CN215267739U - 一种储能电池簇充放电控制电路系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种储能电池簇充放电控制电路系统，包括双向储能变流器，所述双向储能变流器和电池簇并联，双向储能变流器的正极和电池簇正极连接的线路为主回路正极线路，所述主回路正极线路上串联有充电接触器和放电接触器，所述充电接触器上并联有放电限流回路，所述放电接触器上并联有充电预充限流回路，所述充电限流回路和放电限流回路上分别串联有第一单向导电元件和第二单向导电元件，所述第一单向导电元件用于通过充电电流，所述第二单向导电元件用于通过放电电流。本实用新型减少了安全隐患，保证电池簇安全可靠运行。

Description

一种储能电池簇充放电控制电路系统

技术领域

本实用新型属于电池管理技术领域，具体属于一种储能电池簇充放电控制电路系统。

背景技术

当前储能系统由多个电池簇组成，单个电池簇中配置有接触器，系统上电后，电池管理系统检测电池簇无异常后闭合接触器，使电池簇接入双向储能变流器PCS，PCS根据上级指示对电池簇进行充放电操作。当电池簇出现过充及过放故障时，电池管理系统控制接触器断开，以达到禁止充放电的目的。

目前，如图1所示，K2为预充接触器5，电池管理系统主控BMU上电后，检测电池簇无异常，首先闭合预充接触器，电流经过限流电阻R1，将电池簇以限流方式接入PCS，以避免电池簇主回路及主接触器因瞬间接入冲击电流过大而损坏。预充接触器K2闭合后，BMU检测到K2两端电压达到一定阈值差后，闭合主接触器K1，断开预充接触器K2，并给PCS发送允许充放电命令，此时电池簇及BMU上电完成，可以进行充放电操作了。

充电时，当BMU检测到电池簇电压达到充电保护阈值后，控制接触器K1断开，以保护电池簇不会出现过充；

放电时，当BMU检测到电池簇电压达到放电保护阈值后，控制接触器K1断开，以保护电池簇不会出现过放；

一般情况下，电池簇放电过程中，BMU检测到电池簇电压达到放电保护阈值前，会给PCS发送停止放电指令，PCS接收到该指令后停止放电。而此时，电池簇基本处于放空状态，但接触器K1并没有断开，当PCS收到上级的充电指令后，仍旧可以对电池簇进行充电。但是储能系统应用场景复杂，某些场景下，电池簇放空且没有断开接触器K1，因为上级指令或储能系统调度原因，PCS并不能及时给电池簇充电且该状态可能会持续较长时间。在这段时间内由于电池簇与PCS是连接状态，PCS和电池管理系统的自身静态功耗会持续消耗电池簇的电量，导致电池簇电压持续降低直到低于放电保护阈值断开接触器K1，此时由于接触器K1断开，即便是后续PCS接到上级充电指令，也无法对电池簇进行充电操作了。而不能充电的电池簇由于电芯自放电及电池管理系统静态功耗的原因会持续消耗，如果没有人为干预，极易导致电芯报废。

通过以上描述可以看出，现有技术方案对于电池的保护处理措施有很大缺失，使用时有很大的安全隐患，并且极端情况下会导致电池报废造成极大的资产损失。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种储能电池簇充放电控制电路系统，解决目前电池管理系统中缺失电池簇的保护处理措施，具有安全隐患的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种储能电池簇充放电控制电路系统，包括双向储能变流器，所述双向储能变流器和电池簇并联，双向储能变流器的正极和电池簇正极连接的线路为主回路正极线路，所述主回路正极线路上串联有充电接触器和放电接触器，所述充电接触器上并联有放电限流回路，所述放电接触器上并联有充电预充限流回路，所述充电限流回路和放电限流回路上分别串联有第一单向导电元件和第二单向导电元件，所述第一单向导电元件用于通过充电电流，所述第二单向导电元件用于通过放电电流。

进一步的，所述充电限流回路还包括第一限流电阻，第一单向导电元件为充电二极管，所述第一限流电阻和充电二极管串联，充电二极管的阳极和双向储能变流器的正极连接，充电二极管的阴极和第一限流电阻连接。

进一步的，所述放电限流回路包括第二限流电阻，第二单向导电元件为放电二极管，所述第二限流电阻和放电二极管串联，所述放电二极管的阳极和电池簇的正极连接，所述放电二极管的阴极和第二限流电阻连接。

进一步的，还包括电池管理系统主控，所述电池管理系统主控和主回路正极线路连接，所述电池管理系统主控还和充电接触器和放电接触器连接；所述电池管理系统主控用于监测电池簇的电流和电压信号以及控制充电接触器和放电接触器开断。

