CN219372040U - 一种限流预充电路、供电电路及储能系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种限流预充电路、供电电路及储能系统,该限流预充电路包括:滤波电容,滤波电容的第一端作为限流预充电路的第一端,用于连接高电平;充电电路,充电电路的第一端连接滤波电容的第二端,充电电路的第二端作为限流预充电路的第二端,用于连接低电平,充电电路用于根据第一控制信号对滤波电容进行预充电,还用于根据第二控制信号控制滤波电容的第二端连接低电平。本申请通过在滤波电容与低电平之间串联充电电路,通过充电电路对滤波电容进行预充电,并可以在滤波电容充满电之后,通过充电电路控制滤波电容直接连接低电平,防止滤波电容在接入高电平与低电平进行充电的瞬间,产生过大的冲击电流,对后续电路元件产生不良影响。
Description
技术领域
本申请涉及电池充电技术领域,特别是涉及一种限流预充电路、供电电路及储能系统。
背景技术
在现有技术中,双向储能系统包括逆变器、电池管理系统(BMS,BatteryManagement System)以及电池包,通常来说,需要在逆变器的逆变电源板与电池管理系统之间的低压母线上放置大容量的电解电容用于滤波。具体地,当逆变器启机时,电池管理系统触发导通串接于低压母线上的开关管,开关管导通的瞬间电池给低压母线上的电解电容充电,同时会产生很大的冲击电流,该冲击电流会影响双向储能系统中其他电子元件的使用寿命。
实用新型内容
本申请的实施例至少提供一种限流预充电路、供电电路及储能系统,能够有效减小大容量的电解电容在通过电池管理系统的电池进行充电的瞬间所产生的冲击电流。
本申请第一方面提供一种限流预充电路,该限流预充电路包括:
滤波电容,滤波电容的第一端作为限流预充电路的第一端,用于连接高电平;
充电电路,充电电路的第一端连接滤波电容的第二端,充电电路的第二端作为限流预充电路的第二端,用于连接低电平,充电电路用于根据第一控制信号对滤波电容进行预充电,还用于根据第二控制信号控制滤波电容的第二端连接低电平。
本申请第二方面提供一种供电电路,该供电电路包括逆变电源板以及如上述的限流预充电路,逆变电源板的第一端连接电网,逆变电源板的第二端连接限流预充电路。
本申请第三方面提供一种储能系统,该储能系统包括电池管理系统以及如上述的供电电路,供电电路的第一端连接电网,供电电路的第二端连接电池管理系统。
区别于现有技术,本申请通过在滤波电容与低电平之间串联充电电路,通过充电电路对滤波电容进行预充电,并可以在滤波电容充满电之后,通过充电电路控制滤波电容直接连接低电平,防止滤波电容在接入高电平与低电平进行充电的瞬间,产生过大的冲击电流,对后续电路元件产生不良影响。
应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,而非限制本申请。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,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是本申请限流预充电路一实施例的电路结构示意图;
图2是本申请供电电路一实施例的电路结构示意图;
图3是本申请储能系统一实施例的电路结构示意图;
图4是现有技术中双向储能系统的电压电流示意图;
图5是本申请储能系统的电压电流示意图。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本申请的技术方案,下面结合附图和具体实施方式对本申请所提供的限流预充电路、供电电路及储能系统做进一步详细描述。可以理解的是,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
本申请中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象,而不是用于描述特定顺序。此外,术语“包括”和“具有”以及它们任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元,而是可选地还包括没有列出的步骤或单元,或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
本申请提供一种限流预充电路,能够有效减小大容量的电解电容在通过电池管理系统的电池进行充电的瞬间所产生的冲击电流。具体请参阅图1,图1是本申请限流预充电路一实施例的电路结构示意图。
如图1所示,限流预充电路10包括滤波电容11和充电电路12。其中,滤波电容11的第一端作为限流预充电路10的第一端,用于连接高电平BAT+,滤波电容11的第二端连接充电电路12的第一端,充电电路12的第二端作为限流预充电路10的第二端,用于连接低电平BAT-。
具体地,充电电路12用于根据第一控制信号对滤波电容11进行预充电,还用于根据第二控制信号控制滤波电容11的第二端连接低电平BAT-。即,限流预充电路10通过充电电路12控制对滤波电容11进行充电或接入低电平BAT-,具体可控制充满电的滤波电容11接入低电平BAT-,以减小滤波电容11两端分别接入高电平BAT+和低电平BAT-的瞬间所产生的冲击电流。
进一步地,如图1所示,充电电路12包括充电元件121和第一开关元件122,其中,第一开关元件122用于控制充电元件121的工作状态。
