CN209267201U - 用于储能电池系统的高压控制电路及储能电池系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及用于储能电池系统的高压控制电路及储能电池系统,本实用新型的用于储能电池系统的高压控制电路包括：用于连接储能电池的电源输入总负和电源输入总正，用于连接放电负载或充电单元的输出正极和输出负极，电源转换单元和BMS主控单元；以及连接BMS主控单元、用于导通或断开储能电池与电源转换单元连接的启动控制单元；连接BMS主控单元、用于导通或断开充电单元与储能电池连接的充电控制单元；连接BMS主控单元、用于导通或断开放电负载与储能电池连接的放电控制单元，连接电源转换单元与输出正极、用于在充电单元上电瞬间给BMS主控单元供电的充电激活单元。实施本实用新型能够满足UL认证需求，同时成本低，简单易行。

Description

用于储能电池系统的高压控制电路及储能电池系统

技术领域

本实用新型涉及储能电池系统技术领域，更具体地说，涉及一种用于储能电池系统的高压控制电路及储能电池系统。

背景技术

近年来随着市场的光伏、风力发电等新能源发电的迅猛发展，对实现节能减排有着不可替代的作用，然而光伏、风电等随机性电源受自然玩意因素影响因素较大，具有间歇性、波动性和不可益达预测的特点，其大量、无序接入将给电网的安全、稳定和经济运行带来严峻的挑战。储能装置具有能量双向流动的特性，从而作为改善可再生能源发电波动性的间歇性的有效技术引入到配电网建设中；配电网引入储能后，可有效实现需求侧能量管理，平滑短时出力波动，消除昼夜间峰谷差，有效利用电力设备，降低用电成本。另外，还可以实现调频调压，改善电网电能质量的功能，提高随机性电源供电的稳定性和可靠性，进而促进随机性的发展。另外，储能装置也广泛的应用于电力系统、轨道交通、军工、石油机械、新能源汽车等领域，在电网削峰填谷、平滑新能源波动，能量回收利用等场合实现能量双向流动，对电网电压频率主动支撑，提高供电电能质量。同时市场对储能电池系统的各种认证要求也越来越高，尤其是UL认证要求。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述部分技术缺陷，提供一种用于储能电池系统的高压控制电路及储能电池系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种用于储能电池系统的高压控制电路，包括：用于连接储能电池的电源输入总负和电源输入总正，用于连接放电负载或充电单元的输出正极和输出负极，电源转换单元和BMS主控单元；以及

连接所述BMS主控单元、用于导通或断开所述储能电池与所述电源转换单元连接的启动控制单元；

连接所述BMS主控单元、用于导通或断开所述充电单元与所述储能电池连接的充电控制单元；

连接所述BMS主控单元、用于导通或断开所述放电负载与所述储能电池连接的放电控制单元，

连接所述电源转换单元与所述输出正极、用于在所述充电单元上电瞬间给所述BMS主控单元供电的充电激活单元。

优选地，还包括：

连接在所述电源转换单元与所述启动控制单元单元之间的第一开关S1，所述充电激活单元经所述第一开关S1与所述电源转换单元连接。

优选地，所述充电激活单元包括第三二极管D3和电阻R2，所述输出正极经所述第三二极管D3和电阻R2与所述电源转换单元连接。

优选地，所述启动控制单元包括第一二极管D1、第二开关S2和与所述BMS主控单元连接的第一控制开关K1，所述第二开关S2与所述第一控制开关K1并联连接；和/或

所述充电控制单元包括第二控制开关K2和第二二极管D2，所述输出正极经所述第二二极管D2和所述第二控制开关K2与所述电源输入总正连接；和/或

所述放电控制单元包括第三控制开关K3和所述第一二极管D1，所述电源输入总正经所述第一二极管D1和所述第三控制开关K3与所述输出正极连接。

优选地，所述放电控制单元还包括第四控制开关K4和第一电阻R1，所述第四控制开关K4与所述第一电阻R1串联后与所述第二二极管D2并联连接。

优选地，所述第二开关S2为自复位开关。

优选地，所述第一控制开关K1、第二控制开关K2、第三控制开关K3或/和第四控制开关K4为常开继电器。

优选地，还包括连接在所述电源输入总正与所述启动控制电路之间的熔断器F1和/或霍尔。

本实用新型还构造一种储能电池系统，包括上面任意一项所述的高压控制电路。

优选地，所述储能电池与所述高压控制电路的电源输入总正之间通过铝排连接，所述铝排的截面略大于在所述储能电池过载临界点的熔断面积。

实施本实用新型的用于储能电池系统的高压控制电路及储能电池系统，具有以下有益效果：能够满足UL认证需求，同时成本低，简单易行。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型用于储能电池系统的高压控制电路一实施例的逻辑框图；

