CN220628926U - 电池管理电路、单簇电池储能电路及多簇电池储能电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电池储能技术领域,公开了电池管理电路、单簇电池储能电路及多簇电池储能电路,电池管理电路包括:开关电路及BMS模块,多簇电池储能系统包括:蓄电池组及多个电池管理电路,当其中任一电池管理电路的断路器断开时,该电池管理电路中的BMS模块与蓄电池组及其他电池管理电路之间开路,该电池管理电路停止工作。本实用新型提供的多簇电池储能电路,当其中任一电池簇的断路器断开时,可以同时切断BMS模块与蓄电池组及其他电池簇之间的回路,且不需要增加互锁机制即可实现断电保护,保护蓄电池组,降低了成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池储能技术领域,具体涉及电池管理电路、单簇电池储能电路及多簇电池储能电路。
背景技术
随着新能源行业的迅速发展,对于储能电池的应用需求也越来越高,即使是户用储能电池,且由于现代家庭智能化,用电也需求越来越大,单簇电池的能量已经难以满足家庭适用,于是多台电池并联使用逐渐成为潮流。而如何使得多簇并联系统更加安全稳定的运行也成为最为关注的问题。电池管理系统(Battery Management System,BMS)作为电池管理的大脑,可靠的取电方式保障了整个电池管理系统的正确运行,因此在储能系统的设计过程中,除了要考虑BMS自身的取电问题,还需要融合考虑多簇电池并联带来的影响等。
目前多簇电池并联的储能系统,当其中一簇电池电路的断路器断开时,其他簇的电池仍持续给该簇BMS供电,系统正常运行,使得BMS板仍处于正常工作状态,系统长时间待机可能导致电池处于亏电的状态,损害电池的寿命,降低电池的性能。
实用新型内容
因此,本实用新型要解决的技术问题在于当电池管理电路中的断路器断开时,电池管理电路仍能通过外接电源或负载端持续充放电的问题,从而提供电池管理电路、单簇电池储能电路及多簇电池储能电路。
为达到上述目的,本实用新型提供如下技术方案:
第一方面,本实用新型提供一种电池管理电路,包括:开关电路及BMS模块,其中,开关电路,其第一端及第二端与外接电源并联连接,其第三端及第四端与负载正、负极供电端对应连接;BMS模块,其第一端与开关电路的第三端连接,其第一端还与负载正极供电端连接,其第二端与外接电源的负极连接;当开关电路断开时,BMS模块与外接电源及负载之间开路,电池管理电路停止工作。
本实用新型提供的电池管理电路,将BMS模块的第一端及第二端分别设置在开关电路的两侧,当开关电路断开时,可以同时切断BMS模块与外接电源及负载之间的连接,BMS模块停止工作,防止电池管理电路持续对负载进行放电或充电工作,避免由于外接电源持续为BMS模块导致模块损坏。
在一种可选的实施方式中,开关电路包括:断路器,其第一端与外接电源的正极连接,其第二端与外接电源的负极连接,其第三端与负载正极供电端连接,其第四端与负载负极供电端连接。
本实用新型提供的电池管理电路,断路器能在外接电源短路或者严重超载时自动断开,切断BMS模块与外接电源及负载之间的连接,从而保护电路。
在一种可选的实施方式中,BMS模块包括:控制单元、检测单元及限流单元,其中,控制单元,其分别与检测单元及限流单元连接,其通过检测单元获取负载的工作状态,并根据工作状态控制限流单元调节负载电流。
本实用新型提供的电池管理电路,检测单元可以获取负载的工作状态,并根据工作状态控制限流单元调节负载电流,避免大电流对电路中正常工作的元器件产生冲击,造成损害。
在一种可选的实施方式中,电池管理电路还包括:预充回路,其第一端与BMS模块的第一端连接,其第二端与负载正极供电端连接,其用于限制电路工作初期时的电流。