具体地,充电元件121的第一端连接滤波电容11的第二端,充电元件121的第二端连接低电平BAT-。第一开关元件122的第一端连接充电元件121的第一端,第一开关元件122的第二端连接充电元件121的第二端,第一开关元件122的控制端接收第一控制信号,以控制充电元件121对滤波电容11进行预充电;或者,第一开关元件122的控制端接收第二控制信号,以控制充电元件121短路。
可选地,在本实施例中,充电元件121为电阻,当充电元件121接入滤波电容11的第二端和低电平BAT-之间时,通过电阻自身的限流作用对滤波电容11进行充电。
可选地,在本实施例中,第一开关元件122为MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管,Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)。其中,第一开关元件122具体可为NMOS管,第一开关元件122的第一端、第二端以及控制端分别为NMOS管的漏极、源极以及栅极。
具体地,当第一开关元件122的控制端接收到第一控制信号,即低电平时,第一开关元件122未导通,充电元件121接入滤波电容11的第二端和低电平BAT-之间,通过自身的限流作用对滤波电容11进行充电;当第一开关元件122的控制端接收到第二控制信号,即高电平时,第一开关元件122导通,控制充电元件121短路,以使滤波电容11的第二端直接接入低电平BAT-。
本申请限流预充电路10通过在滤波电容11与低电平BAT-之间串联充电电路12,通过充电电路12对滤波电容11进行预充电,并可以在滤波电容11充满电之后,通过充电电路12控制滤波电容11直接连接低电平BAT-,防止滤波电容11在接入高电平BAT+与低电平BAT-进行充电的瞬间,产生过大的冲击电流,对后续电路元件产生不良影响。
本申请还提供一种供电电路,请参阅图2,图2是本申请供电电路一实施例的电路结构示意图。如图2所示,供电电路20包括逆变电源板21和限流预充电路22。其中,限流预充电路22为上述任一实施例所述的限流预充电路10,在此不再赘述。
其中,如图2所示,逆变电源板21的第一端连接电网,逆变电源板21的第二端连接限流预充电路22。具体地,逆变电源板21设置有用于连接充电电池的两条母线,分别用于输出高电平BAT+与低电平BAT-,限流预充电路22具体连接于高电平BAT+与低电平BAT-之间。
其中,逆变电源板21用于输出控制信号Vgs_cap至第一开关元件122,以控制第一开关元件122导通,具体地,逆变电源板21在滤波电容11通过充电元件121充满电之后,输出控制信号Vgs_cap至第一开关元件122的控制端,控制第一开关元件122导通,以短路充电元件121,使滤波电容11的第二端接入低电平BAT-,即滤波电容11正常接入高电平BAT+与低电平BAT-。
具体地,在一实施例中,供电电路20还包括多个并联设置的滤波电容11,且多个滤波电容11并联设置于高电平BAT+与低电平BAT-之间。充电电路12与多个滤波电容11中的任一滤波电容11串联设置,以形成限流预充电路22。即,供电电路20包括串接于高电平BAT+与低电平BAT-之间的限流预充电路22,以及至少一个单独串接于高电平BAT+与低电平BAT-之间的滤波电容11。
具体地,在另一实施例中,供电电路20可包括多个限流预充电路22,并且多个限流预充电路22并联设置于高电平BAT+与低电平BAT-之间。可选地,供电电路20可以根据冲击电流的大小与需要的充电速度的权衡决定限流预充电路22的具体数量。
本申请还提供一种储能系统,请参阅图3,图3是本申请储能系统一实施例的电路结构示意图。如图3所示,储能系统30包括供电电路31和电池管理系统32。其中,供电电路31为上述任一实施例所述的供电电路20,在此不再赘述。
其中,如图3所示,供电电路31的第一端连接电网,供电电路31的第二端连接电池管理系统32。具体地,供电电路31通过两条母线与电池管理系统32连接,分别用于传输高电平BAT+与低电平BAT-。
具体地,电池管理系统32包括电池321以及第二开关元件322,其中第二开关元件322的第一端连接滤波电容11的第一端,第二开关元件322的第二端连接电池321,第二开关元件322用于根据接收的控制信号导通或截止,以实现对电池321的充电或停止充电。
可选地,本实施例第二开关元件322可为MOSFET,具体可为PMOS管,第二开关元件322的第一端、第二端以及控制端分别为PMOS管的漏极、源极以及栅极。
进一步地,本实施例电池管理系统32还包括保险管324,保险管324的第一端连接滤波电容11的第一端,保险管324的第二端连接第二开关元件322的第一端,即保险管324串联于逆变电源板21和第二开关元件322之间,用于保证储能系统30的电路安全运行,可根据冲击电流大小选用对应容量参数的型号。
进一步地,本实施例电池管理系统32还包括偏置电阻323,偏置电阻323的第一端连接第二开关元件322的控制端,偏置电阻323的第二端连接第二开关元件322的第二端,用于提供偏置电压,并且能够起到防ESD静电的作用,能够避免第二开关元件322误动作,从而损坏PMOS管的栅极和源极。
具体地,本申请储能系统30的具体工作逻辑如下:
