CN203674811U - 储能系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种储能系统，该储能系统包括串联电池组、电池管理模块、主控模块以及触屏模块。串联电池组至少包括第一和第二电池组，每个电池组至少包括一个单节电池，且第一和第二电池组串联。电池管理模块与串联电池组连接，电池管理模块用于采集串联电池组中各个电池组的电量信息，电池管理模块包括主动均衡模块，主动均衡模块用于根据电量信息控制第一与第二电池组之间的电量均衡。主控模块与电池管理模块连接，用于接收电量信息。触屏模块与主控模块连接，用于从主控模块接收电量信息并显示与电量信息相应的电量信息界面。通过上述方式，本实用新型能够主动控制串联电池组中各个电池组之间电量均衡，并能在均衡过程中实时显示各个电池组电量。

Description

储能系统

技术领域

本实用新型涉及新能源技术领域，特别是涉及一种储能系统。

背景技术

太阳能光伏发电可以减少对不可再生资源的使用，推广太阳能光伏发电的相关应用，对减少化石能源的消耗量和优化能源结构，具有重要意义。现有机箱式家庭储能系统既是对太阳能光伏发电的最直接应用。

现有技术的储能系统能够将太阳能转换为电能并储存在电池组中，给人们的生活带来了极大的方便。但是，现有技术的储能系统至少具有以下几点不足之处：

1.现有技术的储能系统在对各节电池组进行能量均衡时，一般采用能量耗散型的被动式均衡，带来热量管理的问题，均衡电流因此而限制在较小电流范围内；

2.现有技术的储能系统不能实时直观形象的显示各节电池的电量。

因此，需要提供一种储能系统，以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种储能系统，其可主动控制串联电池组中各个电池组之间电量均衡，并能在均衡过程中实时显示各个电池组电量。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种储能系统，该储能系统包括串联电池组、电池管理模块、主控模块以及触屏模块。串联电池组至少包括第一电池组和第二电池组，每个电池组至少包括一个单节电池，且第一电池组和第二电池组串联。电池管理模块与串联电池组连接，电池管理模块用于采集串联电池组中各个电池组的电量信息，电池管理模块包括主动均衡模块，主动均衡模块用于根据电量信息控制第一电池组与第二电池组之间的电量均衡。主控模块与电池管理模块连接，用于接收电量信息。触屏模块与主控模块连接，用于从主控模块接收电量信息并显示与电量信息相应的电量信息界面。

其中，主动均衡模块包括电量转移电路和控制单元。电量转移电路与串联电池组连接，用于为第一电池组与第二电池组之间提供电量转移的通路。控制单元与电量转移单元连接，用于根据电量信息生成控制信号控制电量转移通路变化，以实现第一电池组与第二电池组之间的电量转移。

其中，电量转移电路至少包括电感L1、电感L2、电感L3、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、受控开关Q1、受控开关Q2、受控开关Q3以及受控开关Q4，电感L1的第一端连接第一电池组的正极、二极管D2的阴极以及受控开关Q2的第一端，电感L1的第二端连接二极管D1的阴极和受控开关Q1的第一端，电感L2的第一端连接第二电池组的正极、二极管D1的阳极、受控开关Q1的第二端、二极管D4的阴极以及受控开关Q4的第一端，电感L2的第二端连接二极管D2的阳极、二极管D3的阴极、受控开关Q2的第二端以及受控开关Q3的第一端，电感L3的第一端连接第二电池组的负极、二极管D3的阳极和受控开关Q3的第二端，电感L3的第二端连接二极管D4的阳极和受控开关Q4的第二端，主动均衡模块还包括光耦模块，光耦模块至少包括光耦U1、光耦U2、光耦U3以及光耦U4，受控开关Q1的控制端、受控开关Q2的控制端、受控开关Q3的控制端以及受控开关Q4的控制端分别通过光耦U1、光耦U2、光耦U3以及光耦U4连接控制单元。

其中，主动均衡模块还包括过流保护单元，过流保护单元至少包括第一过流保护器、第二过流保护器以及第三过流保护器，第一过流保护器连接在电感L1的第一端与第一电池组的正极之间，第二过流保护器连接在电感L2的第一端与第一电池组的负极之间，第三过流保护器连接在电感L3的第一端与第二电池组的负极之间。

