CN119561212A - 电池模块的电力转换存储装置及存储方法 - Google Patents

电池模块的电力转换存储装置及存储方法 Download PDF

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Wenzhou Polytechnic
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Abstract

本发明提供了电池模块的电力转换存储装置及存储方法,包括电力输入接口;所述电力输入接口与电力储存模块相连接;电力转换模块包括整流器和DC‑DC转换器,整流器用于将交流电源转换为直流电源,DC‑DC转换器用于将直流电源转换为电池存储的电压和电流。本发明电池模块的电力转换存储装置能够将外部交流电源有效转换为适合电池存储的电压和电流。电力储存模块由多个串联或并联的电池单元组成,通过控制模块中的传感器实时检测电压、电流、温度参数,并由微处理器进行充电管理,确保电池充电的安全性和稳定性,延长电池使用寿命。微处理器处理电力转换存储电压的公式,能够精确地控制电力转换和存储过程,提高了电力转换的精度和效率。

Description

电池模块的电力转换存储装置及存储方法
技术领域
本发明涉及电力转换存储技术领域,具体而言,涉及电池模块的电力转换存储装置及存储方法。
背景技术
随着电子设备的广泛应用和对可持续能源的需求不断增长,高效、可靠的电力存储和转换技术变得至关重要。
中国发明专利申请号:CN112886076A所提出的一种电力储存模块的SOC均衡控制装置及方法,其技术方案要点是包括有:电力储存模块选择器、升压转换器、再生开关、模式选择器以及充电备用开关;电力储存模块选择器与升压转换器连接;电力储存模块选择器包括有多组电池组,再生开关分别与电力储存模块选择器和升压转换器连接,用于使升压转换器对电池组进行反向充电;充电备用开关与升压转换器连接,用于充当升压转换器的备用电源;模式选择器分别与充电备用开关、升压转换器、电力储存模块选择器连接,用于切换供电模式。该均衡控制装置能够允许电池在为负载充电的同时进行电池SOC均衡,均衡速度和均衡效率均得到了极大提高。
在现有技术中,电力转换效率往往较低,无法将外部电源有效地转换为适合电池存储的电压和电流,这导致了能源的浪费。而且,电池充电管理不够精准,容易对电池造成损害,缩短电池的使用寿命。
此外,现有的电力储存模块在电池单元的均衡管理方面存在问题,各电池单元的电量难以保持一致,影响了电池组的整体性能和可靠性。同时,在电力输出方面,也缺乏准确的控制,无法根据外部负载的需求精确输出电力,导致电力资源的不合理利用。
在电路稳定性方面,现有技术容易受到电磁干扰的影响,降低了电路的可靠性。而且,对于电路中的电压波动和温度变化,缺乏有效的调节措施,容易导致电路元件的损坏。因此我们提出电池模块的电力转换存储装置及存储方法。
发明内容
本发明的目的在于:针对目前存在的背景技术提出的问题。为了实现上述发明目的,本发明提供了以下技术方案:电池模块的电力转换存储装置,包括电力输入接口、电力转换模块、电力储存模块、电力输出接口和控制模块;
电力输入接口用于接收外部电源的输入,所述电力输入接口与电力储存模块相连接;电力转换模块与电力输入接口连接,用于将输入的电力转换为电池存储的电压和电流;
电力转换模块包括整流器和DC-DC转换器,整流器用于将交流电源转换为直流电源,DC-DC转换器用于将直流电源转换为电池存储的电压和电流;
电力储存模块与电力转换模块连接,用于存储转换后的电力;电力储存模块包括多个串联或并联的电池单元;
电力输出接口与电力储存模块连接,用于将存储的电力输出给外部负载;
控制模块分别与电力转换模块、电力储存模块和电力输出接口连接,用于控制整个装置的运行,包括电力转换、电池充电和放电管理;控制模块包括微处理器、传感器和驱动器;微处理器用于处理各种控制信号和数据,传感器用于检测电力储存模块的电压、电流、温度参数,驱动器用于控制电力转换模块和电力输出接口的工作。
作为本发明优选的技术方案,所述微处理器设置在电力转换电路板,所述电力转换电路板上设置有电池均衡器,所述电池均衡器与稳压二极管电路连接。
