CN116599180A - 一种家庭储能系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种家庭储能系统及其控制方法。家庭储能系统包括多个家庭储能装置。每个家庭储能装置包括低压堆叠储能电源和汇流箱。低压堆叠储能电源包括多个并联的电池模组。电池模组包括多个电芯和用于管理电芯的电池状态信息的第一电池管理单元。汇流箱与低压堆叠储能电源连接。汇流箱包括充电电路、放电电路和第二电池管理单元。充电电路和放电电路并联连接；第二电池管理单元用于管理低压堆叠储能电源处于充电状态和/或放电状态。充电电路和放电电路均具有单向性，可以满足低压堆叠储能电源的不同充放电需求，避免低压堆叠储能电源之间出现环流，保证家庭储能系统的安全性。

Description

一种家庭储能系统及其控制方法

技术领域

本申请属于电池储能技术领域，具体涉及一种家庭储能系统及其控制方法。

背景技术

太阳能、风能等自然资源为基础的可再生新能源的发展，极大的缓解了传统能源资源匮乏的困境。但是，太阳能、风能等新能源发电具有间歇性、随机性的缺点。基于储能技术的电源系统可以克服风能、太阳能等新能源发电的缺点，而实现电网安全、稳定的运行。

目前不同种类的家庭(户用)储能系统，正在逐渐增多，并且随着生活水平的不断提高，为了满足更大的用电需求，不少家庭需要并联设置多个储能电源，多个储能电源需要设置在不同的位置(如：不同的房间)并且不同的储能电源具有不同的充放电需求。在不同的储能电源满足不同的充放电需求时，多个储能电源之间很容易存在电压差，从而导致不同的储能电源之间形成环流。即能量从高电压的储能电源流向低电压的储能电源。一旦储能电源之间形成环流，就会对储能电池模组和其他器件造成损坏，甚至引起安全事故。

发明内容

本申请的目的是为了克服现有技术存在的家庭储能系统在满足不同的充放电需求时容易形成环流的缺陷，提供一种家庭储能系统及其控制方法，该家庭储能系统能够通过均具有单向性的充电电路和放电电路，解决家庭储能系统之间由于扩容而带来的环流问题。

为了实现上述目的，本申请提供了一种家庭储能系统，包括多个家庭储能装置；

每个所述家庭储能装置包括：

低压堆叠储能电源，所述低压堆叠储能电源包括多个并联的电池模组，所述电池模组包括多个电芯和第一电池管理单元，所述第一电池管理单元用于管理所述电芯的电池状态信息；

汇流箱，与所述低压堆叠储能电源连接，所述汇流箱包括充电电路、放电电路和第二电池管理单元；所述充电电路和放电电路并联连接，所述充电电路的第一端和所述放电电路的第一端连接至正极母线；所述充电电路的第二端和所述放电电路的第二端连接至所述第二电池管理单元；所述充电电路和所述放电电路均具有单向性；所述第二电池管理单元用于管理所述低压堆叠储能电源处于充电状态和/或放电状态；

其中，所述充电电路包括充电二极管、第一继电器和第三继电器；第一继电器包括第一线圈和第一触点；第三继电器包括第三线圈和第三触点；所述充电二极管的正极连接正极母线，所述充电二极管的负极连接第一触点的一端，所述第一触点的另一端连接至正极母线；所述第三触点连接负极母线；所述第二电池管理单元与所述第一继电器和所述第三继电器分别连接，所述第二电池管理单元用于控制所述第一继电器和/或所述第三继电器的得电和失电；当所述第一继电器和所述第三继电器得电时，所述第一触点和所述第三触点闭合，所述充电电路导通；当所述第一继电器失电时，所述第一触点断开，所述充电电路不导通。

在一个实施例中，所述放电电路包括放电二极管和第二继电器；第二继电器包括第二线圈和第二触点；所述放电二极管的负极连接正极母线，所述放电二极管的正极连接所述第二触点的一端，所述第二触点的另一端连接至正极母线；所述第二电池管理单元与所述第二继电器连接，所述第二电池管理单元用于控制所述第二继电器和/或所述第三继电器的得电和失电；当所述第二继电器和所述第三继电器得电时，所述第二触点和所述第三触点闭合，所述放电电路导通；当所述第二继电器失电时，所述第二触点断开，所述放电电路不导通。

