CN116780732B - 一种储能电池多功能充电系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请属于储能电池的技术领域，公开了一种储能电池多功能充电系统及方法，包括：逆变充电单元、电池单元、光能充电单元、变压充电单元、稳压单元和主控单元；相较于现有技术，本申请将逆变充电单元、光能充电单元和变压充电单元集成在同一电路系统内，使本申请的系统兼具逆变器、光伏充电器和变压器的功能，具有更高的普适性；并且，主控单元能够根据实际接入充电电源的情况，选择对应的充电单元通断，降低多个充电单元同时工作的可能性，以降低电池单元外围充电单元的负荷，以减少电能传输的损耗，从而提高了储能电池的充电效率。

Description

一种储能电池多功能充电系统及方法

技术领域

本申请属于储能电池的技术领域，尤其是涉及一种储能电池多功能充电系统及方法。

背景技术

储能电池是一种电能存储元件，其广泛运用于太阳能储电、风能储电、机械能储电、新能源汽车储电等领域；一般情况下，储能电池的充电输入功率越高，其充电效率越高，但是超出储能电池最大承载功率时，其充电效率不再受充电输入功率影响，而温度(0摄氏度以上)与储能电池的充电效率呈负相关的关系。

现有的储能电池大多由于外围的充电单元受到限制，导致现有的储能电池外围充电单元的充电模式单一，如果将储能电池应用于不同领域的储能通常需要接入新的外围充电单元(例如，变压器、稳压器、逆变器等)，以达到储能电池的充电标准；并且，在部分充电情况下，由于储能电池会同时接入多个不同类型的充电端(例如安装储能电池的装置本身设置有太阳能板，并于阳光下接入市电充电)，因此会加大储能电池外围充电单元的负荷，使外围充电单元加速发热，导致其外围充电单元阻值上升，增大电能传输的损耗，影响储能电池的充电效率。

因此，现有的储能电池外围的充电单元存在充电效率较低的问题。

发明内容

本申请提供一种储能电池多功能充电系统及方法，用于解决现有的储能电池充电效率较低的问题。

本申请的发明目的一采用如下技术方案实现：

一种储能电池多功能充电系统，包括：逆变充电单元、电池单元、光能充电单元、变压充电单元、稳压单元和主控单元；

所述逆变充电单元电连接于所述电池单元，用于将外接的交流电源的交流电转化为直流电，并输送至所述电池单元；

所述光能充电单元电连接于所述电池单元，用于将外接的光伏电源的光伏电能输送至所述电池单元；

所述变压充电单元通过所述光能充电单元电连接于所述电池单元，用于将外接的直流电源的发出的直流电进行变压后通过所述光能充电单元的共用回路输送至所述电池单元；

所述稳压单元分别电连接于所述主控单元、所述光能充电单元、所述逆变充电单元和所述变压充电单元，用于在所述光能充电单元、所述逆变充电单元和所述变压充电单元中的至少一个对所述电池单元进行充电时，对所述主控单元进行稳压；

所述主控单元电连接于所述逆变充电单元，以通断所述逆变充电单元对所述电池单元供电的回路；所述主控单元电连接于所述光能充电单元，以通断所述光能充电单元对所述电池单元供电的回路；所述主控单元电连接于所述变压充电单元，以通断所述变压充电单元对所述电池单元供电的回路。

通过上述技术方案，电池单元用于存储电能；逆变充电单元用于在外接交流电源时，将交流电转化为直流电，并将直流电提供给电池单元充电；光能充电单元用于在外接光伏电源时，将光伏电能提供给电池单元充电；变压充电单元用于将外接的直流电源发出的直流电进行变压，以达到电池单元的充电电压，并将达到充电要求的直流电提供给电池单元充电；其中，变压充电单元与光能充电单元共用充电回路，用于减少输电线路和电子元件的铺设，以节约本申请充电系统的生产成本；当光能充电单元、逆变充电单元和变压充电单元中的一个或者多个单元接入对应的电源，以对电池单元充电时，接入的电源还对稳压单元供电，稳压单元为主控单元提供稳定的电压，使主控单元能够稳定工作；主控单元分别电连接于逆变充电单元、光能充电单元和变压充电单元，用于通断对应的充电单元对电池单元充电的回路，以切换多种充电模式；相较于现有技术，本申请将逆变充电单元、光能充电单元和变压充电单元集成在同一电路系统内，使本申请的系统将电池单元应用于不同领域的储能时无需接入新的外围充电单元进行充电，具有更高的普适性；并且，主控单元能够根据实际接入的充电电源的情况，选择对应的充电单元通断，降低多个充电单元同时工作的可能性，以降低电池单元外围本申请系统的负荷，降低本申请系统因温度上升而内阻上升的可能性，从而减少电能传输的损耗，以达到提高储能电池的充电效率的效果。

本申请进一步设置为：所述主控单元包括主控芯片U1、MOS管Q1、光电耦合器U2、光电耦合器U6、通讯端口URAT3、多个保护电阻和多个滤波电容；所述主控芯片U1采用MXTX6306_48LQFP芯片，所述光电耦合器U2和光电耦合器U6型号采用PS2701-1，所述光电耦合器U2的第一引脚通过对应的保护电阻连接有端口MCU1+5.0V，所述光电耦合器U2的第二引脚连接所述主控芯片U1的第十一引脚，所述光电耦合器U2的第四引脚连接所述通讯端口URAT3的接地引脚，所述光电耦合器U2的第三引脚连接所述通讯端口URAT3的数据接收引脚；所述光电耦合器U6的第一引脚连接所述通讯端口URAT3的供电引脚，所述光电耦合器U6的第二引脚通过对应的保护电阻连接所述通讯端口URAT3的数据发送引脚，所述光电耦合器U6的第三引脚接地，所述光电耦合器U6的第四引脚连接所述主控芯片U1的第十二引脚；所述MOS管Q1的漏极连接所述主控芯片U1的第十引脚，所述MOS管Q1的源极接地，所述MOS管Q1的栅极通过对应的保护电阻后接地，所述MOS管Q1的栅极通过对应的保护电阻后连接主控芯片U1的第十二引脚；所述主控芯片U1的多个引脚分别连接对应的保护电阻和滤波电容。