作为本发明优选的技术方案,所述驱动器与电磁干扰滤波器相连接,所述电磁干扰滤波器与储能电感相连接。
作为本发明优选的技术方案,所述储能电感与热敏电阻相连接,所述热敏电阻与滤波电容相连接,所述电力转换电路板的侧边设置有散热风扇。
作为本发明优选的技术方案,所述滤波电容与继电器相连接,所述继电器与电阻器。
电池模块的电力转换存储装置的存储方法,包括以下步骤:步骤1.外部电源通过电力输入接口输入电力,电力输入接口将电力传输至电力转换模块;电力转换模块中的整流器将交流电源转换为直流电源,DC-DC转换器将直流电源转换为适合电池存储的电压和电流;
步骤2.转换后的电力被存储到电力储存模块中,电力储存模块由多个串联或并联的电池单元组成;控制模块中的传感器实时检测电力储存模块的电压、电流、温度参数,并将这些参数传输给微处理器;
步骤3.微处理器处理各种控制电压和电流,根据传感器检测到的参数,对电池充电进行管理;
微处理器处理电力转换存储电压的公式为:
+
其中是电力转换存储过程中时间的电压;是电力转换存储的初始储存电压;是第i个谐波分量的电力储存值;是第i个电力转换存储谐波分量的相位;是电力转换存储频率;是电力转换存储谐波次数
步骤4.在电池充电过程中,电力转换电路板上的电池均衡器对电池单元进行均衡管理,确保各电池单元的电量保持一致;稳压二极管电路对电池均衡器进行稳压保护;当需要将存储的电力输出给外部负载时,电力通过电力储存模块传输至电力输出接口;
存储的电力输出电流计算公式为:
**
其中:P是存储的电力输出给外部负载功率,V是存储的电力输出给外部负载电压,是存储的电力输出给外部负载功率因数,是存储的电力频率,是第i个存储的电力相位分量的波动值。
步骤5.控制模块中的驱动器控制电力转换模块和电力输出接口的工作;驱动器连接的电磁干扰滤波器对电路中的电磁干扰进行滤波处理;经过滤波的电力传输至储能电感,储能电感对电力进行储存和释放;储能电感与热敏电阻相连接,热敏电阻根据温度变化调整电路电阻;
电阻调整的公式为:+
其中,是时间的电阻;是电阻的初始值;是第个电阻调节的相位;是电阻调节的次数;
步骤6.滤波电容对电力进行进一步滤波,提高电力质量;滤波电容与继电器相连接,继电器根据控制信号控制电路的通断;继电器与电阻器相连接,电阻器用于限制电流,保护电路元件。
作为本发明优选的技术方案,外部电源输入的交流电压为220V,频率为50Hz,整流器将220V交流电源转换为300V直流电源;DC-DC转换器将300V直流电源转换为电池存储的电压。
作为本发明优选的技术方案,所述传感器检测到电力储存模块的初始电压为10V,电流为2A,温度为25℃。
作为本发明优选的技术方案,所述电磁干扰滤波器的参数截止频率为100kHz。
作为本发明优选的技术方案,所述滤波电容的电容值为1000μF。
与现有技术相比,本发明的有益效果:
在本发明的方案中:
本发明电池模块的电力转换存储装置能够将外部交流电源有效转换为适合电池存储的电压和电流,提高了电力的利用效率。电力储存模块由多个串联或并联的电池单元组成,通过控制模块中的传感器实时检测电压、电流、温度参数,并由微处理器进行充电管理,可确保电池充电的安全性和稳定性,延长电池使用寿命。微处理器处理电力转换存储电压的公式,能够精确地控制电力转换和存储过程,提高了电力转换的精度和效率。
电池均衡器对电池单元进行均衡管理,确保各电池单元的电量保持一致,提高了电池组的整体性能和可靠性。稳压二极管电路对电池均衡器进行稳压保护,可有效防止电压波动对电池均衡器造成损坏,提高了系统的稳定性。存储的电力输出电流计算公式能够根据外部负载的需求,准确地输出所需的电力,提高了电力输出的准确性和可靠性。控制模块中的驱动器控制电力转换模块和电力输出接口的工作,确保电力的正常转换和输出。
电磁干扰滤波器对电路中的电磁干扰进行滤波处理,减少了电磁干扰对电路的影响,提高了电路的稳定性和可靠性。储能电感对电力进行储存和释放,能够有效地平衡电力的供需,提高了电力系统的稳定性。热敏电阻根据温度变化调整电路电阻,可防止电路因温度过高而损坏,提高了电路的安全性。滤波电容对电力进行进一步滤波,提高了电力质量,使输出的电力更加稳定和纯净。
