CN220732395U - 一种储能电源装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种储能电源装置，包括储能电池、内置有待机供电电路的BMS电池管理系统、开关使能控制模块、电压转换模块。通过闭合开关后利用待机供电电路来为开关使能控制模块供电，使得开关使能控制模块可控制BMS电池管理系统工作，从而管理储能电池的电能分配，具体为将储能电池的电能传输至电压转换模块进行直流或交流电转换，以用于对外部设备提供需要的幅值电压。在装置待机时，开关使能控制模块的开关为断开状态，切断了装置的对外供电，当开关闭合或者通过外部充电激活后，便能恢复装置的对外供电。因此装置待机时的功率损耗仅仅在于待机供电电路，整体上提高了装置的待机时间。

Description

一种储能电源装置

技术领域

本实用新型涉及电池储能技术领域，特别涉及一种储能电源装置。

背景技术

当前便携式储能产品都是通过电池储存电能，用于户外用电或者应急用电。专利号为CN200910244487.7的一种电池管理装置及便携式电脑，其公开了该电池管理装置，用于管理便携式电脑中设置的可充电的电池，该便携式电脑设置有用于对电池进行充电的充电电路，该电池管理装置包括：放电电路，用于对电池进行放电。因此当此专利的产品未工作而进行待机时，电池对充电电路和放电电路保持供电连接，系统电路处于有电状态，这样会使得产生较大的功率损耗，从而导致可待机时间减少。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种储能电源装置，解决了当前电池储能产品的待机功耗较大的问题。

根据本实用新型实施例的储能电源装置，包括：

储能电池，用于为装置提供电能；

BMS电池管理系统，与所述储能电池连接，用于对所述储能电池进行配电管理，所述BMS电池管理系统内置有待机供电电路，所述待机供电电路用于开关断开时获取所述储能电池的电能进行待机；

开关使能控制模块，与所述BMS电池管理系统连接，用于开关闭合后控制所述BMS电池管理系统工作；

电压转换模块，与所述BMS电池管理系统连接。

根据本实用新型实施例的储能电源装置，至少具有如下有益效果：

通过闭合开关后利用待机供电电路来为开关使能控制模块供电，使得开关使能控制模块可控制BMS电池管理系统工作，从而管理储能电池的电能分配，具体为将储能电池的电能传输至电压转换模块进行直流或交流电转换，以用于对外部设备提供需要的幅值电压。可以理解的是，在本实用新型实施例装置待机时，开关使能控制模块的开关为断开状态，因此切断了装置的对外供电，当开关闭合或者通过外部充电激活后，便能恢复装置的对外供电。因此装置待机时的功率损耗仅仅在于待机供电电路，整体上提高了装置的待机时间，相应地降低了装置中各电路器件的功耗要求，使得元器件的选型范围更广。

根据本实用新型的一些实施例，所述待机供电电路包括LDO稳压器，所述LDO稳压器的输入端与所述储能电池连接，所述LDO稳压器的输出端与所述开关使能控制模块连接，所述LDO稳压器的接地端用于连接地线。

根据本实用新型的一些实施例，所述待机供电电路还包括：

第一滤波电容，其一端与所述LDO稳压器的输入端连接，另一端用于连接地线；

第二滤波电容，其一端与所述LDO稳压器的输出端连接，另一端用于连接地线；

储能电容，其一端与所述LDO稳压器的输出端连接，另一端用于连接地线。

根据本实用新型的一些实施例，所述开关使能控制模块，包括：

开关按键电路，其输入端与所述LDO稳压器的输出端连接；

使能控制电路，分别与所述开关按键电路的输出端、所述BMS电池管理系统连接；

微控制芯片，分别与所述使能控制电路、所述BMS电池管理系统连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述开关按键电路包括：

第一电阻，其一端与所述LDO稳压器的输出端连接；

第一半导体二极管，其正极与所述第一电阻的另一端连接；

按键开关，其一端与所述第一半导体二极管的负极连接，另一端与所述使能控制电路连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述使能控制电路包括：