其中，储能系统还包括太阳能电池板和功率模块，太阳能电池板和串联电池组均连接功率模块，功率模块用于将太阳能电池板产生的电量充入串联电池组。

其中，储能系统还包括分流器，分流器的第一端连接串联电池组的负极，分流器的第二端连接功率模块，分流器的检测端连接主控模块，主控模块通过分流器检测串联电池组的充放电电流并根据充放电电流判断串联电池组是否充电过压并在过压时控制触屏模块显示过压告警信息。

其中，功率模块还连接市电，功率模块利用市电为串联电池组充电，功率模块还连接负载，功率模块利用市电或者串联电池组为负载供电，主控模块还用于根据充放电电流判断串联电池组是否欠压并在欠压时控制触屏模块显示欠压告警信息。

本实用新型的有益效果是：区别于现有技术的情况，本实用新型通过设置主动均衡模块和触屏模块，能够主动控制串联电池组中各个电池组之间电量均衡，并能在均衡过程中实时显示各个电池组电量。

附图说明

图1是本实用新型储能系统优选实施例的结构示意图；

图2是本实用新型主动均衡模块的优选实施例的电路图；

图3是本实用新型电池信息界面优选实施例的示意图；

图4是本实用新型系统工作状态界面优选实施例的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的说明。

请参阅图1，图1是本实用新型储能系统优选实施例的结构示意图。在本实施例中，储能系统优选地包括：串联电池组10、主控模块11、电池管理模块12、功率模块13、太阳能电池板14、分流器15以及触屏模块16。

在本实施例中，串联电池组10包括至少包括第一电池组101和第二电池组102，第一电池组101和第二电池组102串联。其中每个电池组至少包括一个单节电池，优选地，第一电池组101和第二电池组102相邻设置。

电池管理模块12与串联电池组10连接，电池管理模块12用于采集串联电池组10中各个电池组的电量信息。电池管理模块12包括主动均衡模块120，主动均衡模块120用于根据采集的电量信息控制第一电池组101与第二电池组102之间的电量均衡。具体地，电池管理模块12控制主动均衡模块120采集各个电池组的电量信息。主动均衡模块120分别与各个电池组连接，以获取串联电池组10中各个电池组的电量信息。此外，串联电池组10还为电池管理模块12供电。

太阳能电池板14和串联电池组10均连接功率模块13，功率模块13用于将太阳能电池板14产生的电量充入串联电池组10。功率模块13连接市电，功率模块13利用市电为串联电池组10充电。功率模块13还连接负载，功率模块13利用市电、串联电池组10、或者太阳能电池板14产生的电能为负载供电。

分流器15的第一端连接串联电池组10的负极，分流器15的第二端连接功率模块13，串联电池组10的正极也连接功率模块13。分流器15的检测端连接主控模块11，主控模块11通过分流器15检测串联电池组10的充放电电流，并根据充放电电流判断串联电池组10是否充电过压并在过压时控制触屏模16块显示过压告警信息。主控模块11还用于根据充放电电流判断串联电池组10是否欠压并在欠压时控制触屏模块16显示欠压告警信息。

请进一步参阅图2，图2是本实用新型主动均衡模块的优选实施例的电路图。

在本实施例中，主动均衡模块优选为包括过流保护单元21、电量转移电路22、光耦模块23以及控制单元24。

电量转移电路22与串联电池组10连接，用于为第一电池组101与第二电池组102之间提供电量转移的通路。在本实施例中，电量转移电路22优选为包括电感L1、电感L2、电感L3、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、受控开关Q1、受控开关Q2、受控开关Q3以及受控开关Q4，电感L1的第一端连接第一电池组101的正极、二极管D2的阴极以及受控开关Q2的第一端，电感L1的第二端连接二极管D1的阴极和受控开关Q1的第一端，电感L2的第一端连接第二电池组102的正极、二极管D1的阳极、受控开关Q1的第二端、二极管D4的阴极以及受控开关Q4的第一端，电感L2的第二端连接二极管D2的阳极、二极管D3的阴极、受控开关Q2的第二端以及受控开关Q3的第一端，电感L3的第一端连接第二电池组102的负极、二极管D3的阳极和受控开关Q3的第二端，电感L3的第二端连接二极管D4的阳极和受控开关Q4的第二端。在本实施例中，受控开关Q1、受控开关Q2、受控开关Q3以及受控开关Q4均为MOS管，在其他实施例中，受控开关Q1、受控开关Q2、受控开关Q3以及受控开关Q4也可以是其他元件。

