CN219576668U - 移动式户用储能系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种移动式户用储能系统，包括户用PCS、电流传感器、多个电池组和驱动控制板，户用PCS设置有电池端口、电网端口、电流端口和负载端口，该负载端口与电网端口电连接；电流传感器信号连接电流端口以检测电网端口的输入电流，所有电池组均设置有BMS板，不同电池组的BMS板分别经相应的输出继电器连接电池端口，并分别依次经相应的充电继电器和充电器连接电网端口，驱动控制板与所有输出继电器和充电继电器驱动连接，且与户用PCS和所有BMS板通信连接，驱动控制板根据各BMS板发送的荷电状态和户用PCS发送的输入电流控制各充电继电器和输出继电器的开合，以切换储能系统的供电方式，延长供电时间。

Description

移动式户用储能系统

技术领域

本实用新型涉及应用有变换装置的电池组的供电系统技术领域，具体涉及一种移动式户用储能系统。

背景技术

全球能源危机的不断加深能源领域的变革迫在眉睫。户用光储一体家庭能源组合方式逐渐发展，同时随着人们露营需求的增加，可以移动的临时供电方式已成为主流。

公开号为CN110247413A的专利申请公开了一种可移动式一体化离网储能系统，包括拖车和机箱，其中，机箱包括控制仓、电池仓和储能变流器。外部电网和负载均通过储能变流器连接电池，在有外部电网供电时，控制仓控制电池进行充电，此时，储能变流器用于整流，在用于对负载供电时，控制仓控制电池进行放电，此时，储能变流器用于逆变。

该技术方案虽然可以满足临时用电需求，但是，该系统同时只能用于电池充电或者电池放电。如此，当系统电池电量耗尽后，系统就必须停止供电，并接入外部电网进行充电，待系统充电完毕后才能继续向外供电，可见，该现有技术无法长时间持续向外供电。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型提出一种移动式户用储能系统，可以长时间持续向外供电。具体技术方案如下：

提供了一种移动式户用储能系统，在第一种可实现方式中，包括：

户用PCS，设置有电池端口、电网端口、电流端口和负载端口，该负载端口与电网端口电连接；

电流传感器，信号连接所述电流端口，且配置为检测电网端口的输入电流；

多个电池组，均设置有BMS板，不同电池组的BMS板分别经相应的输出继电器连接所述电池端口，并分别依次经相应的充电继电器和充电器连接电网端口；

驱动控制板，与所有输出继电器和充电继电器驱动连接，且与所述户用PCS和所有BMS板通信连接，所述驱动控制板配置为根据各BMS板发送的荷电状态和户用PCS发送的输入电流控制各充电继电器和输出继电器的开合。

结合第一种可实现方式，在第二种可实现方式中，所述驱动控制板包括：

多个驱动板，分别与相应的输出继电器和充电继电器驱动连接；

主控板，分别与各电池组的BMS板和户用PCS通信连接，且通信连接各个所述驱动板，所述主控板配置为根据各电池组的荷电状态和输入电流控制相应的驱动板驱动相应的充电继电器和输出继电器开合。

结合第二种可实现方式，在第三种可实现方式中，还包括多个位置传感器，各位置传感器均与所述主控板信号连接，所述主控板配置为通过不同的位置传感器分别定位各个电池组，并将相应的定位信息与各BMS板发送的电池识别码绑定。

结合第二种可实现方式，在第四种可实现方式中，还包括多个仓控板，该仓控板包括总线端口和输出端口，该输出端口与所述主控板通信连接，不同仓控板的总线端口分别与相应电池组的BMS板通信连接。

