CN219351310U - 一种储能电源系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种储能电源系统，包括控制面板MCU、电池MCU、信号采集单元以及依次串联的第一开关电路、第二开关电路、电池组；控制面板MCU和电池MCU均具有信号处理单元、控制输出单元；第一开关电路和第二开关电路均设有两个反向串联的带有寄生二极管的MOS管，第一开关电路中MOS管的栅极为第一开关电路控制输入端与控制面板MCU的控制输出单元的控制输出端电连接；第二开关电路中MOS管的栅极为第二开关电路控制输入端与电池MCU的控制输出单元的控制输出端电连接。该储能电源增加一重保护，提高安全性；不用频繁更换器件且节约了成本；可根据具体情况需要及时更改启用保护条件，使用更加灵活。

Description

一种储能电源系统

技术领域

本实用新型涉及储能电源技术领域，具体涉及一种具有两级保护的储能电源系统。

背景技术

市面上大多数储能电源类产品，只具有充电电压、电流、温度等保护，能满足正常条件下使用，但以上保护均只有一重功率控制电路(如充电MOS) ，在控制电路失效情况下，可能会出现电池起火、燃烧等风险。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种储能电源系统，从控制面板和电池管理系统处设置充电双重保护，极大减小充电过程中电池起火、燃烧的风险；同时还可多次重复使用，性价比更高。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种储能电源系统，包括控制面板MCU、电池MCU、信号采集单元以及依次串联的第一开关电路、第二开关电路、电池组；电池MCU具有信号处理单元、控制输出单元，电池MCU信号处理单元用于设置保护阈值、接收信号采集单元采集的电池组信息以及向控制面板MCU的信号处理单元输出电池组信息，电池MCU控制输出单元用于向第二开关电路输出控制命令；控制面板MCU具有信号处理单元、控制输出单元，控制面板MCU的信号处理单元用于设置保护阈值、接收电池组信息，控制面板MCU控制输出单元用于向第一开关电路输出控制命令；信号采集单元用于测量电池组信息，并向电池MCU信号处理单元传输电池组信息；第一开关电路和第二开关电路均设有两个反向串联的MOS管，MOS管均集成有二极管，第一开关电路中MOS管的栅极为第一开关电路控制输入端与控制面板MCU的控制输出单元的控制输出端电连接；第二开关电路中MOS管的栅极为第二开关电路控制输入端与电池MCU的控制输出单元的控制输出端电连接。

通过上述结构中增设的由控制面板MCU控制的第一开关电路，增加一重保护，提高安全性，可有效地防止第二开关电路及电池MCU控制输出单元中元器件失灵时，造成保护不到位而导致的电池组损坏问题；同时，相比较于保险丝这类一次性保护器件来说，增设的第一开关电路中的MOS管可通断多次，不用频繁更换器件且节约了成本；由于第一开关电路中MOS管的栅极由控制面板MCU控制，可根据具体情况需要及时更改控制面板MCU设置参数，使用更加灵活。

进一步地，第一开关电路包括带有寄生二极管D1的P型MOS管Q1、带有寄生二极管D2的P型MOS管Q2、和，P型MOS管Q1的漏极与寄生二极管D1阳极电连接，P型MOS管Q1的漏极为第一开关电路第一端，第一开关电路第一端与外接电源电连接，P型MOS管Q1的源极与P型MOS管Q2的源极、寄生二极管D1阴极、寄生二极管D2阴极电连接，P型MOS管Q2的漏极与寄生二极管D2阳极电连接，P型MOS管Q2的漏极为第一开关电路第二端，第一开关电路第二端与第二开关电路第一端电连接，P型MOS管Q1的栅极、P型MOS管Q2的栅极均与控制面板MCU控制输出单元控制输出端电连接。

进一步地，第二开关电路包括带有寄生二极管D3的N型MOS管Q3、带有寄生二极管D4的N型MOS管Q4，N型MOS管Q3的源极与寄生二极管D3阳极电连接，N型MOS管Q3的源极为第二开关电路第一端，第二开关电路第一端与第一开关电路电连接，N型MOS管Q3的漏极与N型MOS管Q4的漏极、寄生二极管D3阴极、寄生二极管D4阴极电连接，N型MOS管Q4的源极与寄生二极管D3阳极电连接，N型MOS管Q4的源极为第二开关电路第二端，第二开关电路第二端与电池组正极性端电连接， N型MOS管Q3的栅极、N型MOS管Q4的栅极均与电池MCU控制输出单元控制输出端电连接。

进一步地，信号采集单元与控制面板MCU的信号处理单元电连接。

本实用新型的有益效果为：1.增加一重保护，提高安全性；2. 不用频繁更换器件且节约了成本；3. 可根据具体情况需要及时更改启用保护条件，使用更加灵活。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，在这些附图中使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型的一种储能电源系统电路结构示意图；

图中，控制面板MCU 10、控制面板MCU信号处理单元 11、控制面板MCU控制输出单元12、电池MCU 20、电池MCU信号处理单元 21、电池MCU控制输出单元22、第一开关电路30、第二开关电路40、信号采集单元50、电池组60。