过流保护单元21至少包括第一过流保护器F1、第二过流保护器F2以及第三过流保护器F3。第一过流保护器F1连接在电感L1的第一端与第一电池组101的正极之间。第二过流保护器F2连接在电感L2的第一端与第一电池组101的负极之间。第三过流保护器F3连接在电感L3的第一端与第二电池组102的负极之间。在其他实施例中，主动均衡模块12也可以不包括过流保护单元21。

光耦模块23至少包括光耦U1、光耦U2、光耦U3以及光耦U4。受控开关Q1的控制端、受控开关Q2的控制端、受控开关Q3的控制端以及受控开关Q4的控制端分别通过光耦U1、光耦U2、光耦U3以及光耦U4连接控制单元24。

控制单元24与电量转移单元22连接，用于根据电量信息生成控制信号控制电量转移通路变化，以实现第一电池组101与第二电池组102之间的电量转移。

主动均衡模块120的工作原理为：电池管理模块12对单个电池组进行巡检，经由均衡算法判断出两个电池组之间需进行电量搬移。下面以第一电池组101和第二电池组102为例进行说明。假设第一电池组101需要向第二电池组102进行电量搬移。电池管理模块12控制控制单元24产生PWM信号，经由光耦U2向受控开关Q2发送PWM信号，则受控开关Q2处于开启—关闭—开启的反复过程。当受控开关Q2开启时，第一电池组101通过第一过流保护器F1—受控开关Q2—电感L2—第二过流保护器F2形成通路，储能元件电感L2因第一电池组101电压产生上升变化率恒定的电流；当受控开关Q2关闭时，电感L2上的电流无法突变，电流将通过通路电感L2—第二过流保护器F2—第三过流保护器F3—二极管D3向第二电池组102进行充电，此过程为反复进行，即可完成第一电池组101的电量在短时间内向第二电池组102的搬移。同理，第二电池组102的电量向第一电池组101进行搬移过程为：当受控开关Q3开启时，第一电池组101通过通路第二过流保护器F2—电感L2—受控开关Q3—第三过流保护器F3形成通路，储能元件电感L2因第一电池组101的电压产生上升变化率恒定的电流；当受控开关Q3关闭时，电感L2上的电流无法突变，电流将通过通路电感L2—二极管D2—第一过流保护器F1—第二过流保护器F2向第一电池组101进行充电。在充放电过程中，主动式均衡可以实现两电池组之间的电量搬移：在充电过程中，将电量较多的电池组中的电量向电量较少的电池组搬移，在放电过程中，电量较少的电池组通过主动均衡可获得其余电量相对较多的电池组的电量。上述过程经由主动均衡算法结合主动均衡模块120实现对两个电池组之间的主动均衡。主动式均衡可以高效地消除串联电池组10充放电时的短板效应。

主控模块11与电池管理模块12连接，用于接收电量信息。

触屏模块16与主控模块11连接，用于从主控模块11接收电量信息并显示与电量信息相应的电量信息界面。

请参阅图3，图3是本实用新型电池信息界面优选实施例的示意图。电量信息界面优选为包括各个电池组的电量柱状图20和两个电池组之间电量转移方向的指示箭头25。指示箭头25指示的方向与主动均衡模块12实时正在进行的电量搬移方向一致。在主动均衡的过程中，一方面进行电池组之间的电量均衡，同时将主动均衡的过程直观形象的在触屏模块16上面显示。