通过上述技术方案，主控芯片U1的型号为MXTX6306_48LQFP，主控芯片U1是基于Arm Cortex-M0+内核的32位微控制器，具有高性能、低功耗等优点；通讯端口URAT3用于外接通讯终端，以实现通讯终端和主控芯片U1的通讯；光电耦合器U2的第一引脚通过对应的保护电阻连接有端口MCU1+5.0V，光电耦合器U2的第二引脚连接主控芯片U1的第十一引脚，光电耦合器U2的第四引脚连接通讯端口URAT3的接地引脚，光电耦合器U2的第三引脚连接通讯端口URAT3的数据接收引脚，使主控芯片U1能够通过光电耦合器U2接收外部通讯终端的信号；光电耦合器U6的第一引脚连接通讯端口URAT3的供电引脚，光电耦合器U6的第二引脚通过对应的保护电阻连接通讯端口URAT3的数据发送引脚，光电耦合器U6的第三引脚接地，光电耦合器U6的第四引脚连接主控芯片U1的第十二引脚，使主控芯片U1能够通过光电耦合器U6向通讯终端读取的数字信号；MOS管Q1用于检测光电耦合器U6的工作状态；主控芯片U1的引脚分别连接有对应的保护电阻，这些保护电阻起到限流的作用，从而降低主控芯片U1接入的瞬态电流过大而烧坏的可能性；主控芯片U1的引脚分别连接有对应的滤波电容，以抑制除主控芯片U1周边的杂波信号，使主控芯片U1各个引脚的收发信号平滑且稳定。

本申请进一步设置为：所述逆变充电单元包括第九MOS管Q9、第十MOS管Q10、第十一MOS管Q11、第十二MOS管Q12、第十三MOS管Q13、稳压二极管ZD6、稳压二极管ZD9、电阻R26、电阻R27、电阻R31、电阻R32、电阻R33、电阻R34和电容C68，所述第九MOS管Q9的漏极连接有交流接入端口AC-DC/+，所述第九MOS管Q9的源极连接第十MOS管Q10的源极，所述第九MOS管的栅极连接所述第十MOS管Q10的栅极，所述第十MOS管Q10的漏极连接所述电池单元的充电端口B+，所述第十一MOS管Q11的漏极连接所述第九MOS管的漏极，所述第十一MOS管Q11的源极连接所述第十二MOS管Q12的源极，所述第十一MOS管Q11的栅极连接所述第十二MOS管Q12的栅极，所述第十二MOS管Q12的漏极连接所述电池单元的充电端口B+，所述稳压二极管ZD6D正极连接所述第九MOS管的栅极和所述第十一MOS管Q11的栅极，所述稳压二极管ZD6的负极连接第九MOS管的源极和所述第十一MOS管Q11的源极，所述第九MOS管源极连接所述第十一MOS管Q11的源极，所述电阻R31的一端连接所述第十一MOS管Q11的源极，另一端连接所述稳压二极管ZD6的正极，所述电阻R32的一端连接所述稳压二极管ZD6的正极，另一端连接第十三MOS管Q13的漏极，所述第十三MOS管Q13的源极连接有交流接入端口AC-DC/-，所述第十三MOS管Q13的源极接地，所述第十三MOS管Q13的栅极串联电阻R34后连接所述主控芯片U1的第三十八引脚CH_MOS_EN，所述电阻R26的一端连接所述第九MOS管的漏极，另一端串联电阻R28后连接所述主控芯片U1的第二引脚AC/DC-VDC，所述电阻R27的一端连接交流接入端口AC-DC/-，另一端串联电阻R28后连接所述主控芯片U1的第二引脚AC/DC-VDC，所述稳压二极管ZD9的正极连接交流接入端口AC-DC/-，所述稳压二极管ZD9的负极连接所述主控芯片U1的第二引脚AC/DC-VDC；所述电阻R33的一端连接所述第十三MOS管Q13的栅极，另一端接地；所述电容C68的一端连接所述主控芯片U1的第二引脚AC/DC-VDC，另一端接地。

通过上述技术方案，第九MOS管Q9、第十MOS管Q10、第十一MOS管Q11、第十二MOS管Q12之间通过上述连接关系，实现了将交流电源的交流电转化为直流电的效果，其中，稳压二极管ZD6和稳压二极管ZD9用于稳定逆变充电单元输出的直流电的电压波形，使逆变充电单元输出直流电的电压波形趋于平滑，从而使电池单元能够在稳定的电压下进行充电，以降低突变电压或者浪涌电流损坏电池单元的可能性；其中，第十三MOS管Q13的栅极串联电阻R34后连接主控芯片U1的第三十八引脚CH_MOS_EN，使第十三MOS管Q13受主控芯片U1的第三十八引脚控制；当主控芯片U1的第三十八引脚置高电平时，第十三MOS管Q13导通，以接通逆变充电单元对电池单元供电的回路；当主控芯片U1的第三十八引脚置低电平时，第十三MOS管Q13截止，以断开逆变充电单元对电池单元供电的回路。

本申请进一步设置为：还包括温度检测单元，所述温度检测单元电连接于所述主控单元，所述温度检测单元用于将温度检测信号发送至所述主控单元，以在所述温度检测信号超出对应的阈值时，所述主控单元断开各充电单元给所述电池单元供电的回路。