继电器根据控制信号控制电路的通断,电阻器用于限制电流,保护电路元件,进一步提高了电路的安全性和可靠性,电磁干扰滤波器、储能电感、热敏电阻、滤波电容组件的协同作用,对输出电力进行滤波和稳定处理,能够为外部负载提供稳定、高质量的电力,减少电力波动对负载设备的影响。
控制模块中的微处理器能够处理各种控制信号和数据,实现对电力转换、电池充电和放电的精确管理,提高了装置的运行可靠性和安全性。电力转换电路板侧边设置的散热风扇能够及时散发装置工作过程中产生的热量,保证装置在正常温度范围内运行,提高了装置的稳定性和可靠性。通过对能源的高效转换和合理利用,以及对电池的有效管理,该装置有助于减少能源浪费,实现节能环保的目标。
附图说明
图1为本发明提供的结构示意图;
图2为本发明提供的控制模块结构示意图;
图3为本发明提供的局部结构示意图;
图4为本发明提供的剖视结构示意图;
图5为本发明提供的电力转换模块结构示意图。
图中标示:
1、电力输入接口;2、电力转换模块;21、整流器;22、DC-DC转换器;3、电力储存模块;4、电力输出接口;5、控制模块;51、微处理器;52、传感器;53、驱动器;6、电力转换电路板;7、电池均衡器;8、稳压二极管;9、电磁干扰滤波器;91、滤波电容;10、储能电感;11、热敏电阻;12、继电器;13、电阻器;14、散热风扇。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然,所描述的实施例是本发明的一种具体实施方式,不限于全部的实施例。
因此,以下对本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的部分实施例。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。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征和技术方案可以相互组合,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。
实施例1:请参阅图1-图5,电池模块的电力转换存储装置,包括电力输入接口1、电力转换模块2、电力储存模块3、电力输出接口4和控制模块5;
电力输入接口1用于接收外部电源的输入,电力输入接口1与电力储存模块3相连接;电力转换模块2与电力输入接口1连接,用于将输入的电力转换为电池存储的电压和电流;
电力转换模块2包括整流器21和DC-DC转换器22,整流器21用于将交流电源转换为直流电源,DC-DC转换器22用于将直流电源转换为电池存储的电压和电流;
电力储存模块3与电力转换模块2连接,用于存储转换后的电力;电力储存模块3包括多个串联或并联的电池单元;电力输出接口4与电力储存模块3连接,用于将存储的电力输出给外部负载;
控制模块5分别与电力转换模块2、电力储存模块3和电力输出接口4连接,用于控制整个装置的运行,包括电力转换、电池充电和放电管理;控制模块5包括微处理器51、传感器52和驱动器53;微处理器51用于处理各种控制信号和数据,传感器52用于检测电力储存模块3的电压、电流、温度参数,驱动器53用于控制电力转换模块2和电力输出接口4的工作。
微处理器51设置在电力转换电路板6,电力转换电路板6上设置有电池均衡器7,电池均衡器7与稳压二极管8电路连接。
驱动器53与电磁干扰滤波器9相连接,电磁干扰滤波器9与储能电感10相连接。储能电感10与热敏电阻11相连接,热敏电阻11与滤波电容91相连接,电力转换电路板6的侧边设置有散热风扇14。滤波电容91与继电器12相连接,继电器12与电阻器13。
电池模块的电力转换存储装置的工作原理如下:外部电源通过电力输入接口1输入电力,该接口与电力储存模块3相连接。电力转换模块2中的整流器21将交流电源转换为直流电源,DC-DC转换器22再将直流电源转换为适合电池存储的电压和电流。其中,整流器21的作用是把交流电源变为直流电源,DC-DC转换器22则负责把直流电源调整到电池所需的电压和电流值。
