（110）和所述负载系统（200）之间的大电流。

2.根据权利要求1所述的高效储能系统架构，其特征在于，所述电路板组件（120）包括主板电路板（122）及子板电路板（124），所述主板电路板（122）与所述子板电路板（124）设置于不同水平面，所述主板电路板（122）与所述子板电路板（124）之间的电流由所述金属总线板（130）连接传输。

3.根据权利要求1所述的高效储能系统架构，其特征在于，所述电池备份单元应用电路（140）包括一对充放电开关（142），电池管理系统电路（144），电性连接所述电池组（110）与所述一对充放电开关（142），通过控制所述一对充放电开关（142）导通或断开，以导通或截止所述电池组（110）的充放电路径，DC/DC转换电路（146），电性连接于所述负载系统（200）与所述电池管理系统电路（144）之间，所述电池管理系统电路（144）的控制信号将所述电池组（110）的电压转换成预设电压，并输出至所述负载系统（200）。

4.根据权利要求3所述的高效储能系统架构，其特征在于，所述金属总线板（130）设置于所述充放电路径，所述电池备份单元应用电路（140）还包括霍尔传感器（150），所述霍尔传感器（150）设置于所述金属总线板（130）上，感测所述金属总线板（130）的电流，以提供电流信息给所述电池管理系统电路（144）。

5.根据权利要求3所述的高效储能系统架构，其特征在于，所述一对充放电开关（142）包括第一开关（10）与第二开关（20），所述第一开关（10）与所述第二开关（20）分别设置于所述DC/DC转换电路（146）的两侧或者都设置于所述DC/DC转换电路（146）与所述负载系统（200）之间，所述DC/DC转换电路（146）包括高压侧开关（30）与低压侧开关（40）和DC/DC转换器（1464），所述电池管理系统电路（144）基于默认规则控制所述第一开关（10）与所述第二开关（20）导通或断开。

6.根据权利要求5所述的高效储能系统架构，其特征在于，所述电池备份单元应用电路（140）还包括辅助电源电路（180）与驱动单元（190），所述驱动单元（190）电性连接所述辅助电源电路（180）和所述电池管理系统电路（144），所述辅助电源电路（180）具有浮置绕组（182）且电性连接所述驱动单元（190）和脉冲宽度调制控制器（1462），所述浮置绕组（182）耦合至所述DC/DC转换电路（146）的次级绕组，以提供电力给所述驱动单元（190），并提供所述第一开关（10）与第二开关（20）电源隔离，使得所述驱动单元（190）基于所述默认规则控制所述第一开关（10）与所述第二开关（20）导通或断开。

7.根据权利要求1所述的高效储能系统架构，其特征在于，所述电池备份单元应用电路（140）还包括至少一电荷泵芯片（50），电性连接所述电池管理系统电路（144），以基于所述电池管理系统电路（144）所监测的所述电池组（110）的状态控制所述第一开关（10）与所述第二开关（20）导通或断开。

8.根据权利要求1所述的高效储能系统架构，其特征在于，所述金属总线板（130）是铜母线板。