通过上述技术方案，温度检测单元用于检测本申请系统运行时的温度，并将温度检测信号发送给主控单元，当温度检测信号超出对应的阈值时，主控单元断开各充电单元，使各充电单元停止向电池单元提供电能充电，以降低电池单元在高温环境下充电而爆炸的可能性，从而提高了本申请系统的安全性。

本申请进一步设置为：还包括电压采样单元，所述电压采样单元电连接于所述主控单元，所述电压采样单元用于将采样电压发送至所述主控单元，以在所述采样电压超出对应的阈值时，所述主控单元断开各充电单元给所述电池单元供电的回路。

通过上述技术方案，电压采样单元用于获取电池单元的充电时的采样电压，并将采样电压发送给主控单元，主控单元将采样电压和对应的阈值进行比对，若采样电压超出对应的阈值，则断开各充电单元给电池单元供电的回路，使电池单元在稳定的电压下充电，以降低电压过高而导致电池单元烧毁的可能性，进一步提高了本申请系统的安全性。

本申请进一步设置为：还包括过流保护单元，所述过流保护单元电连接于所述主控单元，所述过流保护单元用于将采样电流发送至所述主控单元，以在所述采样电流超出对应的阈值时，所述主控单元断开各充电单元给所述电池单元供电的回路。

通过上述技术方案，过流保护单元用于获取电池单元充电时的采样电流，并将采样电流发送至主控单元，在采样电流超出电流阈值时，主控单元及时断开各充电单元对电池单元充电的回路，以降低电池单元因充电电流过大而烧坏的可能性，进一步提高了本申请系统的安全性。

本申请的发明目的二采用如下技术方案实现：

一种储能电池多功能充电方法，应用于上述一种储能电池多功能充电系统，所述方法包括：基于交流电源接入信号、直流电源接入信号和光伏电源接入信号，选择充电模式；

获取对应充电模式的电流采样信号、电压采样信号和温度检测信号，若所述电流采样信号、所述电压采样信号和所述温度检测信号中的任一项超出对应的阈值，关断各充电单元或切换其他充电模式；

基于所述电流采样信号和所述电压采样信号，计算得到充电功率；

获取所述电池单元的当前电量和最大积蓄量，基于所述充电功率，预测充电耗时。

通过上述技术方案，通过获取交流电源接入信号、直流电源接入信号和光伏电源接入信号，选择对应的充电模式，以降低交流电源、直流电源和光伏电源同时给电池单元充电而导致电池单元外围的充电单元负荷过大的可能性；在确定好充电模式后，获取电流采样信号、电压采样信号和温度检测信号，当电流采样信号、电压采样信号和温度检测信号中任意一项超出其对应的阈值时，及时断开所有充电单元，以满足电池单元的充电指标，降低电池单元烧坏的可能性；同时，根据电流采样信号和电压采样信号计算得到充电功率，用于计量充电速率，再获取电池单元的当前电量和最大积蓄量，预测得到充电耗时，以实现对电池单元储能情况和充电情况的监控；相较于现有技术，本申请的方法能够根据各电源接入信号自动选择对应的充电模式，以降低电池单元外围充电单元的负荷，减少电能传输的损耗，以达到提高储能电池的充电效率的效果。

本申请进一步设置为：充电模式包括第一充电模式、第二充电模式、第三充电模式和第四充电模式，所述基于交流电源接入信号、直流电源接入信号和光伏电源接入信号，选择充电模式包括：

若接收到交流电源接入信号，选择第一充电模式；

若仅接收到直流电源接入信号，选择第二充电模式；

若仅接收到光伏电源接入信号，选择第三充电模式；

若同时接收到直流电源接入信号和光伏电源接入信号，选择第四充电模式。

通过上述技术方案，第一充电模式仅由交流电源通过逆变充电单元对电池单元进行充电；第二充电模式仅由直流电源通过变压充电单元对电池单元进行充电；第三充电模式仅由光伏电源通过光能充电单元对电池单元进行充电；第一充电模式具有最高优先级，只要交流电源接入，均采用第一充电模式，以降低多种电源同时接入造成电池单元外围的充电回路负载过高的情况，从而提高充电的效率和安全性；其中，当直流电源和光伏电源接入时，直流电源和光伏电源分别通过对应的充电单元，对电池单元进行充电，以提高电能的利用率。

本申请进一步设置为：若所述电流采样信号、所述电压采样信号和所述温度检测信号中的任一项超出对应的阈值，关断各充电单元或切换其他充电模式包括：

若所述充电模式为第四充电模式，所述电流采样信号、所述电压采样信号和所述温度检测信号中的任一项超出对应的阈值，切换所述第四充电模式为第二充电模式。

通过上述技术方案，充电模式为第四充电模式时，获取该模式下的电流采样信号、电压采样信号和温度检测信号，若电流采样信号、电压采样信号和温度检测信号中的任一项超出对应的阈值，则说明该充电模式下无法达到电池单元的充电标准，自动将第四充电模式切换为第二充电模式，以达到电池单元的充电标准，降低电池单元因在不符合充电标准的环境下充电而烧毁的可能性。

本申请进一步设置为：在所述若同时接收到直流电源接入信号和光伏电源接入信号，选择第四充电模式之后，所述方法还包括：

基于所述第四充电模式，同时接通所述光能充电单元和所述变压充电单元对所述电池单元供电的回路。

通过上述技术方案，选择第四充电模式后，同时接通光能充电单元和变压充电对电池单元供电的回路，使光能充电单元和变压充电单元同时对电池单元进行充电，以提高能源的利用率。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.相较于现有技术，本申请将逆变充电单元、光能充电单元和变压充电单元集成在同一电路系统内，使本申请的系统兼具逆变器、光伏充电器和变压器的功能，使本申请的系统将电池单元应用于不同领域的储能时无需接入新的外围充电单元，具有更高的普适性；