第一半导体三极管，具有第一基极、第一集电极和第一发射极，所述第一基极与所述按键开关的另一端连接，所述第一集电极与BMS电源模块的上电使能端连接，所述BMS电源模块设置于所述BMS电池管理系统中，所述第一发射极用于连接地线；

第二半导体三极管，具有第二基极、第二集电极和第二发射极，所述第二基极与所述微控制芯片的使能端连接，所述第二集电极与所述BMS电源模块的上电使能端连接，所述第一发射极用于连接地线。

根据本实用新型的一些实施例，所述使能控制电路还包括：

第二电阻，其一端与所述按键开关的另一端连接，另一端用于连接地线；

第三电阻，其一端与所述第二基极连接，另一端用于连接地线；

第四电阻，其一端与所述第二基极连接；

第二半导体二极管，其负极与所述第四电阻的另一端连接，正极与所述微控制芯片的使能端连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述使能控制电路还包括第三半导体三极管，所述第三半导体三极管具有第三基极、第三集电极和第三发射极，所述第三基极与所述BMS电源模块的充电使能端连接，所述第三集电极与所述BMS电源模块的上电使能端连接，所述第三发射极用于连接地线。

根据本实用新型的一些实施例，所述使能控制电路还包括：

第五电阻，其一端与所述第三基极连接，另一端用于连接地线；

第六电阻，其一端与所述第三基极连接，另一端与所述BMS电源模块的充电使能端连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述电压转换模块包括皆与所述BMS电池管理系统连接的DC-DC转换电路、DC-AC转换电路和AC-DC转换电路。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型实施例的储能电源装置的原理示意图；

图2为本实用新型实施例的待机供电电路的电路图；

图3为本实用新型实施例的开关使能模块的原理示意图；

图4为本实用新型实施例的开关按键电路的电路图；

图5为本实用新型实施例的使能控制电路的电路图。

附图标号：

储能电池100；

BMS电池管理系统200；待机供电电路210；BMS电源模块220；

开关使能控制模块300；开关按键电路310；使能控制电路320；微控制芯片330；

电压转换模块400。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下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。

在本实用新型的描述中，多个指的是两个以上。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

参照图1所示，本实用新型一种实施例的储能电源装置，包括：储能电池100、BMS电池管理系统200、开关使能控制模块300、电压转换模块400。储能电池100用于为装置提供电能；BMS电池管理系统200与储能电池100连接，用于对储能电池100进行配电管理，BMS电池管理系统200内置有待机供电电路210，待机供电电路210用于开关断开时获取储能电池100的电能进行待机；开关使能控制模块300与BMS电池管理系统200连接，用于开关闭合后控制BMS电池管理系统200工作；电压转换模块400与BMS电池管理系统200连接。

参照图1所示，可以理解的是，当前大多数电池储能产品由储能电池100、BMS电池管理系统200和电压转换模块400组成，即通过利用BMS电池管理系统200来对储能电池100进行管理，从而传输电能至电压转换模块400进行放电；或通过外接电源将电能传输至电压转换模块400后，经BMS电池管理系统200的管理，从而使得储能电池100得到充电。因此，对于本实用新型实施例的储能电源装置，通过在BMS电池管理系统200中配备低功耗电源和相应的控制模块，具体而言为连接设置好的待机供电电路210和开关使能控制模块300，从而使得当装置待机时，仅由待机供电电路210产生低功率损耗，而当需要装置工作时，则通过闭合开关来让开关使能控制模块300控制待机供电电路210为装置进行初始化供电，相当于让装置开机，一旦装置开机稳定后，BMS电池管理系统200便开始工作，从而让储能电池100来进行整体稳定地供电。