在一个实施例中，每个所述家庭储能装置还包括：第一熔断器、第二熔断器和第三熔断器；

所述第一熔断器设置于所述充电二极管的负极和所述第一触点之间；

所述第二熔断器设置于所述放电二级管的正极和所述第二触点之间；

所述第三熔断器设置于所述负极母线和所述第三触点之间。

在一个实施例中，所述第二电池管理单元包括：电流检测模块，连接至所述第二电池管理单元和所述负极母线之间，用于检测所述家庭储能装置的充放电电流。

在一个实施例中，所述第二电池管理单元包括：断路保护模块，用于保护所述家庭储能装置；

所述断路保护模块包括断路器和分离脱扣；所述断路器包括相互连接的两个切断开关，分别串联设置于所述正极母线线路和负极线路；所述分离脱扣与所述第二电池管理单元连接，并且所述分离脱扣还与所述断路器连接。

在一个实施例中，所述第二电池管理单元包括：通信模块，用于实现与储能变流器、所述低压堆叠储能电源和外部调试设备的通信。

在一个实施例中，所述第二电池管理单元包括：触摸显示单元，设置于所述汇流箱的外表面，用于根据所述第二电池管理单元接收到的所述低压堆叠储能电源的状态信息并进行显示。

在一个实施例中，所述第二电池管理单元包括：供电模块；所示供电模块从母线上取电，并将其转换为24V的直流电压供给所述触摸显示单元。

一种家庭储能系统的控制方法，采用上述任一个实施例所述的家庭储能系统中的任一个或多个所述家庭储能装置实现对用户负载的充放电，其中所述家庭储能系统的充电控制方法包括：

用于充电的所述家庭储能装置中的所述第二电池管理单元控制所述第一继电器和所述第三继电器得电，所述第二继电器失电；所述第一触点和所述第三触点闭合，所述第二触点断开，所述充电电路导通；外部电源通过所述充电电路为用于充电的所述家庭储能装置中的所述低压堆叠储能电源进行充电。

在一个实施例中，所述家庭储能系统的放电控制方法包括：

用于放电的所述家庭储能装置中的所述第二电池管理单元控制所述第二继电器和所述第三继电器得电，所述第一继电器失电；所述第二触点和所述第三触点闭合，所述第一触点断开，所述放电电路导通；外部电源通过所述放电电路为用于放电的所述家庭储能装置中的所述低压堆叠储能电源进行放电。

本申请涉及一种家庭储能系统及其控制方法。家庭储能系统包括多个家庭储能装置。每个家庭储能装置包括低压堆叠储能电源和汇流箱。低压堆叠储能电源包括多个并联的电池模组。电池模组包括多个电芯和用于管理电芯的电池状态信息的第一电池管理单元。汇流箱与低压堆叠储能电源连接。汇流箱包括充电电路、放电电路和第二电池管理单元。充电电路和放电电路并联连接；第二电池管理单元用于管理低压堆叠储能电源处于充电状态和/或放电状态。充电电路和放电电路均具有单向性，可以满足低压堆叠储能电源的不同充放电需求，避免低压堆叠储能电源之间出现环流，保证家庭储能系统的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本申请一个实施例提供的家庭储能系统的电路结构示意图；

图2为本申请一个实施例提供的家庭储能装置的电路结构示意图；

图3为本申请一个实施例提供的汇流箱的具体电路结构示意图；

图4为本申请一个具体实施例提供的家庭储能系统的电路结构示意图；

图5为本申请一个具体实施例提供的家庭储能装置的电路结构示意图。

附图标记说明：

家庭储能系统200：

家庭储能装置100；

低压堆叠储能电源10：电池模组11、电芯111、第一电池管理单元112；

汇流箱20：充电电路21、放电电路22、第三电路23、第二电池管理单元24、触摸显示单元25；

充电二极管211、第一线圈212a、第一触点212b、第一熔断器213；

放电二极管221、第二线圈222a、第二触点222b、第二熔断器223；

第三线圈231a、第三触点231b、第三熔断器232；

第四线圈233a、第四触点233b、预充电阻234；

供电模块241、电流检测模块242、断路保护模块243、通信模块244。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例(包括不同的实施例中所包括的特征之间相互组合形成新的实施例)，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请参阅图1，本申请提供一种家庭储能系统200，包括多个家庭储能装置100。多个家庭储能装置100可以设置在不同位置(如不同的房间)，以满足不同的用电需求。多个家庭储能装置100之间并联连接。