进一步的，所述电池管理系统主控通过霍尔传感器采集电池簇的电流信号。

进一步的，所述充电接触器和放电接触器布置在霍尔传感器和双向储能变流器的正极之间。

进一步的，充电接触器和放电接触器上均设有控制线圈和接地引脚，控制线圈和电池管理系统主控的控制输出接口连接。

进一步的，所述充电接触器和放电接触器上还均设有第一引脚和第二引脚，所述充电接触器和放电接触器均通过第一引脚和第二引脚串联在主回路正极线路上。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：

本实用新型提供了一种储能电池簇充放电控制电路系统，通过在主回路正极线路上设有充电接触器和放电接触器，在充电接触器和放电接触器上分别并联放电限流回路和充电限流回路，而且充电限流回路和放电限流回路上设有第一单向导向元件，能够只通过充电电流，第二单向导电元件能够只通过放电电流，充电接触器和充电限流回路配合，放电接触器和放电限流回路配合，能够实现电池簇的充电和放电的两种状态下的区别性保护，充电保护后只断开充电接触器，电池簇的放电电流能够通过放电限流回路，电池簇仍可以放电，放电保护后只断开放电接触器，双向储能变流器输出的充电电流能够通过充电限流回路，电池簇仍可以充电，杜绝了现有技术中一个主接触器电路下，出现放电保护后主接触器断开，电池簇因为断路原因无法再进行充电，只能人为干预的情况，同时避免了因为人为干预不及时造成的电池过放而报废，减少了安全隐患，保证电池簇安全可靠运行。

进一步的，第一限流电组、第二限流电阻、充电二极管和放电二极管能够实现双向预充限流保护，充、放电回路均可做为各自状态下的预充限流电路，有效的避免了原方案一个预充接触器和限流电阻原理下，只能保护电池簇放电不受冲击很难避免充电不受冲击的缺陷，本实用新型可进行双向预充限流保护。

进一步的，电池管理系统主控能够自动识别充放电电流，并根据电流方向驱动充电接触器和放电接触器的开断，自动化程度高，方便快捷。

进一步的，充电接触器和放电接触器以及充电限流回路和放电限流回路，可针对充电、放电状态下进行区别性保护，充电保护后可以放电，放电保护后可以充电。

附图说明

图1为现有技术中充放电控制电路结构示意图；

图2为本实用新型的充放电控制电路结构示意图；

附图中：1-电池簇，2-霍尔传感器，3-电池管理系统主控，4-充电接触器，5-预充接触器，6-双向储能变流器，7-放电接触器，8-放电二极管，9-第二限流电阻，10-第一限流电阻，11-充电二极管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。

如图2所示，本实用新型提供了一种储能电池簇充放电控制电路系统，包括K1：充电接触器4，K3：放电接触器7，D1：充电二极管11，D2：放电二极管8，R2：第一限流电阻10，R3：第二限流电阻9，PCS：双向储能变流器6，电池簇1充电时，将交流电转换成直流给电池充电，电池簇1放电时，将电池簇1直流电转换成交流放电至交流电网侧；H1：霍尔传感器2，从电池簇1主回路采集电流信号；BMU：电池管理系统主控3，用以采集电池簇电流、电压等相关数据、控制保护电池簇充放电等；

在本实施例中，双向储能变流器6和电池簇1并联，双向储能变流器6的正极和电池簇1正极连接的线路为主回路正极线路，主回路正极线路上连接有电池管理系统主控3，电池管理系统主控3上连接有充电接触器4和放电接触器7，充电接触器4和放电接触器7串联在主回路正极线路上，充电接触器4上并联有放电限流回路，放电接触器7上并联有充电预充限流回路，充电限流回路和放电限流回路上分别串联有第一单向导电元件和第二单向导电元件，第一单向导电元件用于通过充电电流，第二单向导电元件用于通过放电电流。

具体的，电池管理系统主控3通过霍尔传感器2采集电池簇1的电流信号，充电接触器4和放电接触器7布置在霍尔传感器2和双向储能变流器6的正极之间，电池管理系统主控3的控制输出口分别连接在充电接触器4的控制线圈以及放电接触器7的控制线圈上，充电接触器4的接地引脚接地，放电接触器7的接地引脚接地，充电接触器4通过第一引脚和第二引脚串联在主回路正极线路上，放电接触器7通过第一引脚和第二引脚串联在主回路正极线路上。

具体的，充电限流回路还包括第一限流电阻10，第一单向导电元件为充电二极管11，第一限流电阻10和充电二极管11串联，充电二极管11的阳极和双向储能变流器6的正极连接，充电二极管11的阴极和第一限流电阻10连接。放电限流回路包括第二限流电阻9，第二单向导电元件为放电二极管8，第二限流电阻9和放电二极管8串联，所述放电二极管8的阳极和电池簇1的正极连接，所述放电二极管8的阴极和第二限流电阻9连接。