请参阅图4，图4是本实用新型系统工作状态界面优选实施例的示意图。触屏模块16还用于显示系统工作状态界面，系统工作状态界面优选为包括用于选择储能系统的工作模式的选择按钮30、太阳能电池板模拟图标31、市电模拟图标32、储能系统模拟图标33、负载模拟图标34、串联电池组模拟图标35、储能系统模拟图标33与其他各个图标之间的模拟连线36、告警提示图标37、系统时钟显示图标38以及发电量显示图标39。模拟连线36用于显示实时能量流向。告警提示图标37用于显示过压告警信息或欠压告警信息。系统时钟显示图标38用于显示时间。发电量显示图标39用于显示太阳能电池板14的发电量。在其他实施例中，系统工作状态界面也可以不包括告警提示图标37、系统时钟显示图标38以及发电量显示图标39。

在本实施例中，储能系统的工作模式至少包括市电优先工作模式和太阳能及电池优先工作模式。储能系统在市电优先工作模式时，市电输入将向负载供电，在市电输入突然掉电时串联电池组10才会经功率模块13输出向负载供电；储能系统在太阳能及电池优先工作模式时，串联电池组10放电，经过功率模块13向负载供电，太阳能电池板14产生的电能也由功率模块13转换后为负载供电，此时市电将不被使用，当电池组放电至欠压时，功率模块13停止使用串联电池组10电流，同时接入市电，此时市电一方面向负载供电，另一方面向串联电池组10充电。

太阳能电池板模拟图标31包括太阳能发电功率显示图标310，市电模拟图标32包括市电电压显示图标320，负载模拟图标34包括负载率显示图标340，串联电池组模拟图标35包括电池电量显示图标350。

下面结合具体实例说明系统工作状态界面功能。

1、太阳能电池板14能量输入流动指示。当功率模块13接入太阳能电池板14并且太阳能电池板14有输入功率，则主控模块11控制太阳能电池板模拟图标31与储能系统模拟图标33之间的模拟连线36流动指示显示，流动指示方向为由太阳能电池板模拟图标31流向储能系统模拟图标33，此流向与系统实际状态一致。

2、负载用电能量流动指示。当功率模块13接入负载并且负载正在使用电能时，主控模块11控制负载模拟图标34与储能系统模拟图标33之间的模拟连线流动指示显示，流动指示方向为由储能系统模拟图标33流向负载模拟图标34，此流向与系统实际状态一致。

3、市电输入接通流动显示。当功率模块13接入市电时，主控模块11控制市电模拟图标32与储能系统模拟图标33之间的模拟连线流动指示显示，流动指示方向由市电模拟图标32流向储能系统模拟图标33，此流向与系统实际状态一致。

4、储能系统与串联电池组10间的能量流动指示。当串联电池组10因低压需要充电时，此流动方向为由储能系统模拟图标33流向串联电池组模拟图标35；当串联电池组10放电为负载供电时，此流动方向为串联电池组模拟图标35指向储能系统模拟图标33，以上两种流向也与系统实际状态一致。

5、太阳能功率显示。主控模块11从功率模块13获取太阳能电池板14输入电压及电流值，计算出太阳能电池板14的输入功率，主控模块11控制触屏模块16显示该输入功率于太阳能发电功率显示图标310。

6、市电电压显示。主控模块11从功率模块13获取市电电压，再控制触屏模块16将市电电压显示于市电电压显示图标320。

7、负载率显示。主控模块11从功率模块13获取所接负载的负载率，再控制触屏模块16将负载率显示于负载率显示图标340。

8、电池电量显示。主控模块11通过分流器15对充放电电流进行采样，根据充放电电流计算出电池组的实时电量，再控制触屏模块16显示该实时电量于电池电量显示图标350。

9、告警提示显示。主控模块11检测到串联电池组10充电过压或者欠压时，控制触屏模块16将过压告警信息或欠压告警信息显示于告警提示图标37。

上述功能使得用户可以直观形象的了解系统的工作状态，能够提升用户体验。

区别于现有技术的情况，本实用新型通过设置主动均衡模块和触屏模块，能够主动控制串联电池组中各个电池组之间电量均衡，并能在均衡过程中实时显示各个电池组电量。

以上所述仅为本实用新型的实施方式，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种储能系统，其特征在于，所述储能系统包括：