结合第一种可实现方式，在第五种可实现方式中，所述户用PCS还包括柴油发电机端口和光伏端口。

结合第五种可实现方式，在第六种可实现方式中，还包括接口面板，该接口面板上设置有：

负载插座，与所述负载端口电连接；

综合插座，与所述负载端口、电网端口和柴油发电机端口电连接；

离网插座，与所述负载端口电连接；

柴油发电机插座，与所述柴油发电机端口电连接；

光伏插座，与所述光伏端口电连接。

结合第六种可实现方式，在第七种可实现方式中，所述接口面板上还设置有：

柴油发电机信号接口，信号连接所述户用PCS上的柴油发电机控制端口；

电流信号接口，所述电流传感器经电流信号接口连接所述电流端口。

结合第一种可实现方式，在第八种可实现方式中，还包括温湿度传感器，该温湿度传感器与所述驱动控制板信号连接。

结合第一种可实现方式，在第九种可实现方式中，还包括报警器，该报警器与所述驱动控制板信号连接。

结合第一种可实现方式，在第十种可实现方式中，所述电池组设置有电池连接插座，该电池连接插座包括：

通讯针插孔组，各通讯针插孔内均设置有通讯针触片，所述BMS板的通信端经通信针插孔组与所述驱动控制板通信连接；

功率针插孔组，各功率针插孔内均设置有功率针触片，所述BMS板的功率端经功率针插孔组分别连接输出继电器和充电继电器；

所述通讯针插孔和功率针插孔的孔口位于同一平面，且所述通讯针触片与孔口之间的距离大于所述功率针触片与孔口之间的距离。

有益效果：采用本实用新型的移动式户用储能系统，通过设置的电流传感器可以检测户用PCS的电网端口是否接入外部电网。当电网端口未接入外部电网时，户用PCS可以选择电池供电的方式向外供电。驱动控制板可以通过设置的BMS板可以检测每个电池组的荷电状态，并根据每个电池组的荷电状态，选择部分满足供电条件的电池组所连接的输出继电器闭合以向外供电。当供电的电池组的电量降低，驱动控制板也可以控制其他电池组进行替换，从而延长供电时间。

当有外部电网接入时，户用PCS可以选择电网供电、并网供电或电池供电等多种不同的供电方式，以满足不同的供电场景。当选择电池供电方式时，驱动控制板可以通过设置的BMS板可以检测每个电池组的荷电状态，并根据每个电池组的荷电状态，选择满足供电条件的电池组所连接的输出继电器闭合，以控制这些电池组向外供电。同时，控制不满足供电条件的电池组所连接的充电继电器闭合，以通过充电器对这些电池组进行充电，并实时控制满足供电条件的电池组替换电量降低的电池组，进一步延长供电时间。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本实用新型一实施例提供的移动式户用储能系统的系统结构示意图；

图2为本实用新型一实施例提供的BMS板的系统结构示意图；

图3为本实用新型一实施例提供的电池组的结构示意图；

图4为本实用新型一实施例提供的电池连接插座的结构示意图；

附图标记：

1-电池连接插座，2-通讯针插孔组，3-功率针插孔组，4-导向孔，5-正极插孔，6-负极插孔。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

如图1所示的移动式户用储能系统的系统结构示意图，该储能系统包括：

户用PCS，设置有电池端口、电网端口、电流端口和负载端口，该负载端口与电网端口电连接；

电流传感器，信号连接所述电流端口，且配置为检测电网端口的输入电流；

多个电池组，均设置有BMS板，不同电池组的BMS板分别经相应的输出继电器连接所述电池端口，并分别依次经相应的充电继电器和充电器连接电网端口；

驱动控制板，与所有输出继电器和充电继电器驱动连接，且与所述户用PCS和所有BMS板通信连接，所述驱动控制板配置为根据各BMS板发送的荷电状态和户用PCS发送的输入电流控制各充电继电器和输出继电器的开合。

具体而言，该储能系统是由户用PCS、电流传感器、多个电池组和驱动控制板组成。其中，户用PCS包括电池端口、电网端口、电流端口和负载端口，负载端口用于向外供电，电网端口电可以连接负载端口，用于连接外部电网。电流端口信号连接有电流传感器，该电流传感器可以检测电网端口的输入电流。户用PCS可以通过电流传感器的检测信号，确定电网端口的输入状态，以判断是否有外部电流输入。