本实施例中，通过闭合开关后利用待机供电电路210来为开关使能控制模块300供电，使得开关使能控制模块300可控制BMS电池管理系统200工作，从而管理储能电池100的电能分配，具体为将储能电池100的电能传输至电压转换模块400进行直流或交流电转换，以用于对外部设备提供需要的幅值电压。可以理解的是，在本实用新型实施例装置待机时，开关使能控制模块300的开关为断开状态，因此切断了装置的对外供电，当开关闭合或者通过外部充电激活后，便能恢复装置的对外供电。因此装置待机时的功率损耗仅仅在于待机供电电路210，整体上提高了装置的待机时间，相应地降低了装置中各电路器件的功耗要求，使得元器件的选型范围更广。

在一些实施例中，如图2所示，待机供电电路210包括LDO稳压器U1，LDO稳压器U1的输入端与储能电池100连接，LDO稳压器U1的输出端与开关使能控制模块300连接，LDO稳压器U1的接地端用于连接地线。

具体地，参考图2，可以理解的是，LDO稳压器U1为低压差线性稳压器(Low DropoutRegulator)，是相对于传统的线性稳压器来说的，是一种输入电压大于输出电压的直流交流稳压器，其特点在于成本低，噪音低，静态电流小，输出电压稳定。LDO稳压器U1的输入端具体与储能电池100的供电端BAT+_VIN连接，LDO稳压器U1的输出端具体用于提供12VLDO，为开关使能控制模块300进行供电。

在一些实施例中，如图2所示，待机供电电路210还包括：第一滤波电容C1、第二滤波电容C3、储能电容C2。第一滤波电容C1的一端与LDO稳压器U1的输入端连接，另一端用于连接地线；第二滤波电容C3的一端与LDO稳压器U1的输出端连接，另一端用于连接地线；储能电容C2的一端与LDO稳压器U1的输出端连接，另一端用于连接地线。

具体地，参考图2，可以理解的是，C1和C3采用小电容，具体为0.1VF，用于进行高频滤波；C2采用大电容，具体为10VF，用于储能。通过在LDO稳压器U1的输入端和输出端分别并联电容，一方面以滤除输入信号的干扰和输出信号的纹波，另一方面从而干扰有效地提高电源的稳定性和可靠性。

在一些实施例中，如图3所示，开关使能控制模块300，包括：开关按键电路310、使能控制电路320、微控制芯片330。开关按键电路310的输入端与LDO稳压器U1的输出端连接；使能控制电路320分别与开关按键电路310的输出端、BMS电池管理系统200连接；微控制芯片330分别与使能控制电路320、BMS电池管理系统200连接。

具体地，参考图3，可以理解的是，当开关按键电路310的开关断开时，则装置处于待机状态，待机供电电路210处于输出开路状况，功耗极低。当开关按键电路310的开关闭合时，待机供电电路210为使能控制电路320供电，使能控制电路320开始工作，使得BMS电池管理系统200工作并为微控制芯片330上电，微控制芯片330开始工作，从而控制BMS电池管理系统200对外供电、对储能电池100管理和保护。

在一些实施例中，如图4所示，开关按键电路310包括：第一电阻R1、第一半导体二极管D1、按键开关J1。第一电阻R1的一端与LDO稳压器U1的输出端连接；第一半导体二极管D1的正极与第一电阻R1的另一端连接；按键开关J1的一端与第一半导体二极管D1的负极连接，另一端与使能控制电路320连接。

具体地，参考图4，LDO稳压器U1的输出端输出12VLDO，经过第一电阻R1、第一半导体二极管D1，进入按键开关J1，当按键开关J1按下闭合时，按键开关J1则输出使能信号POWKEY_EN至使能控制电路320。可以理解的是，第一电阻R1用于限流以防止烧坏第一半导体二极管D1，第一半导体二极管D1用于单向导通电流以保护待机供电电路210。