请参阅图2，每个家庭储能装置100包括：低压堆叠储能电源10和与低压堆叠储能电源10连接的汇流箱20。

如图2所示，低压堆叠储能电源10包括多个并联的电池模组11。比如可以设置4-8个并联的电池模组11。低压堆叠储能电源10的总功率可以设置为10kWh、20kWh、35kWh或者50kWh。每个电池模组11可以包括多个电芯111和第一电池管理单元112。第一电池管理单元112可以为低压堆叠储能电源10中的电池管理系统(Battery Management System，简称BMS)。比如一个电池模组11可以包括串联设置的16个电芯111。电芯111可以为液态锂离子电池(LIB)或者聚合物锂离子电池(LIP)。一个电池模组11的额定电压为3.2V×16＝51.2V，电压保护值设置为40V-58.4V。低压堆叠储能电源10可以设置转换开关。通过转换开关来选择具体并联接入几个电池模组11。如果低压堆叠储能电源10中并联接入8个电池模组11，则低压堆叠储能电源10的电流保护值可设置为≤50A。具体的，电池模组11的型号可以选用为:SMT-HESS-L560B、SHCRWI-SI-0005、或者其他特殊或专用的型号。

上述低压堆叠储能电源10用于存储能量，低压堆叠储能电源10可利用多个电池模组11并联，在电压不变的条件下，通过调整并联电池模组11数量的多少，增加或减少一个家庭储能装置100的整体电量存储能力。并且低压堆叠储能电源10便于安装维护，降低成本。将光伏、电网或发电机等多余电量存储到低压堆叠储能电源10当中，有效降低电力使用成本，缓解电力高峰期使用压力。

第一电池管理单元112用于管理电芯111的电池状态信息。电池状态信息包括电芯电压、电芯电流、电芯温度、电芯功率、电芯SOC值等。具体的，第一电池管理单元112可以包括主控模块、状态采集模块、运行监测模块、预充模块、存储模块、均衡模块、通信模块和唤醒模块。第一电池管理单元112中的各个模块可以均集成在同一块PCB板子上，一方面节约硬件设备，另一方面提高了空间利用率。状态采集模块用于采集电芯的电流、电压、功率、温度等的状态信息。运行监测模块用于运行监测电芯的运行状态。预充模块用于控制执行电芯111的充放电策略。存储模块用于各种数据的存储，比如，存储状态采集模块收集的状态信息、存储储能变流器(PCS)的指令等等。均衡模块用于均衡电芯111的实际电压和输出电压。唤醒模块用于设置电芯111的唤醒时间。通信模块用于实现电池模组11与汇流箱20中第二电池管理单元24之间的数据通信。并且其通讯方式可以通过CAN通信或者485通信实现，提高了系统的兼容性。

请参阅图3，一个实施例中，汇流箱20包括充电电路21、放电电路22和第二电池管理单元24(可以为汇流箱20中的电池管理系统(Battery Management System，简称BMS)和第三电路23。充电电路21和放电电路22并联连接，充电电路21和放电电路22的第一端连接至正极母线。充电电路21和放电电路22的第二端连接至第二电池管理单元24。第二电池管理单元24用于管理低压堆叠储能电源10处于充电状态和/或放电状态。汇流箱20中的第二电池管理单元24控制对低压堆叠储能电源10进行充电和放电。在充电状态下，充电电路21和第三电路23构成闭合充电回路，用于向低压堆叠储能电源10充电。在放电状态下，放电电路22和第三电路23构成闭合放电回路，用于将低压堆叠储能电源10中储存的电量放出。

本实施例中，充电电路21和放电电路22均具有单向性，即单向导电性。在多个并联的家庭储能装置100中的低压堆叠储能电源10存在不同的荷电状态时，若打开第一个家庭储能装置100向家庭负载进行放电，其放电电流并不会影响其他家庭储能装置100中的低压堆叠储能电源10。同理，若打开第一个家庭储能装置100通过外部电源进行充电，其充电电流并不会影响其他家庭储能装置100中的低压堆叠储能电源10。以此防止各个家庭储能装置100之间形成环流，解决家庭储能系统200内，由于扩容而带来的环流问题，保证家庭储能系统的安全性。