各个电池组的BMS板功率端分别经相应的输出继电器的常开开关电连接直流母线，并分别经相应的充电继电器的常开开关电连接不同的交流充电器的输出端，该交流充电器的输入端可以电连接所述电网端口，直流母线电连接户用PCS的电池端口。

输出继电器和充电继电器的线圈信号连接驱动控制板，驱动控制板与各个电池组的BMS板和户用PCS通信连接，以获取各BMS板检测到的电池组的荷电状态和外部电网的接入状态。并可以根据外部电网的接入状态和各电池的荷电状态切换储能系统的供电方式，以延长供电时间。

具体的，当电网端口未接入外部电网时，户用PCS可以选择电池供电的方式向外供电。驱动控制板可以根据每个电池组的荷电状态，选择部分满足供电条件的电池组所连接的输出继电器闭合以向外供电。当供电的电池组的电量降低，驱动控制板还可以控制剩余满足供电条件的电池组进行替换，从而延长供电时间。

当有外部电网接入时，户用PCS可以选择电网供电、并网供电或电池供电等不同的供电方式，当选择电池供电时，驱动控制板可以根据每个电池组的荷电状态，选择满足供电条件的电池组所连接的输出继电器闭合，以控制这些电池组向外供电。同时，控制不满足供电条件的电池组所连接的充电继电器闭合，以通过交流充电器对这些电池组进行充电，并实时控制满足供电条件的电池组替换电量降低的电池组，从而实现系统同时充电和放电，进一步延长供电时间。

当选择并网供电方式时，户用PCS在按照上述方法控制各电池组进行充放电的同时，可以通过电网端口的输入电流调节负载端口的交流输出相位，实现户用PCS和外部电网的并网输出，减少电网电能使用。

在本实施例中，可选的，所述驱动控制板包括：

多个驱动板，分别与相应的输出继电器和充电继电器驱动连接；

主控板，分别与各电池组的BMS板和户用PCS通信连接，且通信连接各个所述驱动板，所述主控板配置为根据各电池组的荷电状态和输入电流控制相应的驱动板驱动相应的充电继电器和输出继电器开合。

具体而言，如图1所示，驱动控制板是由主控板和多个驱动板组成。主控板可以将所有电池组划分成多个供电组向外供电。每个供电组对应一个驱动板，供电组对应的驱动板分别驱动连接该组对应的电池组连接的输出继电器和充电继电器的线圈，所有驱动板均与主控板通信连接，主控板分别通信连接各个电池组的BMS板和户用PCS，以获取每个电池组的荷电状态和电网端口的输入电流，主控板可以根据每个电池组的荷电状态和电网端口的输入电流控制该供电组对应的各个输出继电器和充电继电器的开合，实现供电方式的切换和电池组的替换。

应理解，主控板可以根据供电组的各个电池组的荷电状态对供电组所对应的电池组进行替换。即，当供电组中的某个或几个电池组的荷电状态不能满足供电条件时，主控板可以将其他供电组中荷电状态满足供电条件的电池组划分到供电组中。当供电组中的所有电池组均不能满足供电条件时，主控板可以正在供电的供电组替换成将其他满足供电条件的供电组。

在本实施例中，可选的，还包括多个位置传感器，各位置传感器均与所述主控板信号连接，所述主控板配置为通过不同的位置传感器分别定位各个电池组，并将相应的定位信息与各BMS板发送的电池识别码绑定。

具体而言，电池组可以设置电池连接插座，通过电池连接插座和与电池连接插座相配合的电池连接插头，实现电池组的BMS板与主控板的通信连接，以及与相应的充电继电器和输出继电器的常开开关电连接。如此，当电池组的荷电状态不能满足供电条件时，可以将电池连接插座从电池连接插头上拔出，并将其他满足供电条件的电池组，从而实现电池组的快速替换，进一步延长系统供电时间。

电池连接插头可以设置在电池组的插装位置处，每个电池组的插装位置处均可以安装一个位置传感器，该位置传感器可以与主控板信号连接，在本实施例中，位置传感器可以是接近传感器。当电池组插入到插装位置处时，位置传感器可以向主控板发出位置信号，主控板就可以根据接收到的位置信号定位电池组的插装位置。