在一些实施例中，如图5所示，使能控制电路320包括：第一半导体三极管Q1、第二半导体三极管Q2。第一半导体三极管Q1具有第一基极、第一集电极和第一发射极，第一基极与按键开关J1的另一端连接，第一集电极与BMS电源模块220的上电使能端连接，BMS电源模块220设置于BMS电池管理系统200中，第一发射极用于连接地线；第二半导体三极管Q2具有第二基极、第二集电极和第二发射极，第二基极与微控制芯片330的使能端连接，第二集电极与BMS电源模块220的上电使能端连接，第一发射极用于连接地线。

具体地，需要先说明的是，BMS电池管理系统200可以智能化管理及维护各个电池单元，防止电池出现过充电和过放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态。因此BMS电池管理系统200可由多个不同功能的模块组成，其中包括BMS电源模块220。

进一步地，参考图5，当BMS电源模块220的上电使能端POWER_EN被拉低后，BMS电源模块220工作。因此，当按键开关J1按下闭合时，使能信号POWKEY_EN变为高电平，第一半导体三极管Q1导通，把POWER_EN拉低，BMS电源模块220开始工作。微控制芯片330上电后控制其使能端MCU_POWEN为高电平，第二半导体三极管Q2导通使POWER_EN拉低，从而可保持BMS电源模块220供电和整个装置的工作状态。微控制芯片330完成初始化后，控制BMS电池管理系统200放电MOS工作，使得储能电池100为电压转换模块400和开关使能控制模块300提供稳定电能。当外部发生异常，可通过微控制芯片330控制BMS电池管理系统200输出MOS关闭对外供电，从而对电池进行保护。

在一些实施例中，如图5所示，使能控制电路320还包括：第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第二半导体二极管D2。第二电阻R2的一端与按键开关J1的另一端连接，另一端用于连接地线；第三电阻R3的一端与第二基极连接，另一端用于连接地线；第四电阻R4的一端与第二基极连接；第二半导体二极管D2的负极与第四电阻R4的另一端连接，正极与微控制芯片330的使能端连接。

具体地，参考图5，可以理解的是，通过在第一半导体三极管Q1的基极并联第二电阻R2，以使得第二电阻R2作为下拉电阻，即在第一半导体三极管Q1导通前有效接地，可靠截止。同理，第三电阻R3对于第二半导体三极管Q2也是起到同样作用。而第四电阻R4串联至第二半导体三极管Q2的基极，起到限流的作用，以保护第二半导体三极管Q2。第二半导体二极管D2用于单向导通，保护微控制芯片330。

在一些实施例中，如图5所示，使能控制电路320还包括第三半导体三极管Q3，第三半导体三极管Q3具有第三基极、第三集电极和第三发射极，第三基极与BMS电源模块220的充电使能端连接，第三集电极与BMS电源模块220的上电使能端连接，第三发射极用于连接地线。

具体地，参考图5，可以理解的是，当储能电池100的电量耗尽，需要由外部为储能电池100充电时，BMS电源模块220的充电使能信号VPDET变为高电平，第三半导体三极管Q3导通，使得POWER_EN被拉低后，BMS电源模块220开始工作。微控制芯片330上电后控制MCU_POWEN为高电平，第二半导体三极管Q2导通使POWER_EN拉低，从而可保持BMS电源模块220供电和整个装置的工作状态，以最终在BMS电池管理系统200工作下实现对储能电池100的充电。

在一些实施例中，如图5所示，使能控制电路320还包括：第五电阻R5、第六电阻R6。第五电阻R5的一端与第三基极连接，另一端用于连接地线；第六电阻R6的一端与第三基极连接，另一端与BMS电源模块220的充电使能端连接。

具体地，参考图5，可以理解的是，第五电阻R5用于作为下拉电阻，即在第三半导体三极管Q3导通前有效接地，可靠截止。第六电阻R6用于限流以保护第三半导体三极管Q3。

在一些实施例中，电压转换模块400包括皆与BMS电池管理系统200连接的DC-DC转换电路、DC-AC转换电路和AC-DC转换电路。

具体地，当装置对外供电时，利用DC-DC转换电路或DC-AC转换电路，将储能电池100的直流电转换为对外供应的直流电或交流电；当装置需要补充电能时，利用DC-DC转换电路或AC-DC转换电路，将来自外部的直流电或交流电转换为直流电以对储能电池100进行充电。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种储能电源装置，其特征在于，包括：