采用本实用新型时进行充放电操作时：

BMU上电后，检测电池簇1无异常，首先闭合放电接触器K3，将电池簇1以限流方式接入PCS，以避免电池簇主回路及主接触器因瞬间接入冲击电流过大而损坏。放电接触器K3闭合后，BMU检测到K3两端电压达到一定阈值差后，闭合充电接触器K1，并给PCS发送允许充放电命令，此时K1、K3都已经闭合，电池簇及BMU上电完成，系统进入工作状态，可进行充放电操作，K1、K3闭合后，可满足要求状态下的充放电电流经过主回路。

充电时，当BMU检测到电池簇电压达到充电保护阈值后，控制接触器K1断开，以保护电池簇不会出现过充；此时K3仍处于闭合状态，放电电流可从D2、R3、K3流过，电池簇仍可以进行放电；当储能系统需要放电时，可直接控制PCS给电池簇放电，BMU自动检测到放电电流后，闭合K1，此时放电电流从K1、K3流过，满足载流要求，同时系统由保护状态进入工作状态。另外，因为充电保护后断开了充电接触器K1，放电电流须先从D2、R3、K3流过，在电池簇电压较高状态下，PCS启动瞬间，D2、R3、K3组成的放电电路同时具备放电限流功能，避免大电流冲击。

放电时，当BMU检测到电池簇电压达到放电保护阈值后，控制接触器K3断开，以保护电池簇不会出现过放；此时K1处于仍处于闭合状态，充电电流可从D1、R2、K1流过，电池簇仍可以进行充电；当储能系统需要充电时，可直接控制PCS给电池簇充电，BMU自动检测到充电电流后，闭合K3，此时充电电流从K1、K3流过，满足载流要求，同时系统由保护状态进入工作状态。另外，因为放电保护后断开了放电接触器K3，充电电流须先从D1、R2、K1流过，在电池簇电压较低与PCS输出的充电电压压差较大时，D1、R2、K1组成的充电电路同时具备充电预充限流功能，避免压差较大时产生的大电流冲击。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种储能电池簇充放电控制电路系统，其特征在于，包括双向储能变流器(6)，所述双向储能变流器(6)和电池簇(1)并联，双向储能变流器(6)的正极和电池簇(1)正极连接的线路为主回路正极线路，所述主回路正极线路上串联有充电接触器(4)和放电接触器(7)，所述充电接触器(4)上并联有放电限流回路，所述放电接触器(7)上并联有充电限流回路，所述充电限流回路和放电限流回路上分别串联有第一单向导电元件和第二单向导电元件，所述第一单向导电元件用于通过充电电流，所述第二单向导电元件用于通过放电电流。

2.根据权利要求1所述的一种储能电池簇充放电控制电路系统，其特征在于，所述充电限流回路还包括第一限流电阻(10)，第一单向导电元件为充电二极管(11)，所述第一限流电阻(10)和充电二极管(11)串联，充电二极管(11)的阳极和双向储能变流器(6)的正极连接，充电二极管(11)的阴极和第一限流电阻(10)连接。

3.根据权利要求1所述的一种储能电池簇充放电控制电路系统，其特征在于，所述放电限流回路包括第二限流电阻(9)，第二单向导电元件为放电二极管(8)，所述第二限流电阻(9)和放电二极管(8)串联，所述放电二极管(8)的阳极和电池簇(1)的正极连接，所述放电二极管(8)的阴极和第二限流电阻(9)连接。

4.根据权利要求1所述的一种储能电池簇充放电控制电路系统，其特征在于，还包括电池管理系统主控(3)，所述电池管理系统主控(3)和主回路正极线路连接，所述电池管理系统主控(3)还和充电接触器(4)和放电接触器(7)连接；所述电池管理系统主控(3)用于监测电池簇(1)的电流和电压信号以及控制充电接触器(4)和放电接触器(7)开断。

5.根据权利要求4所述的一种储能电池簇充放电控制电路系统，其特征在于，所述电池管理系统主控(3)通过霍尔传感器(2)采集电池簇(1)的电流信号。

6.根据权利要求5所述的一种储能电池簇充放电控制电路系统，其特征在于，所述充电接触器(4)和放电接触器(7)布置在霍尔传感器(2)和双向储能变流器(6)的正极之间。

7.根据权利要求4所述的一种储能电池簇充放电控制电路系统，其特征在于，充电接触器(4)和放电接触器(7)上均设有控制线圈和接地引脚，控制线圈和电池管理系统主控(3)的控制输出接口连接。

8.根据权利要求1所述的一种储能电池簇充放电控制电路系统，其特征在于，所述充电接触器(4)和放电接触器(7)上还均设有第一引脚和第二引脚，所述充电接触器(4)和放电接触器(7)均通过第一引脚和第二引脚串联在主回路正极线路上。

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