继续将电池组的电池连接插座插入电池连接插头后，电池组的BMS板就可以实现与主控板的通信连接，BMS板可以将唯一绑定的电池识别码发送给主控板，主控板可以将电池组的插装位置与电池识别码绑定，实现电池组与输出继电器和充电继电器之间的一一对应，为后续主控板控制输出继电器和充电继电器的开合，实现电池组的替换和充放电切换提供基础。

在本实施例中，可选的，还包括多个仓控板，该仓控板包括总线端口和输出端口，该输出端口与所述主控板通信连接，不同仓控板的总线端口分别与相应电池组的BMS板通信连接。

具体而言，系统还包括多个仓控板，该仓控板上可以设置485总线端口和485通信端口作为输出端口。其中，不同的仓控板的总线端口分别通过485通信总线与多个不同的电池组的BMS板通信连接，所有仓控板的输出端口可以总线与主控板通信连接，从而实现所有电池组的BMS板通信连接，同时，可以减少主控板的通信接口占用量，为主控板实现与其他外设之间的通信连接提供基础。

在本实施例中，可选的，所述电池组设置有电池连接插座，该电池连接插座包括：

通讯针插孔组，各通讯针插孔内均设置有通讯针触片，所述BMS板的通信端经通信针插孔组与所述驱动控制板通信连接；

功率针插孔组，各功率针插孔内均设置有功率针触片，所述BMS板的功率端经功率针插孔组分别连接输出继电器和充电继电器；

所述通讯针插孔和功率针插孔的孔口位于同一平面，且所述通讯针触片与孔口之间的距离大于所述功率针触片与孔口之间的距离。

应理解，如图2、图3、图4所示，在本实施例中，“BMS板”还可以称作为“电池管理系统”、“电池BMS系统”、“电池管理模块”等。BMS板设置有电压采样接口，可以采集每个电芯的电压，并且还设置有485接口或CAN接口等通讯接口，通讯接口可以连接电池连接插座的通讯针触片，以通过电池连接插头与用电设备进行通讯连接，将采集到的电压数据发送给用电设备。

还应理解，应理解，在本实施例中，电池组是由多块电芯、BMS板和电池连接插座组成，所有电芯依次串接在BMS板的输入端，BMS板的输出端可以连接电池连接插座的功率针触片，以通过电池连接插头向外供电。

具体而言，电池组是由电池连接插座1、BMS板和多个电芯组成。其中，电池连接插座1的座面上开设有由3个并排设置的功率针插孔成的功率针插孔组，以及由3个通讯针插孔组2成的通讯针插孔组。每个功率针插孔内均设置有功率针触片，每个通讯针插孔内均设置有通讯针触片。其中，功率针触片可以与电池组设置的BMS板上的功率输出接口电连接。通讯针触片可以与电池设置的BMS板上的通讯接口电连接。

电池组的电池连接插座1可以插装在电池连接插头7上，电池连接插头7上可以设置3根通讯针和2根功率针，3根通讯针与主控板通信连接，并可以插入3个通讯针插孔内与通讯针触片抵接，从而实现主控板与BMS板之间的通讯连接。2根功率针可以分别通过输出继电器的常开开关和充电继电器的常开开关，分别电连接直流母线和交流充电器的输出端。2根功率针可以插入相邻的两个功率插孔内与功率针触片抵接，从而实现BMS板与直流母线、交流充电器之间的电连接。

所述功率针插孔组3包括正极插孔5和两个负极插孔6，该正极插孔5和两个负极插孔6并排设置，且两个所述负极插孔6分别对称分布在所述正极插孔5的两侧。具体而言，功率针插孔组3是由一个正极插孔5和两个负极插孔6组成，其中，正极插孔5内的功率针触片可以与BMS板的正极输出端电连接，两个负极插孔6内的功率针触片可以与BMS板的负极输出端电连接。如此，电池连接插头不仅可以与电池连接插座1正向连接，而且电池连接插头翻转180度后，仍然可以实现BMS板与用电设备之间的供电连接。