本实用新型提供的电池管理电路,电路工作初期时,由于电路中瞬间电流很大,通过先对预充电路进行充电,使电路中的电流缓慢上升,起到保护限流及保护电路的作用。
在一种可选的实施方式中,预充回路包括:预充开关及预充电阻,其中,预充开关及预充电阻串联后的第一端与BMS模块的第一端连接,预充开关及预充电阻串联后的第二端与负载正极供电端连接。
本实用新型提供的电池管理电路,限流电阻用于限制电路工作初期时电路中的冲击电流,缓解在电路闭合瞬间时的冲击电流,保护电路中的元器件。
在一种可选的实施方式中,电池管理电路还包括:充放电回路,其第一端与BMS模块的第一端连接,其第二端与负载正极供电端连接,其通过调整开关状态切换至充电状态或放电状态。
在一种可选的实施方式中,充放电回路包括:充电开关及放电开关,其中,充电开关及放电开关串联后的第一端与BMS模块的第一端连接,充电开关及放电开关串联后的第二端与负载正极供电端连接。
本实用新型提供的电池管理电路,BMS模块依次闭合充电开关及放电开关,可以控制对外接电源充电或对负载放电。
在一种可选的实施方式中,电池管理电路还包括:DC-DC降压电路,其输入端与开关电路的第三端连接,其输出端与BMS模块的第三端连接,其用于将外接电源降压后为BMS模块供电。
本实用新型提供的电池管理电路,可以将外接电源的直流电转换为可驱动电路中不同电压等级的元器件工作的低压直流电。
第二方面,本实用新型提供一种单簇电池储能电路,包括:蓄电池组及第一方面提供的电池管理电路,其中,蓄电池组,即第一方面提供的外接电源,其由多个串联的蓄电池组成,其与电池管理电路的供电端并联连接,其用于为电池管理电路及负载供电,或由负载侧的电源对其进行充电。
本实用新型提供的单簇电池储能电路,BMS模块可以控制蓄电池组为负载供电,或控制负载侧的电源对蓄电池组进行充电;断路器断开后可以切断BMS模块与蓄电池组及负载之间的回路,防止储能电路处于持续充放电状态,损害蓄电池组的寿命,降低蓄电池组的性能。
第三方面,本实用新型提供一种多簇电池储能系统,包括:蓄电池组及多个第一方面提供的电池管理电路,其中,蓄电池组,即第一方面提供的外接电源,其由多个串联的蓄电池组成,其与电池管理电路的供电端并联连接,其用于为与其连接的电池管理电路及负载供电,或由其他电池管理电路中的蓄电池组对其进行充电;每个电池管理电路的输出正、负极之间并联连接;当其中任一电池管理电路的断路器断开时,该电池管理电路中的BMS模块与蓄电池组及其他电池管理电路之间开路,该电池管理电路停止工作。
本实用新型提供的多簇电池储能系统,负载可以通过多个蓄电池及电池管理电路供电,同时,当其中任一电池管理电路的断路器断开时,断路器可以切断BMS模块与蓄电池组及其他电池管理电路之间的回路,不需要通过增加互锁机制即可实现断电保护,防止其他电池管理电路为蓄电池组充电,也避免了蓄电池组持续对BMS模块放电,避免BMS模块一直处于正常工作状态,防止蓄电池组亏电,提升了蓄电池组的寿命及性能。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式,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是根据本实用新型实施例的电池管理电路的一个具体示例的组成图;
图2是根据本实用新型实施例的电池管理电路的一个具体电路的结构图;
图3是根据本实用新型实施例的单簇电池储能电路的一个具体电路的结构图;
图4是根据本实用新型实施例的多簇电池储能系统的一个具体电路的结构图。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,还可以是两个元件内部的连通,可以是无线连接,也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
此外,下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