在一个实施例中，充电电路21包括充电二极管211、第一继电器(包括第一线圈212a和第一触点212b)和第三继电器(包括第三线圈231a和第三触点231b)。充电二极管211的正极连接正极母线，充电二极管211的负极连接第一触点212b的一端，第一触点212b的另一端连接至正极母线。第三触点231b连接负极母线。第二电池管理单元24与第一线圈212a和第三线圈231a分别连接，第二电池管理单元24用于控制第一线圈212a和/或第三线圈231a的得电和失电。当第一线圈212a和第三线圈231a得电时，第一触点212b和第三触点231b闭合，充电电路21导通。当第一线圈212a失电时，第一触点212b断开，充电电路21不导通。

在一个实施例中，放电电路22包括放电二极管221、第二继电器(包括第二线圈222a和第二触点222b)和第三继电器(包括第三线圈231a和第三触点231b)。放电二极管221的负极连接正极母线，放电二极管221的正极连接第二触点222b的一端，第二触点222b的另一端连接至正极母线。第三触点231b连接负极母线。第二电池管理单元24与第二线圈222a和第三线圈231a分别连接，第二电池管理单元24用于控制第二线圈222a和/或第三线圈231a的得电和失电。当第二线圈222a和第三线圈231a得电时，第二触点222b和第三触点231b闭合，放电电路22导通。当第二线圈222a失电时，第二触点222b断开，放电电路22不导通。

上述两个实施例中，分别通过充电二极管211实现充电电路21的单向导电性；通过放电二极管221实现放电电路22的单向导电性。并且通过第二电池管理单元24对第一继电器、第二继电器和第三继电器的控制实现了充电电路21和放电电路22的闭合和断开。上述结构使得汇流箱20的构造简单，可操作性强。

在一个实施例中，每个家庭储能装置100还包括：第一熔断器213、第二熔断器223和第三熔断器232。第一熔断器213设置于充电二极管211的负极和第一触点212b之间，用于在必要时将充电回路21断开。第二熔断器223设置于放电二级管的正极和第二触点222b之间，用于在必要时将放电回路22断开。第三熔断器232设置于负极母线和第三触点231b之间，用于在必要时将充电回路21或放电回路22断开。

本实施例中，三个熔断器的设置升级了汇流箱20的保护策略，使得低压堆叠储能电源10的充放电过程变得更安全。

在一个实施例中，第二电池管理单元24包括：电流检测模块242，连接至第二电池管理单元24和负极母线之间。电流检测模块242用于检测家庭储能装置100的充放电电流。电流检测模块242可以为霍尔传感器，具体连接方式设置为：通过第二电池管理单元24为霍尔传感器供电。霍尔传感器中的霍尔芯片串联至负极母线。第二电池管理单元24通过霍尔传感器实时获取家庭储能装置100的充放电电流。

本实施例中，电流检测模块242的设置可以更精确的获得低压堆叠储能电源10中电池模组11的各种状态信息。

在一个实施例中，第二电池管理单元24包括：断路保护模块243，用于保护家庭储能装置100。当家庭储能装置100的出现过流、过压、温度升高等故障时，断路保护模块243可以及时断开电路，避免家庭储能装置100受损。

断路保护模块243包括断路器和分离脱扣。断路器包括相互连接的两个切断开关，分别串联设置于正极母线线路和负极线路。分离脱扣与第二电池管理单元24连接，并且分离脱扣还与断路器连接。

本实施例中，断路保护模块243具有二级保护功能。第一级保护：分离脱扣由第二电池管理单元24进行软件控制，当电流检测模块242检测到家庭储能装置100的充放电电流出现异常时，可及时由第二电池管理单元24对分离脱扣进行控制(使得断路器将电路断开，此时断路器是被动断开的)，实现更精准的一级保护。当分离脱扣及其控制出现异常时，还可以由断路器主动进行过流保护。