2.相较于现有技术，主控单元能够根据实际接入的充电电源的情况，选择对应的充电单元通断，降低多个充电单元同时工作的可能性，以降低电池单元外围本申请系统的负荷，降低本申请系统因温度上升而内阻上升的可能性，从而减少电能传输的损耗，以达到提高储能电池的充电效率的效果。

3.相较于现有技术，本申请的方法能够根据各电源接入信号自动选择对应的充电模式，以降低电池单元外围充电单元的负荷，减少电能传输的损耗，以在保证电池单元的最大充电效率的前提下同时兼具充电的安全性。

附图说明

图1是本申请实施例一中储能电池多功能充电系统的电路连接图；

图2是本申请实施例一中主控单元和稳压单元的电路图；

图3是本申请实施例一中逆变充电单元和变压充电单元的电路图；

图4是本申请实施例一中光能充电单元的电路图；

图5是本申请实施例一中温度检测单元、电压采样单元、过流保护单元和电池单元的电路图；

图6是本申请实施例二中储能电池多功能充电方法的流程图；

图7是本申请实施例二中储能电池多功能充电方法步骤S10的流程图。

附图标记说明：

1、逆变充电单元；2、电池单元；3、光能充电单元；31、共用回路；4、变压充电单元；5、稳压单元；6、主控单元；61、烧录子单元；7、温度检测单元；8、电压采样单元；9、过流保护单元。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图1-7，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供一种储能电池多功能充电系统及方法，用于解决现有的储能电池充电效率较低的问题。

实施例一

参照图1，本申请实施例的一种储能电池多功能充电系统，包括：

逆变充电单元1、电池单元2、光能充电单元3、变压充电单元4、稳压单元5和主控单元6；逆变充电单元1电连接于电池单元2，用于在外接交流电源(220V交流市电)时，将交流电转化为直流电，并将直流电提供给电池单元2充电；光能充电单元3电连接于电池单元2，用于在外接光伏电源(太阳能板)时，将光伏电能提供给电池单元2充电；变压充电单元4通过光能充电单元3电连接于电池单元2，用于在接入直流电源(汽车电源、大型蓄电池组等低于220V的直流电源)时，将入直流电源发出的直流电进行升压斩波后通过光能充电单元3输送至电池单元2；其中，变压充电单元4通过共用回路31连接于光能充电单元3，以提高本申请充电系统的集成度并降低生产成本；稳压单元5分别电连接于主控单元6、光能充电单元3、逆变充电单元1和变压充电单元4，当光能充电单元3、逆变充电单元1和变压充电单元4中的至少一个单元外接电源时，稳压单元5均会通电，并为主控单元6提供稳定的电压，以支持主控单元6稳定工作；相较于现有技术，本申请将逆变充电单元1、光能充电单元3和变压充电单元4集成在同一电路系统内，使本申请的充电系统兼具逆变器、光伏充电器和变压器的功能，在电池单元2应用于不同领域的储能时，无需接入新的外围充电单元，具有较高的普适性；其中，主控单元6分别电连接于逆变充电单元1、光能充电单元3和变压充电单元4，主控单元6能够根据实际接入的充电电源的情况，选择对应的充电单元通断，降低了本申请系统因温度上升而内阻上升的可能性，进而减少电能传输的损耗，从而达到了提高储能电池的充电效率的效果。

参照图2，主控单元6包括主控芯片U1、MOS管Q1、光电耦合器U2、光电耦合器U6、通讯端口URAT3、多个保护电阻和多个滤波电容；主控芯片U1采用MXTX6306_48LQFP芯片，这是一种基于Arm Cortex-M0+处理器内核的高性能、低功耗32位微控制器，可以根据实际情况连接各种外设，在本实施例中，主控芯片U1的每个引脚均配置了对应的功能端子；通讯端口URAT3用于外接通讯终端，以实现通讯终端和主控芯片U1的通讯；光电耦合器U2和光电耦合器U6型号采用PS2701-1，该种型号的光电耦合器的功耗较低；光电耦合器U2的第一引脚通过对应的保护电阻连接有端口MCU1+5.0V，光电耦合器U2的第二引脚连接主控芯片U1的第十一引脚，光电耦合器U2的第四引脚连接通讯端口URAT3的接地引脚，光电耦合器U2的第三引脚连接通讯端口URAT3的数据接收引脚，使主控芯片U1能够通过光电耦合器U2接收外部通讯终端的信号；光电耦合器U6的第一引脚连接通讯端口URAT3的供电引脚，光电耦合器U6的第二引脚通过对应的保护电阻连接通讯端口URAT3的数据发送引脚，光电耦合器U6的第三引脚接地，光电耦合器U6的第四引脚连接主控芯片U1的第十二引脚，使主控芯片U1能够通过光电耦合器U6向通讯终端壳读取的数字信号；MOS管Q1的漏极连接主控芯片U1的第十引脚，MOS管Q1的源极接地，MOS管Q1的栅极通过对应的保护电阻后接地，MOS管Q1的栅极通过对应的保护电阻后主控芯片U1的第十二引脚，当主控芯片U1的第十二引脚发送数据信息时，其第十二引脚发出高频信号给光电耦合器U6的第四引脚，若光电耦合器U6导通，MOS管Q1也处于高频通断状态，使主控芯片U1的第十引脚检测到的信号为高频信号，以此判断光电耦合器U6能否正常工作；主控芯片U1的引脚分别连接有对应的保护电阻，这些保护电阻起到限流的作用，能够有效地降低浪涌电流和瞬态电流，以降低主控芯片U1初次接入电源时烧坏的可能性；主控芯片U1的多个引脚连接有对应的滤波电容，这些滤波电容能够有效地消除主控芯片U1的杂波信号，使主控芯片各个引脚收发信号更为稳定。