BMS板设置有触发开关，该触发开关可以实时监测与用电设备之间的通讯是否中断。由于通讯针触片与通讯针插孔的孔口之间的距离大于功率针触片与功率针插孔的孔口之间的距离，所以，在拔出电池连接插头时，电池连接插头上的通讯针会先于功率针断开，而触发开关在检测到通讯断开后，可以立刻触发BMS板停止供电，从而实现电池的热拔出。为了方便快速插拔电池连接插座1，在电池连接插座上可以设置导向孔4，电池连接插头上可以设置与导向孔4相配合的导向柱。

在本实施例中，可选的，如图1所示，所述户用PCS还包括柴油发电机端口和光伏端口。户用PCS还设置有柴油发电机端口和光伏端口，通过柴油发电机端口和光伏端口，户用PCS可以分别与柴油发电机和光伏发电机电连接，柴油发电机和光伏发电机发出的电能可以通过柴油发电机端口和光伏端口输入户用PCS内，通过户用PCS调整后通过负载端口输出，如此，在没有接入外部电网的情况下，也可以通过光伏发电机或者柴油发电机供给储能系统的电池组充电和负载供电，也可以在接入外部电网的场景下，与外部电网并网供电，进一步延长储能系统的供电时间。

在本实施例中，可选的，还包括接口面板，该接口面板上设置有：

负载插座，与所述负载端口电连接；

综合插座，与所述负载端口、电网端口和柴油发电机端口电连接；

离网插座，与所述负载端口电连接；

柴油发电机插座，与所述柴油发电机端口电连接；

光伏插座，与所述光伏端口电连接。

具体而言，储能系统还设置有接口面板，该接口面板上设置有负载插座、综合插座、离网插座、柴油发电机插座和光伏插座。户用PCS的光伏端口电连接光伏插座，光伏插座可以是4孔航插。如此，户用PCS可以通过4孔航插从外部接入光伏发电机，以实现光伏发电机接入，进一步延长系统的供电时间。

所述柴油发电机端口电连接柴油发电机插座和综合插座，柴油发电机插座可以是3孔航插，综合插座可以是7孔航插。户用PCS可以通过3孔航插从外部接入柴油发电机，以实现户外或户用场景与柴油发电机配合使用，进一步延长系统的供电时间。

户用PCS的负载端口可以电连接负载插座、综合插座和离网插座，以通过负载插座、综合插座和离网插座快速连接外部负载设备。在本实施例中，负载插座可以是3孔航插，综合插座可以是7孔航插，离网插座可以是5孔插座或USB插座。如此，户用PCS的负载端口就可以通过3孔航插、7孔航插、5孔插座或USB插座实现与外部负载的快速供电连接。

户用PCS的电网端口可以电连接综合插座，以通过综合插座连接外部电网，通过7孔航插的快速插拔小车可快速的进行户用及离网场景切换。同时，因为综合插座还与负载端口电连接，所以，电网端口还可以通过综合插座与负载端口电连接。如此，当外部电网接入综合插座后，就可以直接通过外部电网单独，或者外部电网与户用PCS的并网，为负载插座和离网插座上外接的外部负载设备供电，以及给电网端口连接的交流充电器供电。

在本实施例中，可选的，所述接口面板上还设置有：

柴油发电机信号接口，信号连接所述户用PCS上的柴油发电机控制端口；

电流信号接口，所述电流传感器经电流信号接口连接所述电流端口。

具体而言，户用PCS设置有柴发干接点，该柴发干接点与接口面板上的柴油发电机信号接口信号连接，户用PCS可以通过柴油发电机信号接口接入柴油发电机干接点，以控制柴油发电机工作。

户用PCS电流端口可以与接口面板上的电流信号接口，户用PCS可以通过电流信号接口接入外部的电流检测传感器，当离网时，可以快速将电流检测传感器与户用PCS拆分，在并网时，也可以快速将电流传感器接入户用PCS，从而快速的进行户用及离网场景切换。