第二级保护：断路器协助实施电路的过载保护。断路器的两个断路开关分别设置于正极母线和负极母线中。当家庭储能装置100的充放电电流出现异常时，第一电池管理单元112可通过通信模块将电池模组11的状态信息传递给第二电池管理单元24。当家庭储能装置100的充放电电流出现异常时，第二电池管理单元24也可通过电流检测模块242检测当前多个电池模组11的状态信息。第二电池管理单元24可根据收集来的信息控制断路器的接通或断开，以控制充电电路21和/或放电电路22的接通或断开。

本实施例中，断路保护模块243的设置可有效保护家庭储能电源系统200，提高用电安全性，避免发生火灾。断路器和分离脱扣的设置大大提升了家庭储能电源系统200的安全性。

在一个实施例中，第二电池管理单元24包括：通信模块244，用于实现与储能变流器(PCS)、低压堆叠储能电源10和外部调试设备的通信。

本实施例中，通信模块244可以设置CAN通信接口、和/或485通信接口、和/或无线通信(wifi通信)模块。若通信模块244设置为无线通信(wifi通信)模块，则可用于接收低压堆叠储能电源10的状态信息，并发送至云端进行存储。其中，无线通信(wifi通信)模块传输的信息包括低压堆叠储能电源10中多个电池模组11的状态信息(便于使用者在手机或其他智能终端上查看并设置电池模组11的充放电策略)和定位信息(用于防盗，即每个电池模组11均有唯一的地址进行分配)。本实施例中，家庭储能系统200可以通过手机或其他智能终端上的APP客户终端来调整低压堆叠储能电源10的充放电状态。在一个实施例中，汇流箱20还包括：云端存储模块。用户通过手机或其他智能设备的APP客户终端可以访问该云端存储模块的内容(如电池模组11的状态信息、整体电压、电量等信息)。

在一个实施例中，第二电池管理单元24包括：触摸显示单元25。触摸显示单元25设置于汇流箱20的外表面，用于根据第二电池管理单元24接收到的低压堆叠储能电源10的状态信息并进行显示。

触摸显示单元25可包括：荷电状态指示灯，设置于汇流箱20的外表面，用于根据接收到的电池模组11的状态信息，对多个电池模组11的荷电状态进行显示。将电池模组11的荷电状态(SOC)显示在汇流箱20的面板上。如图3所示的荷电状态指示灯包括LED1-5，用于显示0％，20％，40％，60％，80％，100％的电量，该电量状态用于指示低压堆叠储能电源10中多个电池模组11的荷电状态。荷电状态(SOC，State of charge)，用来反映电池的剩余容量，其数值上定义为剩余容量占电池容量的比值，常用百分数表示。其取值范围为0-1，当SOC＝0时表示电池放电完全，当SOC＝1时表示电池完全充满。

本实施例中，还包括设置在汇流箱20外部面板上的触摸显示单元25。通过触摸显示单元25中的荷电状态指示灯将低压堆叠储能电源10的荷电状态在汇流箱20的外表面显示出来，便于使用者随时查看。

在一个实施例中，第二电池管理单元24包括：供电模块241。供电模块241从母线上取电，并将其转换为24V的直流电压供给触摸显示单元25。

本申请还提供一种家庭储能系统200的控制方法，采用上述任一个实施例中的家庭储能系统200中的任一个或多个家庭储能装置100实现对用户负载的充放电。其中家庭储能系统200的充电控制方法包括：

用户确定用于充电或用于放电的一个或多个家庭储能装置100。

用于充电的家庭储能装置100中的第二电池管理单元24控制第一继电器和第三继电器得电，第二继电器失电。第一触点212b和第三触点231b闭合，第二触点222b断开，充电电路21导通。外部电源通过充电电路21为用于充电的家庭储能装置100中的低压堆叠储能电源10进行充电。

本步骤中，当家庭储能系统200中各家庭储能装置100进行充电时，由第二电池管理单元控制第二线圈失电，第二触点断开。第一线圈和第三线圈得电，第一触点和第三触点闭合，此时外部电源通过充电电路21为相应的家庭储能装置100充电，由于充电电路中的充电二极管的单向导电性，此时电流只进不出。防止在不同的家庭储能装置100之间形成环流。