参照图2，稳压单元5包括稳压芯片U10、二极管D4、二极管D5、二极管D29、稳压二极管ZD3、电阻R35、电阻R104、电阻R105、电阻R106、电阻R143、三极管Q5、三极管Q6、三极管Q7、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C15、电容C31、电容C70；其中，稳压芯片U10为ME6203A50PG芯片，具有较好的稳压特性；二极管D4的正极用于连接直流电源，二极管D5的正极用于连接交流电源，二极管D29的正极用于连接光伏电源，二极管D5负极连接二极管D4的负极，二极管D29的负极连接二极管D4的负极，二极管D4的负极串联电阻R104后连接三极管Q7的集电极，三极管Q7的发射极连接稳压芯片U10的第二引脚，二极管D4的负极串联电阻R105后连接三极管Q6的集电极，三极管Q6的发射极连接二极管Q7的基极，电阻器R106的一端连接三极管D4的负极，另一端连接三极管Q5的集电极，三极管Q5的发射极连接三极管Q6的基极，电阻R143的一端连接二极管D4的负极，另一端连接三极管Q5的基极，稳压二极管ZD3的负极连接三极管Q5的基极，稳压二极管ZD3的正极连接稳压芯片U10的第一引脚，稳压芯片U10的第一引脚接地，稳压芯片U10的第三引脚通过端口MCU1+5.0V为第一芯片U1供电，通过上述电子元件和稳压芯片U10的连接，使稳压芯片U10能够为主控芯片U1提供较为稳定的+5V电压；电容C31的一端连接二极管D4的负极，另一端接地，电容C15的一端连接二极管D4的负极，另一端接地，电容C70的一端连接三极管Q7D发射极，另一端接地；电容C5的一端连接稳压芯片U10的第二引脚，另一端接地，电容C6的一端连接稳压芯片U10的第三引脚，另一端接地，电容C8的一端连接稳压芯片U10的第三引脚，另一端接地，在稳压芯片U10的周边设置多个电容，以滤除稳压芯片U10周边的杂波，使稳压芯片U10的供压更为稳定。

参照图3，逆变充电单元1包括第九MOS管Q9、第十MOS管Q10、第十一MOS管Q11、第十二MOS管Q12、第十三MOS管Q13、稳压二极管ZD6、稳压二极管ZD9、电阻R26、电阻R27、电阻R31、电阻R32、电阻R33、电阻R34和电容C68，第九MOS管Q9的漏极连接有交流接入端口AC-DC/+，第九MOS管Q9的源极连接第十MOS管Q10的源极，第九MOS管的栅极连接第十MOS管Q10的栅极，第十MOS管Q10的漏极连接电池单元2的充电端口B+，第十一MOS管Q11的漏极连接第九MOS管的漏极，第十一MOS管Q11的源极连接第十二MOS管Q12的源极，第十一MOS管Q11的栅极连接第十二MOS管Q12的栅极，第十二MOS管Q12的漏极连接电池单元2的充电端口B+，稳压二极管ZD6D正极连接第九MOS管的栅极和第十一MOS管Q11的栅极，稳压二极管ZD6的负极连接第九MOS管的源极和第十一MOS管Q11的源极，第九MOS管源极连接第十一MOS管Q11的源极，电阻R31的一端连接第十一MOS管Q11的源极，另一端连接稳压二极管ZD6的正极，电阻R32的一端连接稳压二极管ZD6的正极，另一端连接第十三MOS管Q13的漏极，第十三MOS管Q13的源极连接有交流接入端口AC-DC/-，第十三MOS管Q13的源极接地，第十三MOS管Q13的栅极串联电阻R34后连接主控芯片U1的第三十八引脚CH_MOS_EN，电阻R26的一端连接第九MOS管的漏极，另一端串联电阻R28后连接主控芯片U1的第二引脚AC/DC-VDC，电阻R27的一端连接交流接入端口AC-DC/-，另一端串联电阻R28后连接主控芯片U1的第二引脚AC/DC-VDC，稳压二极管ZD9的正极连接交流接入端口AC-DC/-，稳压二极管ZD9的负极连接主控芯片U1的第二引脚AC/DC-VDC；电阻R33的一端连接第十三MOS管Q13的栅极，另一端接地；电容C68的一端连接主控芯片U1的第二引脚AC/DC-VDC，另一端接地；通过第九MOS管Q9、第十MOS管Q10、第十一MOS管Q11、第十二MOS管Q12和其他电子元件之间的连接构成逆变器，能够将高频交流信号转化为直流电；需要说明的是第九MOS管Q9、第十MOS管Q10、第十一MOS管Q11、第十二MOS管Q12选用的型号为JMGK540P10A，相较于现有技术中采用二极管整流逆变的方式，该连接方式的响应频率更好，逆变的波形更加平滑，失真率更低，具有更高的能源转化率；其中，第十三MOS管Q13的栅极通过端口CH_MOS_EN连接于主控芯片U1的第三十八引脚，使主控芯片U1能够通过切换第三十八引脚的高低电平，以控制第十三MOS管Q13的通断，进而通断逆变充电单元1对电池单元2充电的回路。

参照图3和图4，变压充电单元4内置有升压芯片U35和升压芯片U5，升压芯片U35和升压芯片U5的型号采用EG2122，具有较高的性价比；升压芯片U35和升压芯片U5的特定引脚连接光能充电单元3的共用回路31，以将上升电压通过共用回路31传输给电池单元2充电；升压芯片U35和升压芯片U5的特定引脚还连接主控芯片U1，使主控芯片能够获取变压充电单元4的电流采样信号和电压采样信号；其中，变压充电单元4的通断控制端BOSST_EN连接主控芯片U1的第三十七引脚，使主控芯片U1能够通断变压充电单元4对电池单元2充电的回路。