图2是本实用新型用于储能电池系统的高压控制电路一实施例的电路原理图；

图3是本实用新型储能电池系统一实施例的逻辑框图；

图4是本实用新型储能电池系统一实施例的部分结构示意图；

图5是图4部分细节图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

如图1所示，在本实用新型的用于储能电池系统的高压控制电路一实施例中，包括：用于连接储能电池200的电源输入总负和电源输入总正，用于连接放电负载320或充电单元310的输出正极和输出负极，电源转换单元120和BMS主控单元110；以及连接BMS主控单元110、用于导通或断开储能电池200与电源转换单元120连接的启动控制单元140；连接BMS主控单元110、用于导通或断开充电单元310与储能电池200连接的充电控制单元150；连接BMS主控单元110、用于导通或断开放电负载320与储能电池200连接的放电控制单元160，连接电源转换单元120与输出正极、用于在充电单元310上电瞬间给BMS主控单元110供电的充电激活单元170。具体的，通过启动控制电路控制储能电池200与电源转换单元120的连接，当启动控制电路工作时，储能电池200给电源转换单元120供电，电源转换单元120将储能电池200的电压进行转换后给BMS主控单元110供电，同时供电后的BMS主控单元110输出控制信号以维持启动控制单元140一直为启动状态，即维持储能电池200对BMS主控单元110的供电以确保整个高压控制电路正常工作。通过储能电池系统中的储能电池200给高压控制电路供电，减少了辅助电源设备，具有低成本优势。在高压控制电路连接充电单元310时，BMS主控单元110控制充电控制单元150与储能电池200的连接，通过充电单元310对储能电池200充电，在高压控制电路连接放电负载320时，BMS主控单元110控制放电控制单元160与储能电池200的连接，实现对储能电池200的放电。这里的放电负载320也可以理解为储能电池200正常工作时的工作电路，其通过放电负载320的放电过程，即为储能电池200正常工作时的放电过程。当高压控制电路在充电过程中被断电，此时BMS主控单元110将被下电，在再次接入充电单元310时，充电单元310的电源输入可以通过高压控制电路的输出正极连接充电激活单元170，通过充电激活单元170给电源转换单元120供电以对BMS主控单元110供电，使BMS主控单元110开始工作以再次启动充电控制单元150，实现正常的充电过程。在这里可以通过充电激活单元170实现BMS主控单元110的自动上电，而不需要人工干预操作，减少了现有的储能电池系统的高压控制电路在断电后需要专业人员进行手动合闸的操作，避免了对储能电池200充电不及时导致的影响使用。同时储能电池200在过放时，其输出为零，BMS主控单元110没有供电，其将断开启动控制电路与储能电池200的连接，储能电池200将不再对高压控制电路供电，高压控制电路将处于零功耗状态，实现了储能电池系统的自动关机，规避了现有的储能电池系统的控制电路在电视过放保护关机时通常还具有一定耗电，需要维护人员及时手动切断控制电路的电源的弊端。

进一步的，如图2所示，本实用新型的用于储能电池系统的高压控制电路还包括：连接在电源转换单元120与启动控制单元140单元之间的第一开关S1，充电激活单元170经第一开关S1与电源转换单元120连接。具体的，在这里可以通过第一开关S1断开对BMS主控单元110的供电，及使整个高压控制电路为关闭状态，在正常工作时，第一开关S1为常闭状态。

进一步的，充电激活单元170包括第三二极管D3和电阻R2，输出正极经第三二极管D3和电阻R2与电源转换单元120连接。具体的，在连接充电单元310即充电机时，二极管D3导通，通过电阻R2给电源转换单元120供电，继而给BMS主控单元110供电，BMS主控电源供电后，开始控制充电控制电路正常工作，充电单元310开始通过充电控制电路给储能电池200正常充电。

进一步的，在一实施例中，启动控制单元140包括第一二极管D1、第二开关S2和与BMS主控单元110连接的第一控制开关K1，第二开关S2与第一控制开关K1并联连接；一实施例中，充电控制单元150包括第二控制开关K2和第二二极管D2，输出正极经第二二极管D2和第二控制开关K2与电源输入总正连接；另一实施例中，放电控制单元160包括第三控制开关K3和第一二极管D1，电源输入总正经第一二极管D1和第三控制开关K3与输出正极连接。具体的，在高压控制电路启动过程中，先闭合开关S2，储能电池200通过二极管D1和开关S2后给电源转换单元120供电，继而给BMS主控单元110供电，BMS主控单元110供电后控制控制开关K1闭合，这个时候开关S2将不再起作用，储能电池200通过控制开关K1给电源转换单元120供电。在高压控制电路连接充电单元310时，BMS主控单元110控制控制开关K2闭合，充电单元310通过二极管D2和控制开关K2给储能电池200供电继而对储能电池200充电。在高压控制电路连接放电负载320时，BMS主控单元110控制控制开关K3闭合，储能电池200通过二极管D1和控制开关K3连接放电负载320对放电负载320供电。

进一步的，放电控制单元160还包括第四控制开关K4和第一电阻R1，第四控制开关K4与第一电阻R1串联后与第二二极管D2并联连接。具体的，在放电过程中，还有预放电过程，BMS主控单元110控制控制开关K3闭合之前，先控制控制开关K4闭合，充电单元310通过控制开关K4和电阻R1限制放电电流，放电负载320进行供电。