在一个实施例中，家庭储能系统200的放电控制方法包括：

用于放电的家庭储能装置100中的第二电池管理单元24控制第二继电器和第三继电器得电，第一继电器失电。第二触点222b和第三触点231b闭合，第一触点212b断开，放电电路22导通。外部电源通过放电电路22为用于放电的家庭储能装置100中的低压堆叠储能电源10进行放电。

本步骤中，当家庭储能系统200中各家庭储能装置100时，由第二电池管理单元控制第一线圈失电，第一触点断开。第二线圈和第三线圈得电，第二触点和第三触点闭合，此时外部电源通过放电电路22为相应的家庭储能装置100放电，由于放电二极管的单向导电性，此时电流只出不进，防止在不同的家庭储能装置100之间形成环流。

在一个实施例中，如图1所示外部电源可以包括发电机系统、国家电网系统、光伏发电系统等(其他新能源发电系统)。外部电源通过储能变流器(PCS)连接家庭储能系统200。

本申请提供的家庭储能系统200应用在家庭用电系统中，具有多能互补、削峰填谷、电量回馈的优点，且以储能电池作为用户负载的备用电源，实现用户负载无间断供电。并且，家庭储能系统200中的电池管理体系简单、成本低、在线运行率高。由于各个家庭储能装置100中的充电电路21和放电电路22均具有单向性，可以满足低压堆叠储能电源10的不同充放电需求，避免低压堆叠储能电源10之间出现环流，保证家庭储能系统200的安全性。

请参阅图4和图5，在本申请一个具体实施例中，家庭储能系统200包括多个家庭储能装置100。每个家庭储能装置100包括：低压堆叠储能电源10和与低压堆叠储能电源10连接的汇流箱20。每套低压堆叠储能电源10的额定电压为51.2V，额定能量为20.48KWh。低压堆叠式的家庭储能装置100与逆变器或者外部直流电源连接。具体的，低压堆叠式的家庭储能装置100可由多套低压堆叠储能电源10并联于直流母线，最终与逆变器直流端或外部电源控制器直流连接。由逆变器执行充放电功能，对并联于母线的每套低压堆叠储能电源10进行充电或放电操作。逆变器外部可以接入光伏系统、电网、柴油发电机或负载等(如图4中左上角所示可将光伏系统、电网、柴油发电机和负载分别连接在家庭储能系统200外部的1、2、3和4)，还可根据逆变器充放电策略进行削峰填谷模式的应用。

如图4所示，低压堆叠储能电源10用于存储电能，每套低压堆叠储能电源10可以包括8台并联设置的电池模组(图4中仅示意出8个电池模组，实际上是并联设置的)。每个电池模组包括16串电芯，每套低压堆叠储能电源10的总电压为51.1V，总电量为20.48KWh。

第一电池管理单元(112图未示，系统管理单元BMS)负责对整套低压堆叠储能电源10的电压、电流、温度、均衡压差等信息处理、控制接触器和继电器通断，并与逆变器、电池模组11通讯。

充电二极管211和放电二极管221负责充放电电流的正向导通，充电电路(21图未标注)和放电电路(22图未标注)具有单向导电性。

第一继电器KM1(包括第一线圈212a和第一触点212b)的接触与否，以及，第三继电器KM3(包括第三线圈231a和第三触点231b)的接触与否，用于控制充电电路21的通断。

第二继电器KM2(包括第二线圈222a和第二触点222b)的接触与否，以及，第三线圈231a和第三触点231b的接触与否，用于控制放电电路22的通断。

本具体实施例中还包括，预充电路。预充电路包括预充电阻234和预充继电器KM4(包括第四线圈233a和第四触点233b)。第四线圈233a和第四触点233b的接触与否，用于控制预充回路的通断。当预充电压达到总电压的70％时，预充继电器KM4断开(第四线圈233a和第四触点233b断开)。预充电阻234用于分担预充回路的电压。

如图5所示，本具体实施例中还包括：断路器QF，用于控制主电路闭合通断，以及负责主电路的过流保护、过载保护。本具体实施例中还包括：熔断器FU，用于负责主电路的过流保护、过载保护。

具体的，充电电路工作时接入元件包括：外部电源或逆变器、充电二极管211、第一线圈212a、第一触点212b、断路器QF、熔断器FU、电池模组11、第三线圈231a和第三触点231b。