储能电池，用于为装置提供电能；

BMS电池管理系统，与所述储能电池连接，用于对所述储能电池进行配电管理，所述BMS电池管理系统内置有待机供电电路，所述待机供电电路用于开关断开时获取所述储能电池的电能进行待机；

开关使能控制模块，与所述BMS电池管理系统连接，用于开关闭合后控制所述BMS电池管理系统工作；

电压转换模块，与所述BMS电池管理系统连接。

2.根据权利要求1所述的储能电源装置，其特征在于，所述待机供电电路包括LDO稳压器，所述LDO稳压器的输入端与所述储能电池连接，所述LDO稳压器的输出端与所述开关使能控制模块连接，所述LDO稳压器的接地端用于连接地线。

3.根据权利要求2所述的储能电源装置，其特征在于，所述待机供电电路还包括：

第一滤波电容，其一端与所述LDO稳压器的输入端连接，另一端用于连接地线；

第二滤波电容，其一端与所述LDO稳压器的输出端连接，另一端用于连接地线；

储能电容，其一端与所述LDO稳压器的输出端连接，另一端用于连接地线。

4.根据权利要求3所述的储能电源装置，其特征在于，所述开关使能控制模块，包括：

开关按键电路，其输入端与所述LDO稳压器的输出端连接；

使能控制电路，分别与所述开关按键电路的输出端、所述BMS电池管理系统连接；

微控制芯片，分别与所述使能控制电路、所述BMS电池管理系统连接。

5.根据权利要求4所述的储能电源装置，其特征在于，所述开关按键电路包括：

第一电阻，其一端与所述LDO稳压器的输出端连接；

第一半导体二极管，其正极与所述第一电阻的另一端连接；

按键开关，其一端与所述第一半导体二极管的负极连接，另一端与所述使能控制电路连接。

6.根据权利要求5所述的储能电源装置，其特征在于，所述使能控制电路包括：

第一半导体三极管，具有第一基极、第一集电极和第一发射极，所述第一基极与所述按键开关的另一端连接，所述第一集电极与BMS电源模块的上电使能端连接，所述BMS电源模块设置于所述BMS电池管理系统中，所述第一发射极用于连接地线；

第二半导体三极管，具有第二基极、第二集电极和第二发射极，所述第二基极与所述微控制芯片的使能端连接，所述第二集电极与所述BMS电源模块的上电使能端连接，所述第一发射极用于连接地线。

7.根据权利要求6所述的储能电源装置，其特征在于，所述使能控制电路还包括：

第二电阻，其一端与所述按键开关的另一端连接，另一端用于连接地线；

第三电阻，其一端与所述第二基极连接，另一端用于连接地线；

第四电阻，其一端与所述第二基极连接；

第二半导体二极管，其负极与所述第四电阻的另一端连接，正极与所述微控制芯片的使能端连接。

8.根据权利要求7所述的储能电源装置，其特征在于，所述使能控制电路还包括第三半导体三极管，所述第三半导体三极管具有第三基极、第三集电极和第三发射极，所述第三基极与所述BMS电源模块的充电使能端连接，所述第三集电极与所述BMS电源模块的上电使能端连接，所述第三发射极用于连接地线。

9.根据权利要求8所述的储能电源装置，其特征在于，所述使能控制电路还包括：

第五电阻，其一端与所述第三基极连接，另一端用于连接地线；

第六电阻，其一端与所述第三基极连接，另一端与所述BMS电源模块的充电使能端连接。

10.根据权利要求9所述的储能电源装置，其特征在于，所述电压转换模块包括皆与所述BMS电池管理系统连接的DC-DC转换电路、DC-AC转换电路和AC-DC转换电路。