经过转换后的电力存储在电力储存模块3中,该模块由多个串联或并联的电池单元组成。电力储存模块3与电力输出接口4连接,当需要为外部负载供电时,存储的电力通过电力输出接口4输出。
控制模块5在整个装置中起到关键的控制作用。它分别与电力转换模块2、电力储存模块3和电力输出接口4连接。控制模块5中的微处理器51设置在电力转换电路板6上,用于处理各种控制信号和数据。传感器52检测电力储存模块3的电压、电流、温度参数,这些参数信息被传输到微处理器51进行处理。驱动器53根据微处理器51的指令,控制电力转换模块2和电力输出接口4的工作。在电力转换电路板6上,还设置有电池均衡器7,它与稳压二极管8电路连接,用于确保电池单元之间的电量平衡,提高电池的使用寿命和性能。
驱动器53与电磁干扰滤波器9相连接,用于减少电磁干扰。电磁干扰滤波器9与储能电感10相连接,储能电感10与热敏电阻11相连接,热敏电阻11与滤波电容91相连接。这些组件共同作用,对电力进行滤波和稳定处理,以提高电力质量。电力转换电路板6的侧边设置有散热风扇14,用于散发工作过程中产生的热量,保证装置的正常运行。
滤波电容91与继电器12相连接,继电器12与电阻器13相连接,它们共同参与电力的控制和调节。
这个电池模块的电力转换存储装置通过各个模块的协同工作,实现了电力的输入、转换、存储和输出,同时通过控制模块5对整个过程进行精确的管理和控制,以满足不同的电力需求。
电池模块的电力转换存储装置的工作流程如下:
电力输入:外部电源通过电力输入接口1接入装置,电力输入接口1将接收到的电力传输给电力转换模块2。
电力转换:
整流:电力转换模块2中的整流器21将输入的交流电源转换为直流电源。
DCDC转换:经过整流后的直流电源,再通过DCDC转换器转换为适合电池存储的电压和电流。
电池充电:转换后的电力输送到电力储存模块3,电力储存模块3中的多个串联或并联的电池单元进行充电,将电能存储起来。
电池监测:控制模块5中的传感器52实时检测电力储存模块3的电压、电流、温度参数,并将这些数据传输给微处理器51。
控制管理:
微处理器51根据传感器52传来的数据,处理各种控制信号和数据,进行电力转换、电池充电和放电的管理。
电池均衡器7通过与稳压二极管8电路连接,确保电池单元之间的电量平衡。
电力输出:当需要为外部负载供电时,电力储存模块3中的电能通过电力输出接口4输出。
驱动器53根据微处理器51的指令,控制电力输出接口4的工作。
电磁干扰滤波器9减少电磁干扰,储能电感10、热敏电阻11、滤波电容91组件对输出电力进行滤波和稳定处理。
散热风扇14对电力转换电路板6进行散热,保证装置正常运行。
滤波电容91通过继电器12与电阻器13连接,共同参与电力输出的控制和调节。
实施例2:电池模块的电力转换存储装置的存储方法,包括以下步骤:步骤1.外部电源通过电力输入接口1输入电力,电力输入接口1将电力传输至电力转换模块2;电力转换模块2中的整流器21将交流电源转换为直流电源,DC-DC转换器22将直流电源转换为适合电池存储的电压和电流;
步骤2.转换后的电力被存储到电力储存模块3中,电力储存模块3由多个串联或并联的电池单元组成;控制模块5中的传感器52实时检测电力储存模块3的电压、电流、温度参数,并将这些参数传输给微处理器51;
步骤3.微处理器51处理各种控制电压和电流,根据传感器52检测到的参数,对电池充电进行管理;
微处理器51处理电力转换存储电压的公式为:
+
其中是电力转换存储过程中时间的电压;是电力转换存储的初始储存电压;是第i个谐波分量的电力储存值;是第i个电力转换存储谐波分量的相位;是电力转换存储频率;是电力转换存储谐波次数;
步骤4.在电池充电过程中,电力转换电路板6上的电池均衡器7对电池单元进行均衡管理,确保各电池单元的电量保持一致;稳压二极管8电路对电池均衡器7进行稳压保护;当需要将存储的电力输出给外部负载时,电力通过电力储存模块3传输至电力输出接口4;
存储的电力输出电流计算公式为:
**
其中:P是存储的电力输出给外部负载功率,V是存储的电力输出给外部负载电压,是存储的电力输出给外部负载功率因数,是存储的电力频率,是第i个存储的电力相位分量的波动值。