具体的，放电电路工作时接入元件包括：外部电源或逆变器、放电二极管221、第二线圈222a、第二触点222b、断路器QF、熔断器FU、电池模组11、第三线圈231a和第三触点231b。

当低压堆叠家庭储能系统上电瞬间，相当于瞬间短路，为了降低瞬间短路带来的损坏，采用预充电路，起到软启动的作用。具体的，预充电路工作时接入元件包括：预充电阻234、第四线圈233a、第四触点233b、断路器QF、熔断器FU、电池模组11、第三线圈231a和第三触点231b。

如图5所示家庭储能系统200的控制方法:

充放电前的预充过程：当低压堆叠储能电源10的直流端闭合时，逆变器或外部电源控制器前端都有较大的电容C。在冷态启动时，较大的电容C上无电荷或只有很低的残留电压，在接通瞬间，电压由0V瞬间增大到电池模组实际电压(如51.2V)，形成类似于短路的大电流，此时第一继电器KM1、第二继电器KM2或第三继电器KM3断开，预充继电器KM4闭合。预充电电路在这里起到了限制电源接通瞬间对电容器充电电流的作用。当预充电电路工作时，负载电容C上的电压VC越来越高(预充电电流Ip越来越小)，当接近电池模组电压VB时，切断预充电继电器KM4，不再有大电流冲击，保护了主电路不受损坏。进而可对低压堆叠式的家庭储能装置100进行充放电。

当低压堆叠式的家庭储能装置100进行充电时，第二电池管理单元24控制第一继电器KM1线圈得电，第二电池管理单元24控制第三继电器KM3线圈得电，第一继电器KM1主触点闭合，第三继电器KM3主触点闭合，充电回路闭合，此时逆变器或外部电源控制器通过充电支路对低压堆叠储能电源10进行充电，并通过各充电支路上的充电二极管，防止各个低压堆叠式的家庭储能装置100之间形成环流。

当低压堆叠式的家庭储能装置100进行充电完成时，第二电池管理单元24控制第一继电器KM1线圈失电，第二电池管理单元24控制第三继电器KM3线圈失电，第一继电器KM1主触点断开，第三继电器KM3主触点断开，充电回路断开。并通过各放电支路上的充电二极管、放电二极管，防止各个低压堆叠式的家庭储能装置100之间在搁置或者静止条件下形成环流。

当低压堆叠式的家庭储能装置100进行放电时，第二电池管理单元24控制第二继电器KM2线圈得电，第二电池管理单元24控制第三继电器KM3线圈得电，主正接触器KM2主触点闭合，主负接触器KM3主触点闭合，放电回路闭合，此时逆变器或外部电源控制器通过充电支路对低压堆叠储能电源10进行放电，并通过各放电支路上的放电二极管，防止各个低压堆叠式的家庭储能装置100之间形成环流。

当低压堆叠式的家庭储能装置100进行放电完成时，第二电池管理单元24控制第二继电器KM2线圈失电，第二电池管理单元24控制第三继电器KM3线圈失电，第二继电器KM2主触点断开，第三继电器KM3主触点断开，放电回路断开。并通过各充放电支路上的充电二极管、放电二极管，防止各个低压堆叠式的家庭储能装置100之间在搁置或者静止条件下形成环流。

本技术领域技术人员可以理解，本发明中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。进一步地，具有本发明中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。进一步地，现有技术中的具有与本发明中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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。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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

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，可以具体状况理解上述术语在本发明中的具体含义。在本说明书的描述中，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。

应该理解的是，虽然附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，附图的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种家庭储能系统，其特征在于，包括多个家庭储能装置；

每个所述家庭储能装置包括：

低压堆叠储能电源，所述低压堆叠储能电源包括多个并联的电池模组，所述电池模组包括多个电芯和第一电池管理单元，所述第一电池管理单元用于管理所述电芯的电池状态信息；

汇流箱，与所述低压堆叠储能电源连接，所述汇流箱包括充电电路、放电电路和第二电池管理单元；所述充电电路和放电电路并联连接，所述充电电路的第一端和所述放电电路的第一端连接至正极母线；所述充电电路的第二端和所述放电电路的第二端连接至所述第二电池管理单元；所述充电电路和所述放电电路均具有单向性；所述第二电池管理单元用于管理所述低压堆叠储能电源处于充电状态和/或放电状态；

