CN217307277U - 一种多支路电池组供电的智能分组管理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提拱了一种多支路电池组供电的智能分组管理装置，包括系统控制模块，所述系统模块分别连接光伏监控模块、电池组监控模块、通信模块和稳压输出模块，所述光伏监控模块连接太阳能光伏板，电池组监控模块连接电池组，通信模块连接云平台，稳压输出模块连接负载，本实用新型涉及电池供电领域，特别是在多电池组供电状态下，解决了电池组并联充电导致电池充电不足，或某组电池过充过放的问题，优化电池管理，延长电池使用寿命，提高系统经济效益。

Description

一种多支路电池组供电的智能分组管理装置

技术领域

本实用新型涉及电池电源供电技术领域，尤其涉及一种多支路电池组供电的智能分组管理装置。

背景技术

随着物联网和新能源技术的发展，新能源应用渗透到各个行业，其中光伏储能非常适合处位置偏远，不能或不方便通过电网为设备进行供电的场所，然而现有系统管理粗放，直接将光伏板并联，通过接入并联的电池组进行充电，然而电池组并联后给负载进行供电，一方面会造成光伏资源的浪费，另一方面会导致电池寿命缩短，系统经济效益非常低。

实用新型内容

本实用新型提供一种多支路电池组供电的智能分组管理装置。

本实用新型通过以下技术方案实现：

一种多支路电池组供电的智能分组管理装置，包括系统控制模块，所述系统控制模块分别连接光伏监控模块、电池组监控模块、通信模块和稳压输出模块，所述光伏监控模块连接太阳能光伏板，电池组监控模块连接电池组，通信模块连接云平台，稳压输出模块连接负载，所述系统控制模块包括智能控制单元、存储单元、时间单元和按键及显示单元，所述光伏监控模块包括光伏信息采集单元，所述电池组监控模块包括电池信息采集单元，所述通信模块包括通信单元，所述稳压输出模块包括输出侧采集单元，所述智能控制单元分别连接通信单元、存储单元、时间单元、按键及显示单元、光伏信息采集单元、继电器驱动单元、电池信息采集单元和输出侧采集单元，所述继电器驱动单元有2个且分别连接充电执行单元和放电执行单元，所述光伏信息采集单元连接充电输入端，所述电池信息采集单元连接电池组，所述输出侧采集单元连接放电输出端，其中充电输入端、充电执行单元、电池组、放电执行单元和放电输入端依次连接。

进一步的，所述存储单元包括SRAM存储器和FLASH存储器，所述SRAM存储器和FLASH存储器分别连接智能控制单元的FSMC接口。

进一步的，所述通信单元包括PHY芯片、RJ45接口、RS232接口、RS485接口、CAN接口以及分别连接RS232接口、RS485接口、CAN接口的3个PCB端子，所述智能控制单元的EMAC0引脚连接PHY芯片，PHY芯片连接RJ45接口，所述智能控制单元的两个UART引脚分别连接RS232接口和RS485接口，所述智能控制单元的CAN引脚连接CAN接口。

进一步的，所述智能控制单元还包括JTAG引脚、Reset引脚和RTC引脚，所述JTAG引脚连接CPU处理器，所述Reset引脚连接复位电路，所述RTC引脚与时间单元内部的法拉电容连接。

进一步的，所述电池组包括电池#1、电池#2…电池#n，每个电池分别连接PCB端子。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提出的一种多支路电池组供电的智能分组管理装置，通过搭配太阳能供电系统和云平台监测控制系统构建了一个完整的智能供电控制系统，其主要优点在于以下几个方面：

（1）通过对供电系统的智能判断，防止电池过充过放，延长电池使用寿命；

（2）配合云平台在线智能诊断系统，可对设备运行状态、全电量参数、配电房视频等信息在后台实时展现，同时支持历史记录回溯、云平台、短信报警等方式，提升了供电系统设备的运维效率，节约了系统运行和维护的成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，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，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提出的一种多支路电池组供电的智能分组管理装置的系统拓扑图；

图2为本实用新型提出的一种多支路电池组供电的智能分组管理装置的系统框图；

图3为本实用新型提出的一种多支路电池组供电的智能分组管理装置的控制主流程图；

图4为本实用新型提出的一种多支路电池组供电的智能分组管理装置控制方法的SOC计算流程图；

图5为本实用新型提出的一种多支路电池组供电的智能分组管理装置控制方法的SOH计算流程图；

图6为本实用新型提出的一种多支路电池组供电的智能分组管理装置的智能分组管理控制流程图；

图7为本实用新型提出的一种多支路电池组供电的智能分组管理装置的某电池组充电曲线图；

图8为本实用新型提出的一种多支路电池组供电的智能分组管理装置的某电池组放电曲线图；

图9为本实用新型提出的一种多支路电池组供电的智能分组管理装置的某电池组充电电压和环境温度关系图；

图10为本实用新型提出的一种多支路电池组供电的智能分组管理装置的某电池组容量和环境温度关系图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例1