在本实施例中，可选的，还包括温湿度传感器，该温湿度传感器与所述驱动控制板信号连接。主控板可以通过温湿度传感器实时检测系统的工作温度和工作环境湿度，以此判断储能系统是否正常工作和工作环境是否达到供电条件。

在本实施例中，可选的，还包括报警器，该报警器与所述驱动控制板信号连接。报警器可以是语音报警器或光学报警器等，该报警器与主控板信号连接，当主控板确定储能系统出现异常和工作环境没有达到供电条件，主控板可以通过报警器及时发出报警信号。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种移动式户用储能系统，其特征在于，包括：

户用PCS，设置有电池端口、电网端口、电流端口和负载端口，该负载端口与电网端口电连接；

电流传感器，信号连接所述电流端口，且配置为检测电网端口的输入电流；

多个电池组，均设置有BMS板，不同电池组的BMS板分别经相应的输出继电器连接所述电池端口，并分别依次经相应的充电继电器和充电器连接电网端口；

驱动控制板，与所有输出继电器和充电继电器驱动连接，且与所述户用PCS和所有BMS板通信连接，所述驱动控制板配置为根据各BMS板发送的荷电状态和户用PCS发送的输入电流控制各充电继电器和输出继电器的开合。

2.根据权利要求1所述的移动式户用储能系统，其特征在于，所述驱动控制板包括：

多个驱动板，分别与相应的输出继电器和充电继电器驱动连接；

主控板，分别与各电池组的BMS板和户用PCS通信连接，且通信连接各个所述驱动板，所述主控板配置为根据各电池组的荷电状态和输入电流控制相应的驱动板驱动相应的充电继电器和输出继电器开合。

3.根据权利要求2所述的移动式户用储能系统，其特征在于，还包括多个位置传感器，各位置传感器均与所述主控板信号连接，所述主控板配置为通过不同的位置传感器分别定位各个电池组，并将相应的定位信息与各BMS板发送的电池识别码绑定。

4.根据权利要求2所述的移动式户用储能系统，其特征在于，还包括多个仓控板，该仓控板包括总线端口和输出端口，该输出端口与所述主控板通信连接，不同仓控板的总线端口分别与相应电池组的BMS板通信连接。

5.根据权利要求1所述的移动式户用储能系统，其特征在于，所述户用PCS还包括柴油发电机端口和光伏端口。

6.根据权利要求5所述的移动式户用储能系统，其特征在于，还包括接口面板，该接口面板上设置有：

负载插座，与所述负载端口电连接；

综合插座，与所述负载端口、电网端口和柴油发电机端口电连接；

离网插座，与所述负载端口电连接；

柴油发电机插座，与所述柴油发电机端口电连接；

光伏插座，与所述光伏端口电连接。

7.根据权利要求6所述的移动式户用储能系统，其特征在于，所述接口面板上还设置有：

柴油发电机信号接口，信号连接所述户用PCS上的柴油发电机控制端口；

电流信号接口，所述电流传感器经电流信号接口连接所述电流端口。

8.根据权利要求1所述的移动式户用储能系统，其特征在于，还包括温湿度传感器，该温湿度传感器与所述驱动控制板信号连接。

9.根据权利要求1所述的移动式户用储能系统，其特征在于，还包括报警器，该报警器与所述驱动控制板信号连接。

10.根据权利要求1所述的移动式户用储能系统，其特征在于，所述电池组设置有电池连接插座，该电池连接插座包括：

通讯针插孔组，各通讯针插孔内均设置有通讯针触片，所述BMS板的通信端经通信针插孔组与所述驱动控制板通信连接；

功率针插孔组，各功率针插孔内均设置有功率针触片，所述BMS板的功率端经功率针插孔组分别连接输出继电器和充电继电器；

所述通讯针插孔和功率针插孔的孔口位于同一平面，且所述通讯针触片与孔口之间的距离大于所述功率针触片与孔口之间的距离。