串联电池组，至少包括第一电池组和第二电池组，每个电池组至少包括一个单节电池，且所述第一电池组和所述第二电池组串联；

电池管理模块，所述电池管理模块与所述串联电池组连接，所述电池管理模块用于采集所述串联电池组中各个电池组的电量信息，所述电池管理模块包括主动均衡模块，所述主动均衡模块用于根据所述电量信息控制所述第一电池组与所述第二电池组之间的电量均衡；

主控模块，与所述电池管理模块连接，用于接收所述电量信息；

触屏模块，所述触屏模块与所述主控模块连接，用于从所述主控模块接收所述电量信息并显示与所述电量信息相应的电量信息界面。

2.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于，所述主动均衡模块包括：

电量转移电路，与所述串联电池组连接，用于为所述第一电池组与所述第二电池组之间提供电量转移的通路；

控制单元，与所述电量转移单元连接，用于根据所述电量信息生成控制信号控制所述电量转移通路变化，以实现所述第一电池组与所述第二电池组之间的电量转移。

3.根据权利要求2所述的储能系统，其特征在于，所述电量转移电路至少包括电感L1、电感L2、电感L3、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、受控开关Q1、受控开关Q2、受控开关Q3以及受控开关Q4，所述电感L1的第一端连接所述第一电池组的正极、所述二极管D2的阴极以及所述受控开关Q2的第一端，所述电感L1的第二端连接所述二极管D1的阴极和所述受控开关Q1的第一端，所述电感L2的第一端连接所述第二电池组的正极、所述二极管D1的阳极、所述受控开关Q1的第二端、所述二极管D4的阴极以及所述受控开关Q4的第一端，所述电感L2的第二端连接所述二极管D2的阳极、所述二极管D3的阴极、所述受控开关Q2的第二端以及所述受控开关Q3的第一端，所述电感L3的第一端连接所述第二电池组的负极、所述二极管D3的阳极和所述受控开关Q3的第二端，所述电感L3的第二端连接所述二极管D4的阳极和所述受控开关Q4的第二端，所述主动均衡模块还包括光耦模块，所述光耦模块至少包括光耦U1、光耦U2、光耦U3以及光耦U4，所述受控开关Q1的控制端、所述受控开关Q2的控制端、所述受控开关Q3的控制端以及所述受控开关Q4的控制端分别通过所述光耦U1、所述光耦U2、所述光耦U3以及所述光耦U4连接所述控制单元。

4.根据权利要求3所述的储能系统，其特征在于，所述主动均衡模块还包括过流保护单元，所述过流保护单元至少包括第一过流保护器、第二过流保护器以及第三过流保护器，所述第一过流保护器连接在所述电感L1的第一端与所述第一电池组的正极之间，所述第二过流保护器连接在所述电感L2的第一端与所述第一电池组的负极之间，所述第三过流保护器连接在所述电感L3的第一端与所述第二电池组的负极之间。

5.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于，所述储能系统还包括太阳能电池板和功率模块，所述太阳能电池板和所述串联电池组均连接所述功率模块，所述功率模块用于将所述太阳能电池板产生的电量充入所述串联电池组。

6.根据权利要求5所述的储能系统，其特征在于，所述储能系统还包括分流器，所述分流器的第一端连接所述串联电池组的负极，所述分流器的第二端连接所述功率模块，所述分流器的检测端连接所述主控模块，所述主控模块通过所述分流器检测所述串联电池组的充放电电流并根据所述充放电电流判断所述串联电池组是否充电过压并在过压时控制所述触屏模块显示过压告警信息。

7.根据权利要求6所述的储能系统，其特征在于，所述功率模块还连接市电，所述功率模块利用所述市电为所述串联电池组充电，所述功率模块还连接负载，所述功率模块利用所述市电或者所述串联电池组为所述负载供电，所述主控模块还用于根据所述充放电电流判断所述串联电池组是否欠压并在欠压时控制所述触屏模块显示欠压告警信息。

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