其中，所述充电电路包括充电二极管、第一继电器和第三继电器；第一继电器包括第一线圈和第一触点；第三继电器包括第三线圈和第三触点；所述充电二极管的正极连接正极母线，所述充电二极管的负极连接第一触点的一端，所述第一触点的另一端连接至正极母线；所述第三触点连接负极母线；所述第二电池管理单元与所述第一继电器和所述第三继电器分别连接，所述第二电池管理单元用于控制所述第一继电器和/或所述第三继电器的得电和失电；当所述第一继电器和所述第三继电器得电时，所述第一触点和所述第三触点闭合，所述充电电路导通；当所述第一继电器失电时，所述第一触点断开，所述充电电路不导通。

2.根据权利要求1所述的家庭储能系统，其特征在于，所述放电电路包括放电二极管和第二继电器；第二继电器包括第二线圈和第二触点；所述放电二极管的负极连接正极母线，所述放电二极管的正极连接所述第二触点的一端，所述第二触点的另一端连接至正极母线；所述第二电池管理单元与所述第二继电器连接，所述第二电池管理单元用于控制所述第二继电器和/或所述第三继电器的得电和失电；当所述第二继电器和所述第三继电器得电时，所述第二触点和所述第三触点闭合，所述放电电路导通；当所述第二继电器失电时，所述第二触点断开，所述放电电路不导通。

3.根据权利要求2所述的家庭储能系统，其特征在于，每个所述家庭储能装置还包括：第一熔断器、第二熔断器和第三熔断器；

所述第一熔断器设置于所述充电二极管的负极和所述第一触点之间；

所述第二熔断器设置于所述放电二级管的正极和所述第二触点之间；

所述第三熔断器设置于所述负极母线和所述第三触点之间。

4.根据权利要求2所述的家庭储能系统，其特征在于，所述第二电池管理单元包括：电流检测模块，连接至所述第二电池管理单元和所述负极母线之间，用于检测所述家庭储能装置的充放电电流。

5.根据权利要求2所述的家庭储能系统，其特征在于，所述第二电池管理单元包括：断路保护模块，用于保护所述家庭储能装置；

所述断路保护模块包括断路器和分离脱扣；所述断路器包括相互连接的两个切断开关，分别串联设置于所述正极母线线路和负极线路；所述分离脱扣与所述第二电池管理单元连接，并且所述分离脱扣还与所述断路器连接。

6.根据权利要求2所述的家庭储能系统，其特征在于，所述第二电池管理单元包括：通信模块，用于实现与储能变流器、所述低压堆叠储能电源和外部调试设备的通信。

7.根据权利要求2所述的家庭储能系统，其特征在于，所述第二电池管理单元包括：触摸显示单元，设置于所述汇流箱的外表面，用于根据所述第二电池管理单元接收到的所述低压堆叠储能电源的状态信息并进行显示。

8.根据权利要求7所述的家庭储能系统，其特征在于，所述第二电池管理单元包括：供电模块；所示供电模块从母线上取电，并将其转换为24V的直流电压供给所述触摸显示单元。

9.一种家庭储能系统的控制方法，其特征在于，采用上述权利要求2中所述的家庭储能系统中的任一个或多个所述家庭储能装置实现对用户负载的充放电，其中所述家庭储能系统的充电控制方法包括：

用于充电的所述家庭储能装置中的所述第二电池管理单元控制所述第一继电器和所述第三继电器得电，所述第二继电器失电；所述第一触点和所述第三触点闭合，所述第二触点断开，所述充电电路导通；外部电源通过所述充电电路为用于充电的所述家庭储能装置中的所述低压堆叠储能电源进行充电。

10.根据权利要求9所述的家庭储能系统的控制方法，其特征在于，所述家庭储能系统的放电控制方法包括：

用于放电的所述家庭储能装置中的所述第二电池管理单元控制所述第二继电器和所述第三继电器得电，所述第一继电器失电；所述第二触点和所述第三触点闭合，所述第一触点断开，所述放电电路导通；外部电源通过所述放电电路为用于放电的所述家庭储能装置中的所述低压堆叠储能电源进行放电。