参照图4，光能充电单元3的端口MPPT+和端口MPPT-用于接入光伏电源(太阳能板)，而光能充电单元3的通断控制端MPPT_EN连接主控芯片U1的第八引脚，使主控芯片U1能够通断光能充电单元3对电池单元2充电的回路；光能充电单元3的端口P+和P-用于给电池单元2充电。

参照图5，本申请的充电系统还包括温度检测单元7，温度检测单元7用于检测本申请充电系统的温度；温度检测单元7包括热敏电阻NTC2、NTC4和MOS管Q41；热敏电阻NTC2的第一引脚串联有保护电阻R141后连接端口MCU1+5.0V，热敏电阻NTC2的第一引脚还连接主控芯片U1的第一引脚，热敏电阻NTC2的第二引脚连接热敏电阻NTC4的第二引脚，NTC4的第二引脚连接MOS管Q41的漏极，NTC4的第一引脚连接主控芯片U1的第六引脚，MOS管Q41的栅极串联有保护电阻R140后连接主控芯片U1的第三十九引脚，MOS管Q41的源极接地，通过上述连接关系，使温度检测单元7电连接于主控单元6，其中，主控芯片U1的第三十九引脚能够控制温度检测单元7工作；主控芯片U1的第一引脚和第六引脚用于接收两个热敏电阻的温度检测信号；当温度检测信号超出对应的阈值时，主控芯片U1通过控制对应的引脚断开各充电单元，使各充电单元停止向电池单元2提供电能充电，以降低电池单元2在高温环境下充电而爆炸的可能性，提高了本申请系统的安全性。

参照图5，本申请的充电系统还包括电压采样单元8，电压采样单元8包括MOS管Q14、保护电阻R36、保护电阻R39、保护电阻R40、保护电阻R49、电容C18，其中MOS管Q14的源极连接主控芯片U1的第三引脚，使电压采样单元8能够将采样电压传送给主控芯片U1；MOS管Q14的漏极串联保护电阻R39后连接电池单元2的正极B+，MOS管Q14的栅极串联保护电阻R39后连接主控芯片U1的第三十九引脚，使主控芯片U1的第三十九引脚能够控制电压采样单元8工作；保护电阻R36的一端连接MOS管Q14的源极，另一端接地；保护电阻R40的一端连接MOS管Q14的栅极，另一端接地；电容C13的一端连接主控芯片U1的第三引脚，另一端接地；当主控芯片U1接收到采样电压，会对采样电压和预定的阈值进行比对，若采样电压超出阈值，主控芯片U1控制对应的引脚切换电平，以断开各充电单元给电池供电的回路，以降低电池因电压过高而烧毁的可能性，进一步提高了本申请系统的安全性。

参照图5，本申请的充电系统还包括过流保护单元9，其中，过流保护单元9的端口OCP_BAT连接主控芯片U1的第七引脚，过流保护单元9的端口OPAOP连接主控芯片U1的第四十一引脚，过流保护单元9的端口OPAOO连接主控芯片U1的第三十九引脚，过流保护单元9的端口OPAON连接主控芯片U1的第四十引脚，过流保护单元9用于获取电池单元2充电时的采样电流，并将采样电流发送至主控芯片U1，在采样电流超出电流阈值时，主控芯片U1通过控制对应的引脚及时断开各充电单元对电池单元2充电的回路，以降低电池单元2因充电电流过大而烧坏的可能性，进一步提高了本申请系统的安全性。

实施例二

如图6所示，本申请实施例公开了一种储能电池多功能充电方法，应用于上述储能电池多功能充电系统，储能电池多功能充电方法与上述实施例中储能电池多功能充电系统相对应，主控芯片U1作为执行储能电池多功能充电方法的存储介质。

本申请实施例中的储能电池多功能充电方法，包括：

S10：基于交流电源接入信号、直流电源接入信号和光伏电源接入信号，选择充电模式。

在本实施例中，交流电源接入信号、直流电源接入信号和光伏电源接入信号仅有高低电平两种状态；当充电单元外接电源时，主控芯片U1对应的引脚接收到高电平。

具体地，通过获取交流电源接入信号、直流电源接入信号和光伏电源接入信号，选择对应的充电模式，该充电模式需满足电池充电标准，以降低交流电源、直流电源、光伏电源同时给电池单元2充电而导致电池单元2外围的充电单元负荷过大的可能性。

其中，参照图7，步骤S10包括：

S11：若接收到交流电源接入信号，选择第一充电模式；

S12：若仅接收到直流电源接入信号，选择第二充电模式；

S13：若仅接收到光伏电源接入信号，选择第三充电模式；

S14：若同时接收到直流电源接入信号和光伏电源接入信号，选择第四充电模式。

在本实施例中，第一充电模式是指仅由交流电源通过逆变充电单元1对电池单元2进行充电；第二充电模式是指仅由直流电源通过变压充电单元4对电池单元2进行充电；第三充电模式是指仅由光伏电源通过光能充电单元3对电池单元2进行充电；第四充电模式是指直流电源和光伏电源同时对电池单元2进行充电。

具体地，第一充电模式享有最高优先级，只要交流电源(市电交流220V)接入，充电模式均切换为第一充电模式，以降低多种电源同时接入造成电池单元2外围的充电回路负载过高的情况，从而提高充电的效率和安全性。