本实施例提供一种电池管理电路,如图1所示,包括:开关电路1及BMS模块2,其中,开关电路1,其第一端及第二端与外接电源并联连接,其第三端及第四端与负载正、负极供电端对应连接;BMS模块2,其第一端与开关电路1的第三端连接,其第一端还与负载正极供电端连接,其第二端与外接电源的负极连接;当开关电路1断开时,BMS模块2与外接电源及负载之间开路,电池管理电路停止工作。
具体地,如图1所示,当开关电路1断开时,BMS模块2与外接电源之间断开,BMS模块2与负载之间断开,外接电源无法对BMS模块2进行供电,且负载端的电源也无法为BMS模块2供电。
本实施例提供的电池管理电路,将BMS模块的第一端及第二端分别设置在开关电路的两侧,当开关电路断开时,可以同时切断BMS模块与外接电源及负载之间的连接,BMS模块停止工作,防止电池管理电路持续对负载进行放电或充电工作,避免由于外接电源或负载断的电源持续为BMS模块导致模块损坏。
在一些可选的实施方式中,如图2所示,开关电路1包括:断路器BK,其第一端与外接电源的正极连接,其第二端与外接电源的负极连接,其第三端与负载正极供电端连接,其第四端与负载负极供电端连接。
具体地,如图2所示,断路器BK具有两个联动触点,分别设置在外接电源的正极母线及负极母线上,当断路器BK断开时,外接电源与BMS模块2之间回路断开,BMS模块2与负载之间回路断开,外接电源无法对BMS模块2进行供电,且负载端的电源也无法为BMS模块2供电。
在一些可选的实施方式中,如图2所示,BMS模块包括:控制单元21、检测单元22及限流单元23,其中,控制单元21,其分别与检测单元22及限流单元23连接,其通过检测单元22获取负载的工作状态,并根据工作状态控制限流单元23调节负载电流。
具体地,如图2所示,当负载侧的电源对外接电源进行充电时,若检测单元22检测到与电池管理电路连接的部分负载侧的电源停止工作时,控制单元21通过限流单元23向其他负载侧的电源发送降流请求,避免其他负载侧的电源大电流对电路中其他正常工作元器件产生冲击,或负载侧的电源持续大电流放点使得负载侧的电源欠压。
在一些可选的实施方式中,如图2所示,电池管理电路还包括:预充回路3,其第一端与BMS模块2的第一端连接,其第二端与负载正极供电端连接,其用于限制电路工作初期时的电流。
具体地,如图2所示,当电池管理电路开始工作时,BMS模块2先控制预充回路3投入,让大电流先流经预充回路3使预充回路3两端的电压缓慢升高后再控制预充回路3退出,再使电池管理电路处于放电的工作状态,避免电池管理电路突然工作放电使负载端受到大电流冲击,保护电路中的元器件。
在一些可选的实施方式中,如图2所示,预充回路3包括:预充开关Q1及预充电阻R1,其中,预充开关Q1及预充电阻R1串联后的第一端与BMS模块2的第一端连接,预充开关Q1及预充电阻R1串联后的第二端与负载正极供电端连接。
具体地,如图2所示,预充开关Q1为MOS开关,当电池管理电路开始放电时,BMS模块2先控预充开关Q1导通,外接电源中的电流依次通过预充开关Q1及预充电阻R1为负载供电,预充电阻R1可以将电池管理电路突然开始放电时产生的大电流转换为小电流缓慢为负载供电;当BMS模块2检测到预充电阻R1两端电压达到预设值时,判定预充成功,BMS模块2控制预充开关Q1关断后,电池管理电路开始进入放电状态。
在一些可选的实施方式中,如图2所示,电池管理电路还包括:充放电回路4,其第一端与BMS模块2的第一端连接,其第二端与负载正极供电端连接,其通过调整开关状态切换至充电状态或放电状态。
具体地,如图2所示,BMS模块2通过控制充放电回路4的开关状态,使外接电源对负载放电或使负载侧的电源对外接电源充电。