具体实施方式

在本实用新型所公开的一种储能电源系统，包括控制面板MCU10、电池MCU20、信号采集单元50以及依次串联的第一开关电路30、第二开关电路40、电池组60；电池MCU20具有信号处理单元21、控制输出单元22，电池MCU20的信号处理单元21用于设置保护阈值、接收信号采集单元50采集的电池组信息以及向控制面板MCU10的信号处理单元11输出电池组信息，电池MCU20的控制输出单元22用于向第二开关电路40输出控制命令；控制面板MCU10具有信号处理单元11、控制输出单元12，控制面板MCU10的信号处理单元11用于设置保护阈值、接收电池组信息，控制面板MCU10的控制输出单元12用于向第一开关电路30输出控制命令；信号采集单元50用于测量电池组信息，并向电池MCU20信号处理单元21传输电池组信息；第一开关电路30和第二开关电路40均设有两个反向串联的MOS管，MOS管均带有寄生二极管，第一开关电路30中MOS管的栅极为第一开关电路30控制输入端与控制面板MCU10的控制输出单元12的控制输出端电连接；第二开关电路40中MOS管的栅极为第二开关电路40控制输入端与电池MCU20的控制输出单元22的控制输出端电连接。

通过上述结构中增设的由控制面板MCU 10控制的第一开关电路30，增加一重保护，提高安全性，可有效地防止第二开关电路40及电池MCU20的控制输出单元22中元器件失灵时，造成保护不到位而导致的电池组60损坏问题，在充电时电池MCU20与第二开关电路40失效的情况下，控制面板MCU10控制第一开关电路30断开充电起到保护作用；同时，相比较于保险丝这类一次性保护器件来说，增设的第一开关电路30中的MOS管可通断多次，不用频繁更换器件且节约了成本；由于第一开关电路30中MOS管的栅极由控制面板MCU 10控制，可根据具体情况需要及时更改控制面板MCU 10的信号处理单元11保护阈值，使用更加灵活。

P型MOS管和N型MOS管均可用于上述第一开关电路30和第二开关电路40的MOS管，寄生二极管用于续流。第一开关电路30中两个MOS管的栅极可选择连接在控制面板MCU10的控制输出单元12的同一节点（控制面板MCU 10发出控制指令后将两个MOS管同时导通和关断）。第二开关电路40的两个MOS管一个用于充电保护，另一个用于放电保护，其设置先后顺序不影响该技术方案解决技术问题，同样的，第二开关电路第二端连接电池组60的正极性端或负极性端均可。可选择的，当第一开关电路30中的两个MOS管为同类型(均为P型或N型)时，设置第一开关电路30中的第一个MOS管（靠近外接电源）的源极或漏极电连接至第一开关电路30第一端，第二个MOS管的同一极电连接至第一开关电路30第二端，当第二开关电路40中的两个MOS管为同类型(均为P型或N型)时，设置第二开关电路40中的第一个MOS管（靠近第一开关电路30）的源极或漏极电连接至第二开关电路40第一端，第二个MOS管的同一极电连接至第二开关电路40第二端。

上述信号采集单元50测量的电池组信息包括但不限于电压信息、电流信息、时间信息或电池温度信息。具体地，可在电池组60处安装温度采集装置或设置与各个电池的正负极电连接的电压采集装置。

其中当电池MCU20的信号处理单元21或控制面板MCU10的信号处理单元11接收到相应的信号参数上升或下降至设置的保护阈值时，其控制输出单元向MOS管栅极输入相应的电平信号，改变MOS管源极和漏极之间的导通/截止状态，MOS管的导通和截止条件为现有技术，在此不再赘述。

参阅图1，以外接电源是电源适配器为例，在一种实施例中，第一开关电路包括带有寄生二极管D1的P型MOS管Q1、和带有寄生二极管D2的P型MOS管Q2，P型MOS管Q1的漏极与寄生二极管D1阳极电连接，P型MOS管Q1的漏极为第一开关电路第一端，第一开关电路第一端与外接电源电连接，P型MOS管Q1的源极与P型MOS管Q2的源极、寄生二极管D1阴极、寄生二极管D2阴极电连接，P型MOS管Q2的漏极与寄生二极管D2阳极电连接，P型MOS管Q2的漏极为第一开关电路30第二端，第一开关电路30第二端与第二开关电路40第一端电连接，P型MOS管Q1的栅极、P型MOS管Q2的栅极均与控制面板MCU10的控制输出单元12控制输出端电连接。

在该电路结构中，P型MOS管Q1的栅极、P型MOS管Q2的栅极可选择电连接于控制面板MCU10的控制输出单元12控制输出端的同一节点上，当电池组处于正常充电状态时，P型MOS管Q1和P型MOS管Q2同时导通，外部电能通过寄生二极管D1和P型MOS管Q2进入第二开关电路40，当电池组充电完毕或出现故障时P型MOS管Q1和P型MOS管Q2同时关断，电能停止输入。