1.当储能系统30处于停机状态时,第一开关元件122和第二开关元件322均处于断开状态。
2.当储能系统30启动时,电池管理系统32产生控制信号Vdrive_bat,并传输至第二开关元件322的控制端,以控制第二开关元件322导通,此时电池321通过两条母线对滤波电容11进行充电。具体地,电池321通过两条母线对直接串联设置于高电平BAT+与低电平BAT-之间的滤波电容11进行充电,还通过充电元件121的限流作用对其所在的限流预充电路10的滤波电容11进行充电。
3.当限流预充电路10的滤波电容11充满电之后,逆变电源板21产生控制信号Vgs_cap,并输出至第一开关元件122的控制端,控制第一开关元件122导通,以短路充电元件121,使滤波电容11的第二端接入低电平BAT-,即使滤波电容11正常接入高电平BAT+与低电平BAT-。
本申请储能系统30通过设置限流预充电路10,能够防止滤波电容11在接入高电平BAT+与低电平BAT-进行充电的瞬间,产生过大的冲击电流,对后续电路元件产生不良影响,具体可对比本申请储能系统30与现有技术中双向储能系统的工作电压电流,结合图3,进一步参图4和图5,图4是现有技术中双向储能系统的电压电流示意图,图5是本申请储能系统的电压电流示意图。
如图4所示,图4(a)为现有技术双向储能系统的电流示意图,图4(b)为现有技术双向储能系统的电压示意图。由图4(a)和图4(b)可得到,当工作时间进行至0.502s时,即双向储能系统启动时,双向储能系统产生一个60mV左右的工作电压,以及一个超过400mA的冲击电流。
如图5所示,图5(a)为本申请储能系统30的电流示意图,图5(b)为本申请储能系统30的电压示意图。由图5(a)和图5(b)可得到,当工作时间进行至0.500s时,即储能系统30启动时,储能系统30产生一个60mV左右的工作电压,以及一个超过100mA的冲击电流。
比较图4(a)与图5(a)可知,本申请储能系统30能够有效减小冲击电流的大小。比较图4(b)与图5(b)可知,本申请储能系统30启动所产生的工作电压与现有技术双向储能系统启动所产生的工作电压大致相同;同时,由于通过充电元将121对滤波电容11进行预充电,使得本申请储能系统30在启动瞬间的升压速度比现有技术双向储能系统更快。
综上,本申请储能系统30在保持相同的充电电压的同时,能够有效减小冲击电流的大小,防止过大的冲击电流影响后续电路系统中的电子元件的寿命,同时减小冲击电流对保险管324的容量参数要求,并且本申请储能系统30的限流预充电路10结构简单,降低了生产成本。
以上仅为本申请的实施例,并非因此限制本申请的专利范围,凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本申请的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种限流预充电路,其特征在于,包括:
滤波电容,所述滤波电容的第一端作为所述限流预充电路的第一端,用于连接高电平;
充电电路,所述充电电路的第一端连接所述滤波电容的第二端,所述充电电路的第二端作为所述限流预充电路的第二端,用于连接低电平,所述充电电路用于根据第一控制信号对所述滤波电容进行预充电,还用于根据第二控制信号控制所述滤波电容的第二端连接所述低电平;
其中,所述充电电路包括:
充电元件,所述充电元件的第一端连接所述滤波电容的第二端,所述充电元件的第二端连接所述低电平;
第一开关元件,所述第一开关元件的第一端连接所述充电元件的第一端,所述第一开关元件的第二端连接所述充电元件的第二端,所述第一开关元件的控制端接收所述第一控制信号,以控制所述充电元件对所述滤波电容进行预充电;或者,所述第一开关元件的控制端接收所述第二控制信号,以控制所述充电元件短路。
2.根据权利要求1所述的限流预充电路,其特征在于,所述第一开关元件包括MOSFET。
3.根据权利要求1所述的限流预充电路,其特征在于,所述充电元件包括电阻。
4.一种供电电路,其特征在于,所述供电电路包括逆变电源板以及如权利要求1-3任一项所述的限流预充电路,所述逆变电源板的第一端连接电网,所述逆变电源板的第二端连接所述限流预充电路。
5.根据权利要求4所述的供电电路,其特征在于,所述供电电路还包括多个并联设置的所述滤波电容,所述充电电路与所述多个滤波电容中的任一所述滤波电容串联设置,以形成所述限流预充电路。
6.根据权利要求4所述的供电电路,其特征在于,所述供电电路包括多个所述限流预充电路,多个所述限流预充电路并联设置。
7.一种储能系统,其特征在于,所述储能系统包括电池管理系统以及如权利要求4-6任一项所述的供电电路,所述供电电路的第一端连接所述电网,所述供电电路的第二端连接所述电池管理系统。
8.根据权利要求7所述的储能系统,其特征在于,所述电池管理系统包括第二开关元件以及电池,所述第二开关元件的第一端连接所述滤波电容的第一端,所述第二开关元件的第二端连接所述电池,所述第二开关元件用于根据接收的控制信号导通或截止。
9.根据权利要求8所述的储能系统,其特征在于,所述电池管理系统还包括保险管,所述保险管的第一端连接所述滤波电容的第一端,所述保险管的第二端连接所述第二开关元件的第一端。
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