在一些可选的实施方式中,如图2所示,充放电回路4包括:充电开关Q2及放电开关Q3,其中,充电开关Q2及放电开关Q3串联后的第一端与BMS模块2的第一端连接,充电开关Q2及放电开关Q3串联后的第二端与负载正极供电端连接。
具体地,如图2所示,充电开关Q2及放电开关Q3均为MOS开关,当BMS模块2控制充电开关Q2导通、放电开关Q3关断时,则电池管理电路处于充电状态,负载侧的电源通过充电开关Q2流入外接电源,为外接电源充电;当希望电池管理电路处于放电状态时,BMS模块2先控制预充回路3导通,外接电源的冲击电流经过预充回路3后变为小电流缓慢为负载供电,当BMS模块2判定预充成功并控制预充回路3退出后,再控制放电开关Q3导通、充电开关Q2关断,此时电池管理电路处于放电状态,外接电源通过放电开关Q3正常为负载供电。
需要说明的是,如专利号CN115425702A公开的“对单个锂电池模组进行充电时,BMS先启动充电MOSFET QC,之后充电电流经过放电MOSFET QD体内的二极管”及“对单个锂电池模组进行放电时,BMS先启动预充电MOSFET QP,当BMS检测到P+和P-与B+和B-之间电压差小于20%的时候,BMS启动放电MOSFET QD和充电MOSFET QC,并断开预充电MOSFET QP”可知,电池管理电路充放电的方法为现有技术已经公开的方法,在此不再赘述。
在一些可选的实施方式中,如图2所示,电池管理电路还包括:DC-DC降压电路5,其输入端与开关电路1的第三端连接,其输出端与BMS模块2的第三端连接,其用于将外接电源降压后为BMS模块2供电。
具体地,DC-DC降压电路5起到对外接电源降压的作用,将外接电源的直流电转换为可驱动电路中不同电压等级的元器件工作的低压直流电。
本实施例提供一种单簇电池储能电路,如图3所示,包括:蓄电池组6及以上实施例及其任一可选实施方式的电池管理电路,其中,蓄电池组6,即以上实施例及其任一可选实施方式的外接电源,其由多个串联的蓄电池组成,其与电池管理电路的供电端并联连接,其用于为电池管理电路及负载供电,或由负载侧的电源对其进行充电。
具体地,如图3所示,当开关电路1断开时,BMS模块2与蓄电池组6之间断开,BMS模块2与负载之间断开,蓄电池组6无法对BMS模块2进行供电,且负载端的电源也无法为BMS模块2及蓄电池组6供电。
本实施例提供的单簇电池储能电路,BMS模块可以控制蓄电池组为负载供电,或控制负载侧的电源对蓄电池组进行充电;断路器断开后可以切断BMS模块与蓄电池组及负载之间的回路,防止储能电路处于持续充放电状态,损害蓄电池组的寿命,降低蓄电池组的性能。
本实施例提供一种多簇电池储能系统,如图4所示,包括:蓄电池组6及多个以上实施例及其任一可选实施方式的电池管理电路,其中,蓄电池组6,即以上实施例及其任一可选实施方式的外接电源,其由多个串联的蓄电池组成,其与电池管理电路的供电端并联连接,其用于为与其连接的电池管理电路及负载供电,或由其他电池管理电路中的蓄电池组6对其进行充电;每个电池管理电路的输出正、负极之间并联连接;当其中任一电池管理电路的断路器断开时,该电池管理电路中的BMS模块2与蓄电池组6及其他电池管理电路之间开路,该电池管理电路停止工作。
示例性地,如图4所示,BMS1所在的电池簇为主电池簇,其他电池簇均为从电池簇,当从簇断路器BK2断开时,BMS2与蓄电池组6之间断开,BMS2与其他电池管理电路之间断开,蓄电池组6无法对BMS2进行供电,且其他电池管理电路的蓄电池组6也无法为BMS2及蓄电池组6供电。
示例性地,若从簇断路器BK2断开前,蓄电池组6正以一定电流充电,则在从簇断路器BK2断开后,BMS2停止工作,BMS1无法检测到BMS2的信息,则BMS1向与多簇电池储能系统连接的负载发送降流请求,避免负载侧仍保持大电流对其他正常工作的蓄电池组6充电,触发蓄电池组6过流,损坏蓄电池组6。