步骤5.控制模块5中的驱动器53控制电力转换模块2和电力输出接口4的工作;驱动器53连接的电磁干扰滤波器9对电路中的电磁干扰进行滤波处理;经过滤波的电力传输至储能电感10,储能电感10对电力进行储存和释放;储能电感10与热敏电阻11相连接,热敏电阻11根据温度变化调整电路电阻;
电阻调整的公式为:+
其中,是时间的电阻;是电阻的初始值;是第个电阻调节的相位;是电阻调节的次数;
步骤6.滤波电容91对电力进行进一步滤波,提高电力质量;滤波电容91与继电器12相连接,继电器12根据控制信号控制电路的通断;继电器12与电阻器13相连接,电阻器13用于限制电流,保护电路元件。
外部电源输入的交流电压为220V,频率为50Hz,整流器21将220V交流电源转换为300V直流电源;DC-DC转换器22将300V直流电源转换为电池存储的电压。
传感器52检测到电力储存模块3的初始电压为10V,电流为2A,温度为25℃。
电磁干扰滤波器9的参数截止频率为100kHz。
滤波电容91的电容值为1000μF。
实施例3:本实施例中,电池模块的电力转换存储装置按照以下参数进行工作:外部电源输入的交流电压为220V,频率为50Hz。整流器21将220V交流电源转换为300V直流电源,DC-DC转换器22将300V直流电源转换为电池存储的电压12V,电流5A。
电力储存模块3由10个串联的电池单元组成,每个电池单元的额定电压为1.2V,额定容量为2000mAh。
传感器52检测到电力储存模块3的初始电压为10V,电流为2A,温度为25℃。在充电过程中,传感器52实时监测电力储存模块3的电压、电流和温度变化。
微处理器51处理电力转换存储电压的公式为:
微处理器51处理电力转换存储电压的公式为:
+
其中是电力转换存储过程中时间的电压;是电力转换存储的初始储存电压;是第i个谐波分量的电力储存值;是第i个电力转换存储谐波分量的相位;是电力转换存储频率;是电力转换存储谐波次数
当需要将存储的电力输出给外部负载时,假设负载功率P=100W,输出电压V=20V,功率因数\cos\theta=0.8,电力频率f=50Hz,第1个存储的电力相位分量的波动值0.1。则存储的电力输出电流计算公式为:存储的电力输出电流计算公式为:
**
其中:P是存储的电力输出给外部负载功率,V是存储的电力输出给外部负载电压,是存储的电力输出给外部负载功率因数,是存储的电力频率,是第i个存储的电力相位分量的波动值;
控制模块5中的驱动器53控制电力转换模块2和电力输出接口4的工作。驱动器53连接的电磁干扰滤波器9的参数截止频率为100kHz,对电路中的电磁干扰进行滤波处理。
经过滤波的电力传输至储能电感10,储能电感10的电感值为10mH,对电力进行储存和释放。储能电感10与热敏电阻11相连接,热敏电阻11的初始电阻值R_{0}=100\Omega,电阻调整的公式为:+
其中,是时间的电阻;是电阻的初始值;是第个电阻调节的相位;是电阻调节的次数-滤波电容91的电容值为1000μF,对电力进行进一步滤波,提高电力质量。滤波电容91与继电器12相连接,继电器12根据控制信号控制电路的通断。继电器12与电阻器13相连接,电阻器13的阻值为10\Omega,用于限制电流,保护电路元件。
通过以上具体参数值的实施例,该电池模块的电力转换存储装置能够实现高效的电力转换、存储和输出,同时对电池进行有效的管理和保护,提高了装置的性能和可靠性。需要注意的是,以上参数值仅为示例,实际应用中可根据具体需求进行调整和优化。
实验例
实验目的:验证电池模块的电力转换存储装置的性能和功能。
实验设备:
电池模块的电力转换存储装置;
交流电源,输出电压为220V,频率为50Hz;
电子负载,可设置不同的负载功率;
电压电流测试仪,用于测量输入和输出的电压、电流;
温度传感器52,用于测量电力储存模块3和装置内部的温度。
实验步骤:
1.将交流电源连接到电力输入接口1,确保连接牢固。
2.开启电池模块的电力转换存储装置,观察装置的指示灯是否正常亮起,散热风扇14是否正常运转。
3.使用电压电流测试仪测量电力输入接口1处的输入电压和电流,记录数据。此时,输入电压应为220V,频率为50Hz。