其中，在若同时接收到直流电源接入信号和光伏电源接入信号，选择第四充电模式之后，还包括：

基于所述第四充电模式，同时接通所述光能充电单元3和所述变压充电单元4对所述电池单元2供电的回路。

具体地，当直流电源和光伏电源接入时，主控芯片U1同时接通光能充电单元3和变压充电单元4对电池单元2充电的回路，使直流电源和光伏电源同时对电池单元2进行充电，以提高电能的利用率。

S20：获取对应充电模式的电流采样信号、电压采样信号和温度检测信号。

在本实施例中，电流采样信号、电压采样信号和温度检测信号均为数字信号。

具体地，主控芯片U1通过过流保护单元9获取电流采样信号；主控芯片U1通过电压采样单元8获取电压采样信号；主控芯片U1通过温度检测单元7获取温度检测信号。

S30：若电流采样信号、电压采样信号和温度检测信号中的任一项超出对应的阈值，关断各充电单元或切换其他充电模式。

在本实施例中，电流采样信号的阈值为11A；电压采样信号的阈值为240V；温度检测信号的阈值为65摄氏度。

具体地，当电流采样信号、电压采样信号和温度检测信号中任意一项超出其对应的阈值时，主控芯片U1通过控制对应的引脚及时断开所有充电单元或者切换充电模式，以满足电池单元2的充电指标，降低电池单元2烧坏的可能性。

其中，步骤S30包括：

若充电模式为第四充电模式，电流采样信号、电压采样信号和温度检测信号中的任一项超出对应的阈值，切换第四充电模式为第二充电模式。

具体地，主控芯片U1将充电模式切换成第四充电模式时，获取第四充电模式的电流采样信号、电压采样信号和温度检测信号，若电流采样信号、电压采样信号和温度检测信号中的任一项超出对应的阈值，则说明第四充电模式不适用于充电单元所处的环境，光能充电单元3和变压充电单元4同时工作的负荷过高，主控芯片U1自动将第四充电模式切换为第二充电模式，以降低充电负荷，降低电池单元2因充电负荷过高而烧毁的可能性。

S40：基于电流采样信号和电压采样信号，计算得到充电功率。

具体地，将电流采样信号和电压采样信号相乘以得到充电功率，以此来计量充电速率。

S50：获取电池单元2的当前电量和最大积蓄量，基于充电功率，预测充电耗时。

在本实施例中，主控芯片U1还电连接于电池单元2以获取电池单元2的当前电量和最大积蓄量。

具体地，主控芯片根据电池单元2的当前电量、最大积蓄量和充电功率，预测出充电耗时，具体的计算公式如下：

其中，T为充电耗时，Q为电池单元2的当前电量，为电池单元2的最大积蓄量，为对应充电模式下的供电功率，通过预测充电耗时，以实现对电池单元2储能情况和充电情况的监控；相较于现有技术，本申请的方法能够根据各电源接入信号自动选择对应的充电模式，在满足电池充电标准的前提下，降低电池单元2外围充电单元的负荷，减少电能传输的损耗，从而提高了储能电池的充电效率。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域普通技术人员应当理解；其依然可以对前述每个实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请每个实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种储能电池多功能充电系统，其特征在于，包括：逆变充电单元(1)、电池单元(2)、光能充电单元(3)、变压充电单元(4)、稳压单元(5)和主控单元(6)；

所述逆变充电单元(1)电连接于所述电池单元(2)，用于将外接的交流电源的交流电转化为直流电，并输送至所述电池单元(2)；

所述光能充电单元(3)电连接于所述电池单元(2)，用于将外接的光伏电源的光伏电能输送至所述电池单元(2)；

所述变压充电单元(4)通过所述光能充电单元(3)电连接于所述电池单元(2)，用于将外接的直流电源的发出的直流电进行变压后通过所述光能充电单元(3)的共用回路(31)输送至所述电池单元(2)；

所述稳压单元(5)分别电连接于所述主控单元(6)、所述光能充电单元(3)、所述逆变充电单元(1)和所述变压充电单元(4)，用于在所述光能充电单元(3)、所述逆变充电单元(1)和所述变压充电单元(4)中的至少一个对所述电池单元(2)进行充电时，对所述主控单元(6)进行稳压；

所述主控单元(6)电连接于所述逆变充电单元(1)，以通断所述逆变充电单元(1)对所述电池单元(2)供电的回路；所述主控单元(6)电连接于所述光能充电单元(3)，以通断所述光能充电单元(3)对所述电池单元(2)供电的回路；所述主控单元(6)电连接于所述变压充电单元(4)，以通断所述变压充电单元(4)对所述电池单元(2)供电的回路。

2.根据权利要求1所述的一种储能电池多功能充电系统，其特征在于：所述主控单元(6)包括主控芯片U1、MOS管Q1、光电耦合器U2、光电耦合器U6、通讯端口URAT3、多个保护电阻和多个滤波电容；所述主控芯片U1采用MXTX6306_48LQFP芯片，所述光电耦合器U2和光电耦合器U6型号采用PS2701-1，所述光电耦合器U2的第一引脚通过对应的保护电阻连接有端口MCU1+5.0V，所述光电耦合器U2的第二引脚连接所述主控芯片U1的第十一引脚，所述光电耦合器U2的第四引脚连接所述通讯端口URAT3的接地引脚，所述光电耦合器U2的第三引脚连接所述通讯端口URAT3的数据接收引脚；所述光电耦合器U6的第一引脚连接所述通讯端口URAT3的供电引脚，所述光电耦合器U6的第二引脚通过对应的保护电阻连接所述通讯端口URAT3的数据发送引脚，所述光电耦合器U6的第三引脚接地，所述光电耦合器U6的第四引脚连接所述主控芯片U1的第十二引脚；所述MOS管Q1的漏极连接所述主控芯片U1的第十引脚，所述MOS管Q1的源极接地，所述MOS管Q1的栅极通过对应的保护电阻后接地，所述MOS管Q1的栅极通过对应的保护电阻后连接主控芯片U1的第十二引脚；所述主控芯片U1的多个引脚分别连接对应的保护电阻和滤波电容。

