CN207251289U - 一种用电管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用电管理系统，其特征在于，所述用电管理系统包括光伏发电板、光伏电能转换器、快速充电器、控制电路、开关组、电池状态监测装置、电池组、逆变器和用电器；所述光伏发电板与光伏电能转换器连接，所述快速充电器与开关组连接，所述开关组还与控制电路连接；所述电池状态监测装置与电池组中各个储能电池连接，用于检测各个储能电池的状态参数；所述电池组放出的直流电经过逆变器的变换成为交流电，供给用电器使用。本实用新型的有益效果是：(1)能够根据电池组中每个储能电池特性进行光伏充电控制；(2)能够根据电池组中每个储能电池放电电量的检测控制对储能电池的充。

Description

一种用电管理系统

技术领域

本实用新型涉及电能检测领域，具体的涉及一种用电管理系统。

背景技术

随着节能环保意识的进一步增强，越来越多的用户选择在家中安装绿色能源生成器，一方面进行自用，另一方面也可以售与电力公司，获得经济收益。

大多数情况下，用户会采用光伏发电板来将太阳能转化为电能。通常情况下，如公告号CN203479855U实用新型专利提到的那样，光伏阵列发出的直流电能通过直流汇流装置接入并网逆变器，经逆变器后交流信号接入用户家中的用电器。但是，采用这样的方式只能够实时使用光伏电能，无法对光伏电能进行存储之后统一使用。美国专利US2017176505A1所示的系统，采用了电池单元存储光伏电能，能够更加均匀平稳地向用电器供应电能。但是，为了更多得存储电能，电池单元普遍采用电池组的方式构成，一个电池组中有多个储能电池。通常认为一个电池组中的每个储能电池各方面的电气性能都是相同的，但在实际使用中，一个电池组中各个储能电池的电气性能、状态参数都会有所不同，这影响到每个储能电池储电和放电的能力。但是现有技术中，却鲜有根据电池组中每个储能电池特性进行光伏充电控制的设计。

鉴于以上问题，提出本实用新型。

实用新型内容

本实用新型的一个目的在于提供一种用电管理系统，使得能够根据电池组中每个储能电池特性进行光伏充电控制。

具体地，本实用新型是通过如下技术方案实现的：

一种用电管理系统，所述用电管理系统包括光伏发电板、光伏电能转换器、快速充电器、控制电路、开关组、电池状态监测装置、电池组、逆变器和用电器；所述光伏发电板与光伏电能转换器连接，所述快速充电器与开关组连接，所述开关组还与控制电路连接；所述电池状态监测装置与电池组中各个储能电池连接，用于检测各个储能电池的状态参数；所述逆变器用于将电池组放出的直流电经过的变换成为交流电，供给用电器使用。

较佳的，所述光伏电能转换器还与交流电网连接，用于将光伏发电板产生的电能传输到交流电网。

较佳的，每个所述储能电池连接电池放电检测电表，每个所述电池放电检测电表与电池状态检测装置连接。

较佳的，在快速充电器和开关组之间，还连接充电电能检测表，所述充电电能检测表用于检测充入电池组的总电量，并将所述充入电池组的总电量值发送给控制电路。

较佳的，在光伏电能转换器与交流电网之间还设置交流充电电表，所述交流充电电表用于检测光伏发电板向交流电网提供的电量。

较佳的，交流电网与用电器之间还连接交流用电电表，用于计算交流电网向用电器提供的电量。

较佳的，所述用电管理系统还包括时钟同步单元，所述时钟同步单元分别与交流充电电表与交流用电电表连接，用于向交流用电电表和交流充电电表提供统一的时钟信息。

较佳的，所述光伏电能转换器与断电开关连接，用于控制所述断电开关的开闭；所述断电开关设置在交流电网与用电器之间，能够导通或者断开交流电网与用电器之间的连接。

较佳的，所述用电管理系统还包括温度测量单元，所述温度测量单元与每个储能电池连接，用于检测电池组中每个储能电池的温度，所述温度测量单元和电池状态检测装置均与内阻确定单元连接，所述内阻确定单元与控制电路连接。

本实用新型的有益效果是：(1)能够根据电池组中每个储能电池特性进行光伏充电控制；(2)能够根据电池组中每个储能电池放电电量的检测控制对储能电池的充。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图。

图1为本实用新型第一实施例提供的一种用电管理系统结构示意图；

图2为本实用新型第二实施例提供的一种用电管理系统结构示意图；

图3为本实用新型第三实施例提供的一种用电管理系统结构示意图；

图4为本实用新型第四实施例提供的一种用电管理系统结构示意图；

图5为本实用新型第五实施例提供的一种用电管理系统结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本实用新型相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实用新型的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本实用新型使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。在本实用新型和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本实用新型可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本实用新型范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