4.观察电力转换模块2的工作情况,确认整流器21将交流电源转换为直流电源,DC-DC转换器22将直流电源转换为适合电池存储的电压和电流。使用电压电流测试仪测量转换后的电压和电流,记录数据。例如,整流器21将220V交流电源转换为300V直流电源,DC-DC转换器22将300V直流电源转换为12V电池存储电压,电流为5A。
5.电力储存模块3开始存储转换后的电力,通过传感器52监测电力储存模块3的电压、电流和温度参数。记录初始电力储存模块3的电压、电流和温度。假设初始电压为10V,电流为2A,温度为25℃。
6.持续运行装置一段时间,观察电池均衡器7的工作情况,确保各电池单元的电量保持一致。
7.当电力储存模块3存储一定电量后,将电子负载连接到电力输出接口4,设置不同的负载功率,如50W、100W、150W。
8.使用电压电流测试仪测量电力输出接口4处的输出电压和电流,记录数据。根据存储的电力输出电流计算公式为:
**
其中:P是存储的电力输出给外部负载功率,V是存储的电力输出给外部负载电压,是存储的电力输出给外部负载功率因数,是存储的电力频率,是第i个存储的电力相位分量的波动值,计算并验证输出电流。
9.在实验过程中,电阻调整的公式为:+
其中,是时间的电阻;是电阻的初始值;是第个电阻调节的相位;是电阻调节的次数。
10.实验结束后,关闭交流电源和电子负载,整理实验数据。
实验结果:
通过对实验数据的分析,可以得出以下结论:
1.电力输入接口1能够正常接收外部电源的输入,电力转换模块2能够将交流电源有效地转换为适合电池存储的电压和电流。
2.电力储存模块3能够成功存储转换后的电力,并且电池均衡器7能够较好地维持电池单元之间的电量平衡。
3.电力输出接口4能够根据外部负载的需求,稳定地输出电力,满足不同的电力需求。
4.控制模块5能够精确地控制整个装置的运行,传感器52能够准确地检测电力储存模块3的参数,驱动器53能够有效地控制电力转换模块2和电力输出接口4的工作。
5.电磁干扰滤波器9、储能电感10、热敏电阻11、滤波电容91、继电器12和电阻器13组件能够协同工作,对电力进行滤波、稳定和调节处理,提高电力质量。
6.散热风扇14能够及时散发装置工作过程中产生的热量,保证装置的正常运行
以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案,尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明,但本发明不局限于上述具体实施方式,因此任何对本发明进行修改或同替换;而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进,其均涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.电池模块的电力转换存储装置,其特征在于,包括电力输入接口(1)、电力转换模块(2)、电力储存模块(3)、电力输出接口(4)和控制模块(5);
电力输入接口(1)用于接收外部电源的输入,所述电力输入接口(1)与电力储存模块(3)相连接;电力转换模块(2)与电力输入接口(1)连接,用于将输入的电力转换为电池存储的电压和电流;
电力转换模块(2)包括整流器(21)和DC-DC转换器(22),整流器(21)用于将交流电源转换为直流电源,DC-DC转换器(22)用于将直流电源转换为电池存储的电压和电流;
电力储存模块(3)与电力转换模块(2)连接,用于存储转换后的电力;电力储存模块(3)包括多个串联或并联的电池单元;
电力输出接口(4)与电力储存模块(3)连接,用于将存储的电力输出给外部负载;
控制模块(5)分别与电力转换模块(2)、电力储存模块(3)和电力输出接口(4)连接,用于控制整个装置的运行,包括电力转换、电池充电和放电管理;控制模块(5)包括微处理器(51)、传感器(52)和驱动器(53);微处理器(51)用于处理各种控制信号和数据,传感器(52)用于检测电力储存模块(3)的电压、电流、温度参数,驱动器(53)用于控制电力转换模块(2)和电力输出接口(4)的工作。