第二开关电路40包括N型MOS管Q3、N型MOS管Q4、寄生二极管D3和寄生二极管D4，N型MOS管Q3的源极与寄生二极管D3阳极电连接，N型MOS管Q3的源极为第二开关电路40第一端，第二开关电路40第一端与第一开关电路30电连接，N型MOS管Q3的漏极与所N型MOS管Q4的漏极、寄生二极管D3阴极、寄生二极管D4阴极电连接，N型MOS管Q4的源极与寄生二极管D3阳极电连接，N型MOS管Q4的源极为第二开关电路40第二端，第二开关电路40第二端与电池组正极性端电连接， N型MOS管Q3的栅极、N型MOS管Q4的栅极均与电池MCU20的控制输出单元22控制输出端电连接。

在该电路结构中，N型MOS管Q3作为放电控制MOS管，N型MOS管Q4作为充电控制MOS管，当N型MOS管Q3、N型MOS管Q4电连接于电池MCU20的控制输出单元22控制输出端的的同一节点时，两者共同作为充放电MOS管，在电池组60正常充放电时共同导通且在电池组60处于异常状态时共同关闭。优选的，N型MOS管Q3、N型MOS管Q4分别电连接于电池MCU20的控制输出单元22控制输出端的的不同节点，使两者可以单独进行导通和关断，在电池组处于正常充电状态时，N型MOS管Q4导通，外部电能依次通过第一开关电路30、寄生二极管D3和N型MOS管Q4流入电池组，当电池组充电完毕或出现故障时，N型MOS管Q4截止，不再有电进入电池组。

进一步地，信号采集单元50与控制面板MCU10的信号处理单元11电连接，直接向控制面板MCU10的信号处理单元11传递电池组信息。防止电池MCU20的信号处理单元21发生故障时不能正确传输信号至控制面板MCU 10，也可根据信号采集单元50采集点的位置，为了方便布置线路直接将某些采集点信号传输至控制面板MCU 10而不经过电池MCU 20。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种储能电源系统，包括控制面板MCU、电池MCU、信号采集单元以及依次串联的第一开关电路、第二开关电路、电池组；

所述电池MCU具有信号处理单元、控制输出单元，所述电池MCU信号处理单元用于设置保护阈值、接收信号采集单元采集的电池组信息以及向控制面板MCU的信号处理单元输出电池组信息，所述电池MCU控制输出单元用于向第二开关电路输出控制命令；

所述控制面板MCU具有信号处理单元、控制输出单元，所述控制面板MCU的信号处理单元用于设置保护阈值、接收电池组信息，所述控制面板MCU控制输出单元用于向第一开关电路输出控制命令；

所述信号采集单元用于测量电池组信息，并向电池MCU信号处理单元传输电池组信息；

所述第一开关电路和第二开关电路均设有两个反向串联的MOS管，所述MOS管均带有寄生二极管，所述第一开关电路中MOS管的栅极为第一开关电路控制输入端与控制面板MCU的控制输出单元的控制输出端电连接；所述第二开关电路中MOS管的栅极为第二开关电路控制输入端与电池MCU的控制输出单元的控制输出端电连接。

2.根据权利要求1所述的储能电源系统，其特征在于：所述第一开关电路包括带有寄生二极管D1的P型MOS管Q1、带有寄生二极管D2的P型MOS管Q2，所述P型MOS管Q1的漏极与寄生二极管D1阳极电连接，所述P型MOS管Q1的漏极为第一开关电路第一端，所述第一开关电路第一端与外接电源电连接，P型MOS管Q1的源极与P型MOS管Q2的源极、寄生二极管D1阴极、寄生二极管D2阴极电连接，P型MOS管Q2的漏极与寄生二极管D2阳极电连接，所述P型MOS管Q2的漏极为第一开关电路第二端，所述第一开关电路第二端与第二开关电路第一端电连接，P型MOS管Q1的栅极、P型MOS管Q2的栅极均与控制面板MCU控制输出单元控制输出端电连接。

3.根据权利要求1所述的储能电源系统，其特征在于：所述第二开关电路包括带有寄生二极管D3的N型MOS管Q3、带有寄生二极管D4的N型MOS管Q4，所述N型MOS管Q3的源极与寄生二极管D3阳极电连接，所述N型MOS管Q3的源极为第二开关电路第一端，所述第二开关电路第一端与第一开关电路电连接， N型MOS管Q3的漏极与所述N型MOS管Q4的漏极、寄生二极管D3阴极、寄生二极管D4阴极电连接，N型MOS管Q4的源极与寄生二极管D3阳极电连接，N型MOS管Q4的源极为第二开关电路第二端，所述第二开关电路第二端与电池组正极性端电连接，N型MOS管Q3的栅极、N型MOS管Q4的栅极均与电池MCU控制输出单元控制输出端电连接。

4.根据权利要求1所述的储能电源系统，其特征在于：所述信号采集单元还与控制面板MCU的信号处理单元电连接。

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