以下将通过实施例对本实用新型进行详细描述。

本实用新型所述的具有各种功能的功能模块均为现有技术中存在并且本领域技术人员了解其是如何工作、懂得其使用方法的功能电路，本实用新型的创新点在于将这些功能模块进行组合连接，以解决本实用新型中提出的技术问题。

一种用电管理系统，如图1所示，包括光伏发电板、光伏电能转换器、快速充电器、控制电路、开关组、电池状态监测装置、电池组、逆变器和用电器，其中，光伏发电板与光伏电能转换器连接，所述光伏电能转换器用于将光伏发电板产生的光伏直流电转换为可用于快速充电器进行充电的直流电，所述快速充电器与开关组连接，所述开关组还与控制电路连接，所述开关组能够在控制电路的控制下，使快速充电器与电池组中的不同储能电池进行导通，以使快速充电器对不同的储能电池进行充电；所述电池状态监测装置与电池组中各个储能电池连接，用于检测各个储能电池的状态参数，所述电池状态监测装置将获取的各个储能电池的状态参数传送给控制电路，所述控制电路根据获得的各个储能电池的状态参数，控制快速充电器以预设的充电模式进行充电。所述电池组放出的直流电经过逆变器的变换成为交流电，供给用电器使用。

所述光伏发电板将太阳能照射在光伏板上产生的微弱电流进行合流，合并为能够进行传输的直流电流，再将合并后的直流电流进一步进过DC/DC转换，形成能够对电池组中的储能电池进行充电的充电电流，所述快速充电器将充电电流进行进一步的转化，使之能够对应于每个储能电池的充电曲线要求，以达到快速充电的目的。通常情况下，当把多个储能电池合并为电池组时，理论上在同一时间每个储能电池被充入或消耗的电能是一致的，但是在实际使用时，由于每个单体储能电池的个体差异，以及每个单体电池使用时长的差异(例如一个电池组中，一些储能电池是刚开始使用的电池，另一些储能电池是用户从二手市场购买的已经被使用过一段时间的储能电池)，导致不同储能电池的充电和放电性能具有一定的差异，针对这种差异，电池状态检测装置与每个储能电池连接，用于获取每个储能电池当前具有的电量信息以及不同充电电流对每个储能电池充电速度的影响，最终获得“剩余电量——最佳充电电流”的对应关系表，这样，对于每个储能电池，电池状态检测装置首先获取该储能电池的当前电量，再根据该储能电池的当前电量，确定对该储能电池进行充电的最佳充电电流，以达到对该储能电池的快速充电。

通常，为了储能电池之间的相互匹配和协同使用，选用电池容量一致的储能电池组成电池组，最好使用型号一致的储能电池，进一步的，为了实现对电池组中每个储能电池的均衡充电，所述电池状态检测装置首先获取所有储能电池当前的剩余电量信息，再根据剩余剩余电量的从小到大的顺序，控制开关组依次导通储能电池和快速充电器之间的通路，使快速充电器优先对当前剩余电量最少的储能电池进行快速充电。

进一步的，如图2所示，每个所述储能电池还连接一个电池放电检测电表，用于检测每个储能电池放出的电能，并根据单位时间放出的电能大小，判断对应储能电池是否工作正常。如前所述，将多个储能电池合并为一个电池组对用电器进行供电时，理论上各个储能电池放电量也应当是一致的，在实际使用时，由于不可避免的各个单体储能电池之间的差异，允许各个储能电池的放电量在一定范围内有所变化，例如，已知某一型号的储能电池，电池容量是100AH，一个电池组中有四块该型号储能电池，在一次用电行为中，四块储能电池的放电量分别为10AH，12AH，20AH，9AH，若以10±2AH为正常放电的范围，则可见放电量为20AH的储能电池存在放电异常。具体的，多个所述电池放电检测电表都与所述电池状态监测装置连接，所述所述电池状态监测装置统计一段时间内电池组总的放电量，将总的放电量除以储能电池的个数，得到每个储能电池的平均放电量，以所述每个储能电池的平均放电量上下浮动预设范围作为每个储能电池正常放电的评判标准。

进一步的，如图3所示，在所述快递充电器和开关组之间还连接充电电能检测表，用于检测充入电池组的总电量。所述充电电能检测表与控制电路连接，所述控制电路获取充电电能检测表发送的总电量以及同一时间每个电池放电检测电表检测到的放电值，判断当前充入的电量是否满足放出的电量，若不满足，则暂停电池组对用电器的供电，改为交流电网为用电器供电。

进一步的，所述控制电路与光伏电能转换器连接，用于向光伏电能转换器发送电池组满电信息，若光伏电能转换器接收到电池组满电信息，则光伏电能转换器将光伏发电板产生的光伏直流电逆变为交流电，输向交流电网。