2.根据权利要求1所述的电池模块的电力转换存储装置,其特征在于,所述微处理器(51)设置在电力转换电路板(6),所述电力转换电路板(6)上设置有电池均衡器(7),所述电池均衡器(7)与稳压二极管(8)电路连接。
3.根据权利要求2所述的电池模块的电力转换存储装置,其特征在于,所述驱动器(53)与电磁干扰滤波器(9)相连接,所述电磁干扰滤波器(9)与储能电感(10)相连接。
4.根据权利要求3所述的电池模块的电力转换存储装置,其特征在于,所述储能电感(10)与热敏电阻(11)相连接,所述热敏电阻(11)与滤波电容(91)相连接,所述电力转换电路板(6)的侧边设置有散热风扇(14)。
5.根据权利要求4所述的电池模块的电力转换存储装置,其特征在于,所述滤波电容(91)与继电器(12)相连接,所述继电器(12)与电阻器(13)。
6.电池模块的电力转换存储装置的存储方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1.外部电源通过电力输入接口(1)输入电力,电力输入接口(1)将电力传输至电力转换模块(2);电力转换模块(2)中的整流器(21)将交流电源转换为直流电源,DC-DC转换器(22)将直流电源转换为适合电池存储的电压和电流;
步骤2.转换后的电力被存储到电力储存模块(3)中,电力储存模块(3)由多个串联或并联的电池单元组成;控制模块(5)中的传感器(52)实时检测电力储存模块(3)的电压、电流、温度参数,并将这些参数传输给微处理器(51);
步骤3.微处理器(51)处理各种控制电压和电流,根据传感器(52)检测到的参数,对电池充电进行管理;
微处理器(51)处理电力转换存储电压的公式为:
+
其中是电力转换存储过程中时间的电压;是电力转换存储的初始储存电压;是第i个谐波分量的电力储存值;是第i个电力转换存储谐波分量的相位;是电力转换存储频率;是电力转换存储谐波次数
步骤4.在电池充电过程中,电力转换电路板(6)上的电池均衡器(7)对电池单元进行均衡管理,确保各电池单元的电量保持一致;稳压二极管(8)电路对电池均衡器(7)进行稳压保护;当需要将存储的电力输出给外部负载时,电力通过电力储存模块(3)传输至电力输出接口(4);
存储的电力输出电流计算公式为:
**
其中:P是存储的电力输出给外部负载功率,V是存储的电力输出给外部负载电压,是存储的电力输出给外部负载功率因数,是存储的电力频率,是第i个存储的电力相位分量的波动值;
步骤5.控制模块(5)中的驱动器(53)控制电力转换模块(2)和电力输出接口(4)的工作;驱动器(53)连接的电磁干扰滤波器(9)对电路中的电磁干扰进行滤波处理;经过滤波的电力传输至储能电感(10),储能电感(10)对电力进行储存和释放;储能电感(10)与热敏电阻(11)相连接,热敏电阻(11)根据温度变化调整电路电阻;
电阻调整的公式为:+
其中,是时间的电阻;是电阻的初始值;是第个电阻调节的相位;是电阻调节的次数;
步骤6.滤波电容(91)对电力进行进一步滤波,提高电力质量;滤波电容(91)与继电器(12)相连接,继电器(12)根据控制信号控制电路的通断;继电器(12)与电阻器(13)相连接,电阻器(13)用于限制电流,保护电路元件。
7.根据权利要求6的电池模块的电力转换存储装置的存储方法,其特征在于,外部电源输入的交流电压为220V,频率为50Hz,整流器(21)将220V交流电源转换为300V直流电源;DC-DC转换器(22)将300V直流电源转换为电池存储的电压。
8.根据权利要求7的电池模块的电力转换存储装置的存储方法,其特征在于,传感器(52)检测到电力储存模块(3)的初始电压为10V,电流为2A,温度为25℃。
9.根据权利要求8的电池模块的电力转换存储装置的存储方法,其特征在于,电磁干扰滤波器(9)的参数截止频率为100kHz。
10.根据权利要求9的电池模块的电力转换存储装置的存储方法,其特征在于,滤波电容(91)的电容值为1000μF。
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