进一步的，第二开关S2为自复位开关。具体的，开关S2可以为自复位开关，在控制开关K1闭合工作时，开关S2恢复断开状态。

进一步的，第一控制开关K1、第二控制开关K2、第三控制开关K3或/和第四控制开关K4为常开继电器。具体的，这里的控制开关K1，控制开关K2，控制开关K3和控制开关K4可以选用常开继电器，在BMS主控单元110供电后，通过供电电路控制控制开关的闭合。

进一步的，本实用新型的的用于储能电池系统的高压控制电路还包括连接在电源输入总正与启动控制电路之间的熔断器F1和/或霍尔。具体的，在储能电池200与启动控制电路之间连接熔断器F1和/或霍尔对电路进行保护。同时在这里高压控制电路还包括与BMS主控单元110连接的显示屏。

另，本实用新型的一种储能电池系统，包括上面任意一项的高压控制电路。具体的，可以通过在储能电池系统中设置上面的高压控制电路，实现储能电池系统的成本优势和安全使用。如图3实施的实施例中，N个储能电池串联后与高压控制电路100的电源输入总正和电源输入总负连接，每个储能电池均通过BMS从控单元进行电压或者温度的采集，并通过CAN通讯线与高压控制电路100的CAN通讯接口连接。同时还可以通过与高压控制电路100连接的监控单元读取储能电池的信息和控制储能电池系统工作状态。

进一步的，如图4和图5所示，储能电池200与所述高压控制电路100的电源输入总正之间通过铝排A连接，铝排A的截面略大于在储能电池过载临界点的熔断面积。具体的，储能电池200的输出端子采用铝排A连接，其截面积大小设计刚好能保证电池模组正常过载流量临界状态时的大小；这样的设计可以保证在进行短路测试时，过载电流较大时，低熔点的铝排A就会先熔断，进而达到保护整个储能电池的作用。此外，储能电池200包括多个储能电池模组，多个储能电池模组可以通过铜排B依次串联连接。由于铜排B熔点高，可以实现储能电池输出端的铝排A先熔断，保护其储能电池内部电路。

可以理解的，以上实施例仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围；因此，凡跟本实用新型权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种用于储能电池系统的高压控制电路，其特征在于，包括：用于连接储能电池的电源输入总负和电源输入总正，用于连接放电负载或充电单元的输出正极和输出负极，电源转换单元和BMS主控单元；以及

连接所述BMS主控单元、用于导通或断开所述储能电池与所述电源转换单元连接的启动控制单元；

连接所述BMS主控单元、用于导通或断开所述充电单元与所述储能电池连接的充电控制单元；

连接所述BMS主控单元、用于导通或断开所述放电负载与所述储能电池连接的放电控制单元，

连接所述电源转换单元与所述输出正极、用于在所述充电单元上电瞬间给所述BMS主控单元供电的充电激活单元。

2.据权利要求1所述的用于储能电池系统的高压控制电路，其特征在于，还包括：

连接在所述电源转换单元与所述启动控制单元单元之间的第一开关S1，所述充电激活单元经所述第一开关S1与所述电源转换单元连接。

3.据权利要求1所述的用于储能电池系统的高压控制电路，其特征在于，

所述充电激活单元包括第三二极管D3和电阻R2，所述输出正极经所述第三二极管D3和电阻R2与所述电源转换单元连接。

4.根据权利要求1所述的用于储能电池系统的高压控制电路，其特征在于，

所述启动控制单元包括第一二极管D1、第二开关S2和与所述BMS主控单元连接的第一控制开关K1，所述第二开关S2与所述第一控制开关K1并联连接；和/或

所述充电控制单元包括第二控制开关K2和第二二极管D2，所述输出正极经所述第二二极管D2和所述第二控制开关K2与所述电源输入总正连接；和/或

所述放电控制单元包括第三控制开关K3和所述第一二极管D1，所述电源输入总正经所述第一二极管D1和所述第三控制开关K3与所述输出正极连接。

5.根据权利要求4所述的用于储能电池系统的高压控制电路，其特征在于，所述放电控制单元还包括第四控制开关K4和第一电阻R1，所述第四控制开关K4与所述第一电阻R1串联后与所述第二二极管D2并联连接。

6.根据权利要求4所述的用于储能电池系统的高压控制电路，其特征在于，所述第二开关S2为自复位开关。

7.根据权利要求5所述的用于储能电池系统的高压控制电路，其特征在于，所述第一控制开关K1、第二控制开关K2、第三控制开关K3或/和第四控制开关K4为常开继电器。

8.根据权利要求1所述的用于储能电池系统的高压控制电路，其特征在于，还包括连接在所述电源输入总正与所述启动控制单元之间的熔断器F1和/或霍尔。

9.一种储能电池系统，其特征在于，包括权利要求1-8任意一项所述的高压控制电路。

10.根据权利要求9所述的储能电池系统，其特征在于，所述储能电池与所述高压控制电路的电源输入总正之间通过铝排连接，所述铝排的截面略大于在所述储能电池过载临界点的熔断面积。