本实施例提供的多簇电池储能系统,负载可以通过多个蓄电池及电池管理电路供电,同时,当其中任一电池管理电路的断路器断开时,断路器可以切断BMS模块与蓄电池组及其他电池管理电路之间的回路,不需要通过增加互锁机制即可实现断电保护,防止其他电池管理电路为蓄电池组充电,也避免了蓄电池组持续对BMS模块放电,避免BMS模块一直处于正常工作状态,防止蓄电池组亏电,提升了蓄电池组的寿命及性能。
虽然结合附图描述了本实用新型的实施例,但是本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下做出各种修改和变型,这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
Claims (10)
1.一种电池管理电路,其特征在于,包括:开关电路及BMS模块,其中,
开关电路,其第一端及第二端与外接电源并联连接,其第三端及第四端与负载正、负极供电端对应连接;
BMS模块,其第一端与所述开关电路的第三端连接,其第一端还与负载正极供电端连接,其第二端与所述外接电源的负极连接;
当所述开关电路断开时,所述BMS模块与外接电源及负载之间开路,所述电池管理电路停止工作。
2.根据权利要求1所述的电池管理电路,其特征在于,所述开关电路包括:
断路器,其第一端与外接电源的正极连接,其第二端与外接电源的负极连接,其第三端与负载正极供电端连接,其第四端与负载负极供电端连接。
3.根据权利要求1所述的电池管理电路,其特征在于,所述BMS模块包括:控制单元、检测单元及限流单元,其中,
控制单元,其分别与所述检测单元及所述限流单元连接,其通过所述检测单元获取负载的工作状态,并根据所述工作状态控制所述限流单元调节负载电流。
4.根据权利要求1所述的电池管理电路,其特征在于,还包括:
预充回路,其第一端与所述BMS模块的第一端连接,其第二端与负载正极供电端连接,其用于限制电路工作初期时的电流。
5.根据权利要求4所述的电池管理电路,其特征在于,所述预充回路包括:预充开关及预充电阻,其中,
所述预充开关及预充电阻串联后的第一端与所述BMS模块的第一端连接,所述预充开关及预充电阻串联后的第二端与负载正极供电端连接。
6.根据权利要求1所述的电池管理电路,其特征在于,还包括:
充放电回路,其第一端与所述BMS模块的第一端连接,其第二端与负载正极供电端连接,其通过调整开关状态切换至充电状态或放电状态。
7.根据权利要求6所述的电池管理电路,其特征在于,所述充放电回路包括:充电开关及放电开关,其中,
所述充电开关及所述放电开关串联后的第一端与所述BMS模块的第一端连接,所述充电开关及所述放电开关串联后的第二端与负载正极供电端连接。
8.根据权利要求1所述的电池管理电路,其特征在于,还包括:
DC-DC降压电路,其输入端与所述开关电路的第三端连接,其输出端与所述BMS模块的第三端连接,其用于将外接电源降压后为所述BMS模块供电。
9.一种单簇电池储能电路,其特征在于,包括:蓄电池组及权利要求1至8任一项所述的电池管理电路,其中,
蓄电池组,即权利要求1所述的外接电源,其由多个串联的蓄电池组成,其与所述电池管理电路的供电端并联连接,其用于为所述电池管理电路及负载供电,或由负载侧的电源对其进行充电。
10.一种多簇电池储能系统,其特征在于,包括:蓄电池组及多个权利要求1至8任一项所述的电池管理电路,其中,
蓄电池组,即权利要求1所述的外接电源,其由多个串联的蓄电池组成,其与所述电池管理电路的供电端并联连接,其用于为与其连接的所述电池管理电路及负载供电,或由其他所述电池管理电路中的蓄电池组对其进行充电;
每个所述电池管理电路的输出正、负极之间并联连接;
当其中任一所述电池管理电路的断路器断开时,该电池管理电路中的BMS模块与蓄电池组及其他电池管理电路之间开路,该电池管理电路停止工作。
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