3.根据权利要求2所述的一种储能电池多功能充电系统，其特征在于：所述逆变充电单元(1)包括第九MOS管Q9、第十MOS管Q10、第十一MOS管Q11、第十二MOS管Q12、第十三MOS管Q13、稳压二极管ZD6、稳压二极管ZD9、电阻R26、电阻R27、电阻R31、电阻R32、电阻R33、电阻R34和电容C68，所述第九MOS管Q9的漏极连接有交流接入端口AC-DC/+，所述第九MOS管Q9的源极连接第十MOS管Q10的源极，所述第九MOS管的栅极连接所述第十MOS管Q10的栅极，所述第十MOS管Q10的漏极连接所述电池单元(2)的充电端口B+，所述第十一MOS管Q11的漏极连接所述第九MOS管的漏极，所述第十一MOS管Q11的源极连接所述第十二MOS管Q12的源极，所述第十一MOS管Q11的栅极连接所述第十二MOS管Q12的栅极，所述第十二MOS管Q12的漏极连接所述电池单元(2)的充电端口B+，所述稳压二极管ZD6正极连接所述第九MOS管的栅极和所述第十一MOS管Q11的栅极，所述稳压二极管ZD6的负极连接第九MOS管的源极和所述第十一MOS管Q11的源极，所述第九MOS管源极连接所述第十一MOS管Q11的源极，所述电阻R31的一端连接所述第十一MOS管Q11的源极，另一端连接所述稳压二极管ZD6的正极，所述电阻R32的一端连接所述稳压二极管ZD6的正极，另一端连接第十三MOS管Q13的漏极，所述第十三MOS管Q13的源极连接有交流接入端口AC-DC/-，所述第十三MOS管Q13的源极接地，所述第十三MOS管Q13的栅极串联电阻R34后连接所述主控芯片U1的第三十八引脚CH_MOS_EN，所述电阻R26的一端连接所述第九MOS管的漏极，所述电阻R27的一端连接交流接入端口AC-DC/-，另一端串联电阻R28后连接所述主控芯片U1的第二引脚AC/DC-VDC，所述稳压二极管ZD9的正极连接交流接入端口AC-DC/-，所述稳压二极管ZD9的负极连接所述主控芯片U1的第二引脚AC/DC-VDC；所述电阻R33的一端连接所述第十三MOS管Q13的栅极，另一端接地；所述电容C68的一端连接所述主控芯片U1的第二引脚AC/DC-VDC，另一端接地。

4.根据权利要求1所述的一种储能电池多功能充电系统，其特征在于：还包括温度检测单元(7)，所述温度检测单元(7)电连接于所述主控单元(6)，所述温度检测单元(7)用于将温度检测信号发送至所述主控单元(6)，以在所述温度检测信号超出对应的阈值时，所述主控单元(6)断开各充电单元给所述电池单元(2)供电的回路。

5.根据权利要求1所述的一种储能电池多功能充电系统，其特征在于：还包括电压采样单元(8)，所述电压采样单元电连接于所述主控单元(6)，所述电压采样单元(8)用于将采样电压发送至所述主控单元(6)，以在所述采样电压超出对应的阈值时，所述主控单元(6)断开各充电单元给所述电池单元(2)供电的回路。

6.根据权利要求1所述的一种储能电池多功能充电系统，其特征在于：还包括过流保护单元(9)，所述过流保护单元(9)电连接于所述主控单元(6)，所述过流保护单元(9)用于将采样电流发送至所述主控单元(6)，以在所述采样电流超出对应的阈值时，所述主控单元(6)断开各充电单元给所述电池单元(2)供电的回路。

7.一种储能电池多功能充电方法，其特征在于，应用于权利要求1至6所述的一种储能电池多功能充电系统，所述方法包括：

基于交流电源接入信号、直流电源接入信号和光伏电源接入信号，选择充电模式；

获取对应充电模式的电流采样信号、电压采样信号和温度检测信号；

若所述电流采样信号、所述电压采样信号和所述温度检测信号中的任一项超出对应的阈值，关断各充电单元或切换其他充电模式；

基于所述电流采样信号和所述电压采样信号，计算得到充电功率；

获取所述电池单元(2)的当前电量和最大积蓄量，基于所述充电功率，预测充电耗时。

8.根据权利要求7所述的一种储能电池多功能充电方法，其特征在于，所述基于交流电源接入信号、直流电源接入信号和光伏电源接入信号，选择充电模式包括：

若接收到交流电源接入信号，选择第一充电模式；

若仅接收到直流电源接入信号，选择第二充电模式；

若仅接收到光伏电源接入信号，选择第三充电模式；

若同时接收到直流电源接入信号和光伏电源接入信号，选择第四充电模式。

9.根据权利要求8所述的一种储能电池多功能充电方法，其特征在于，所述若所述电流采样信号、所述电压采样信号和所述温度检测信号中的任一项超出对应的阈值，关断各充电单元或切换其他充电模式包括：

若所述充电模式为第四充电模式，所述电流采样信号、所述电压采样信号和所述温度检测信号中的任一项超出对应的阈值，切换所述第四充电模式为第二充电模式。

10.根据权利要求8所述的一种储能电池多功能充电方法，其特征在于，在所述若同时接收到直流电源接入信号和光伏电源接入信号，选择第四充电模式之后，所述方法还包括：

基于所述第四充电模式，同时接通所述光能充电单元(3)和所述变压充电单元(4)对所述电池单元(2)供电的回路。