如图1，一种多支路电池组供电的智能分组管理装置，包括系统控制模块，所述系统控制模块分别连接光伏监控模块、电池组监控模块、通信模块和稳压输出模块，所述光伏监控模块连接太阳能光伏板，电池组监控模块连接电池组，通信模块连接云平台，稳压输出模块连接负载。

如图2，所述系统控制模块包括智能控制单元、存储单元、时间单元和按键及显示单元，所述光伏监控模块包括光伏信息采集单元，所述电池组监控模块包括电池信息采集单元，所述通信模块包括通信单元，所述稳压输出模块包括输出侧采集单元，所述智能控制单元分别连接通信单元、存储单元、时间单元、按键及显示单元、光伏信息采集单元、继电器驱动单元、电池信息采集单元和输出侧采集单元，所述继电器驱动单元有2个且分别连接充电执行单元和放电执行单元，所述光伏信息采集单元连接充电输入端，所述电池信息采集单元连接电池组，所述输出侧采集单元连接放电输出端，其中充电输入端、充电执行单元、电池组、放电执行单元和放电输入端依次连接。

进一步的，所述存储单元包括SRAM存储器和FLASH存储器，所述SRAM存储器和FLASH存储器分别连接智能控制单元的FSMC接口。

进一步的，所述通信单元包括PHY芯片、RJ45接口、RS232接口、RS485接口、CAN接口以及分别连接RS232接口、RS485接口、CAN接口的3个PCB端子，所述智能控制单元的EMAC0引脚连接PHY芯片，PHY芯片连接RJ45接口，所述智能控制单元的两个UART引脚分别连接RS232接口和RS485接口，所述智能控制单元的CAN引脚连接CAN接口。

进一步的，所述智能控制单元还包括JTAG引脚、Reset引脚和RTC引脚，所述JTAG引脚连接CPU处理器，所述Reset引脚连接复位电路，所述RTC引脚与时间单元内部的法拉电容连接。

进一步的，所述电池组包括电池#1、电池#2…电池#n，每个电池分别连接PCB端子。

实施例2

在实施例1的基础上，本实施例提出一种多支路电池组供电的智能分组管理装置的各单元功能。

光伏信息采集单元：通过互感器，温度传感器采集并计算光伏发电端的电压、电流、温度等状态参数；

电池信息采集单元：通过传感器集并计算电池组端的电压、电流、温度等状态参数；

输出侧采集单元：通过传感器采集该装置中所连接的负载的工作电压、工作电流等参数；

充电执行单元和放电执行单元：根据智能控制单元策略执行电池组充电和放电功能；

通信单元：可通过RS232、RS485、RJ45等通信接口将数据上传到云平台，并可接收云平台下发的相关指令；

智能控制单元：通过采集各个单元的状态参数，计算光伏功率，判断电池组的健康度，对电池组进行分组充放电智能控制，为负载供电。

实施例3

如图3，在实施例1的基础上，本实施例提出一种多支路电池组供电的智能分组管理装置的工作原理及实施方式。

S1、系统控制模块接收光伏监控模块、电池组监控模块和稳压输出模块所采集的数据参数，所述数据参数包括光伏发电端的电压、电流、温度参数；电池组端的电压、温度状态参数；负载端的工作电压、工作电流参数；