如图4所示，在所述交流电网与光伏电能转换器之间还设置交流充电电表，用于检测光伏发电板向交流电网提供的电量；所述交流电网还通过断电开关直接与用电器进行连接，所述光伏电能转换器与所述断电开关连接，用于控制所述断电开关的开闭，当光伏电能转换器的动作为将光伏发电板的电能输向交流电网，则说明电池组无需充电，处于电量满盈的状态，这时用电器靠电池组供电工作，则此时光伏电能转换器控制断电开关断开，即断开了交流电网与用电器之间的连接；反之，当光伏电能转换器的动作为将光伏发电板的电能输向快速充电器，则说明电池组需要充电，电池组的电量较低，需要使用交流电网为用电器供电，则此时光伏电能转换器控制断电开关闭合，即导通了交流电网与用电器之间的连接，使交流电网直接向用电器供电。

进一步的，如图4所示，在交流电网与用电器之间还连接交流用电电表，用于计算交流电网向用电器提供的电量。

由于设置交流用电电表是为了统计用电器消耗产生的电费，交流充电电表是为了统计光伏发电板向交流电网出售的电能而产生的盈利，由于供电公司在不同时段的售电电价(指供电公司卖给用户电量的电价)与收电电价(指用户卖给供电公司电量的电价)是不同的，为了实时核算售电总价和收电总价，需要实时告知交流用电电表和交流充电电表的当前时刻信息，进而设置时钟同步单元，所述时钟同步单元分别与交流充电电表与交流用电电表连接，用于向交流用电电表和交流充电电表提供统一的时钟信息，采用这样的设置，能够使交流用电电表和交流充电电表使用统一的计时元件，而传统的电表中，采用一个电表一个计时元件的方案，会造成计时的不统一，且会增加每个电表的制造成本。

进一步的，如图5所示，所述用电管理系统还包括温度测量单元，所述温度测量单元与每个储能电池连接，用于检测电池组中每个储能电池的温度，所述温度测量单元和电池状态检测装置均与内阻确定单元连接，所述内阻确定单元根据每个储能电池的温度，根据存储在内阻确定单元中的“温度-内阻”对照表确定每个储能电池的内阻，并根据内阻以及当前施加在该储能电池上的电流确定快速充电时储能电池本身消耗的能量，所述内阻确定单元与控制电路连接，进而，所述控制电路可以以储能电池内阻消耗的能量作为参考，对快速充电器的充电电流进行调控，以使储能电池在充电速度和电能消耗上达到较优的平衡。

本实用新型所述的具有各种功能的功能模块均为现有技术中存在并且本领域技术人员了解其是如何工作、懂得其使用方法的功能电路，本实用新型的创新点在于将这些功能模块进行组合连接，以解决本实用新型中提出的技术问题。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种用电管理系统，其特征在于，所述用电管理系统包括光伏发电板、光伏电能转换器、快速充电器、控制电路、开关组、电池状态监测装置、电池组、逆变器和用电器；所述光伏发电板与光伏电能转换器连接，所述快速充电器与开关组连接，所述开关组还与控制电路连接；所述电池状态监测装置与电池组中各个储能电池连接，用于检测各个储能电池的状态参数；所述逆变器用于将电池组放出的直流电经过的变换成为交流电，供给用电器使用。

2.根据权利要求1所述的用电管理系统，其特征在于，所述光伏电能转换器还与交流电网连接，用于将光伏发电板产生的电能传输到交流电网。

3.根据权利要求2所述的用电管理系统，其特征在于，每个所述储能电池连接电池放电检测电表，每个所述电池放电检测电表与电池状态检测装置连接。

4.根据权利要求3所述的用电管理系统，其特征在于，在快速充电器和开关组之间，还连接充电电能检测表，所述充电电能检测表用于检测充入电池组的总电量，并将所述充入电池组的总电量值发送给控制电路。

5.根据权利要求4所述的用电管理系统，其特征在于，在光伏电能转换器与交流电网之间还设置交流充电电表，所述交流充电电表用于检测光伏发电板向交流电网提供的电量。

6.根据权利要求5所述的用电管理系统，其特征在于，交流电网与用电器之间还连接交流用电电表，用于计算交流电网向用电器提供的电量。

7.根据权利要求6所述的用电管理系统，其特征在于，所述用电管理系统还包括时钟同步单元，所述时钟同步单元分别与交流充电电表与交流用电电表连接，用于向交流用电电表和交流充电电表提供统一的时钟信息。

8.根据权利要求7所述的用电管理系统，其特征在于，所述光伏电能转换器与断电开关连接，用于控制所述断电开关的开闭；所述断电开关设置在交流电网与用电器之间，能够导通或者断开交流电网与用电器之间的连接。

9.根据权利要求8所述的用电管理系统，其特征在于，所述用电管理系统还包括温度测量单元，所述温度测量单元与每个储能电池连接，用于检测电池组中每个储能电池的温度，所述温度测量单元和电池状态检测装置均与内阻确定单元连接，所述内阻确定单元与控制电路连接。