S2、系统控制模块根据每组电池组端的参数计算电池组的SOC；

S3、通过电池组提供的SOC计算获取电池组的SOH；

S4、系统控制模块中的智能控制单元根据步骤S1-S4提供的数据参数以及计算信息结合用电策略生成电池组充放电策略，对系统负载进行供电。

实施例4

如图4，在实施例1-3的基础上，本实施例提出一种多支路电池组供电的智能分组管理装置的SOC计算方式。

1、获取电池组当前充放电状态以及温度信息，其中充放电状态包括电池电压，充电电流，放电电流；

2、明确电池组的规格，可通过远程设置规格或者使用系统默认规格；

3、通过上述1-2步骤获取的数据拟合电池组充放电曲线如图7，图8所示、温度曲线如图9，图10所述，计算电池SOC。

实施例5

如图5，在实施例1-4的基础上，本实施例提出一种多支路电池组供电的智能分组管理装置SOH计算方式。

1、按照一定周期，选择电池组放电时进行SOC计算；

2、明确电池组规格，可通过远程设置规格或者使用系统默认规格；

3、通过安时积分法计算电池组放电电量，对应电池组开始放电时SOC和电池组终止放电时SOC；

4、根据上述1-3步骤获取的数据拟合电池组性能曲线，并辅以温度性能补偿计算电池组的SOH。

实施例6

如图6，在实施例1-5的基础上，本实施例提出一种多支路电池组供电的智能分组管理装置的控制方法流程。

1、判断电池组SOH是否已经低于阈值，如果该电池组SOH低于阈值，则将该电池组排除到正常的充放电策略中，并发出运维告警信息；

2、根据光伏预期发电量、当前电池组电量、以及负载功率，预估负载有效运行时间，如果预估时间不能满足用电策略的极限时间，则根据用电策略中负载用电优先级，对负载进行断电或间歇性供电；

3、通过计算获得的光伏发电功率，结合电池组充放电曲线特性，以及电池组SOC、SOH状态，动态调整需要并联充电电池组数量，如：电池组特性要求0.1C进行充电，而光伏电流为0.2C，则需要同时对两组电池组并联充电；

4、根据步骤S3中计算并联充电组数量，在现有可用电池组中进行筛选，确保并联充电的电池组SOC和SOH偏差均在电池组特性允许范围内；如果没有筛选到，则需要对光伏发电进行功率限制，如步骤S4中的状态，需要将光伏电流限制到0.1C；

5、根据现有可用电池组的SOC和SOH状态，以及负载功率情况，动态确认电池组对负载进行供电，其中需选择SOH和SOC较好的电池组进行放电，从而均衡各电池组性能。

通过以上步骤，一方面尽量使电池组均衡使用，另一方面尽量避免性能较差电池组对性能较好电池组的破坏性影响，从而提升电池有效利用率、延长电池使用寿命、通过电池健康管理及寿命预测提升系统的经济效益。

本实用新型涉及电池供电领域，特别是在多电池组供电状态下，解决了电池组并联充电导致电池充电不足，或某组电池过充过放的问题，优化电池管理，延长电池使用寿命，提高系统经济效益。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种多支路电池组供电的智能分组管理装置，包括系统控制模块，其特征在于，所述系统控制模块分别连接光伏监控模块、电池组监控模块、通信模块和稳压输出模块，所述光伏监控模块连接太阳能光伏板，电池组监控模块连接电池组，通信模块连接云平台，稳压输出模块连接负载，所述系统控制模块包括智能控制单元、存储单元、时间单元和按键及显示单元，所述光伏监控模块包括光伏信息采集单元，所述电池组监控模块包括电池信息采集单元，所述通信模块包括通信单元，所述稳压输出模块包括输出侧采集单元，所述智能控制单元分别连接通信单元、存储单元、时间单元、按键及显示单元、光伏信息采集单元、继电器驱动单元、电池信息采集单元和输出侧采集单元，所述继电器驱动单元有2个且分别连接充电执行单元和放电执行单元，所述光伏信息采集单元连接充电输入端，所述电池信息采集单元连接电池组，所述输出侧采集单元连接放电输出端，其中充电输入端、充电执行单元、电池组、放电执行单元和放电输入端依次连接。

2.根据权利要求1所述的一种多支路电池组供电的智能分组管理装置，其特征在于，所述存储单元包括SRAM存储器和FLASH存储器，所述SRAM存储器和FLASH存储器分别连接智能控制单元的FSMC接口。

3.根据权利要求1所述的一种多支路电池组供电的智能分组管理装置，其特征在于，所述通信单元包括PHY芯片、RJ45接口、RS232接口、RS485接口、CAN接口以及分别连接RS232接口、RS485接口、CAN接口的3个PCB端子，所述智能控制单元的EMAC0引脚连接PHY芯片，PHY芯片连接RJ45接口，所述智能控制单元的两个UART引脚分别连接RS232接口和RS485接口，所述智能控制单元的CAN引脚连接CAN接口。

4.根据权利要求1所述的一种多支路电池组供电的智能分组管理装置，其特征在于，所述智能控制单元还包括JTAG引脚、Reset引脚和RTC引脚，所述JTAG引脚连接CPU处理器，所述Reset引脚连接复位电路，所述RTC引脚与时间单元内部的法拉电容连接。

5.根据权利要求1所述的一种多支路电池组供电的智能分组管理装置，其特征在于，所述电池组包括电池#1、电池#2…电池#n，每个电池分别连接PCB端子。

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