CN220857683U - 预充电电路和储能设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种预充电电路和储能设备，其中预充电电路包括：第一限流电路，连接于空气开关与输入电容之间；第二限流电路，与第一限流电路并联连接，第二限流电路的电阻值大于第一限流电路的电阻值；电压判断电路，分别与输入电容和第一限流电路连接，电压判断电路用于在输入电容的电容电压未达到预设电压阈值时，控制第一限流电路断开，以使空气开关通过第二限流电路与输入电容连接；以及，用于在输入电容的电容电压达到预设电压阈值时，控制第一限流电路导通将空气开关与输入电容连接，以使空气开关通过第一限流电路和第二限流电路的并联电路与输入电容连接。本实用新型技术方案可以降低储能设备启动时对电池的冲击电流。

Description

预充电电路和储能设备

技术领域

本实用新型涉及预充电电路技术领域，特别涉及一种预充电电路和储能设备。

背景技术

目前市面上储能设备中的逆变器与电池之间通常会设置有一个用于滤波输入电容。但由于输入电容的存在，使得在闭合用于控制电池输入的空气开关时，会对电池产生一个很大的冲击电流，冲击电流值可以达到800A以上。此冲击电流往往会触发电池BMS的短路保护功能，而使得电池关闭输出，从而导致需要储能设备开机的时候无法开机。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种预充电电路，旨在解决逆变器中输入电容在空气开关闭合产生冲击电流导致储能设备无法开机的问题。

为实现上述目的，本实用新型提出的预充电电路，应用于储能设备，所述储能设备包括电池以及逆变器，所述逆变器包括输入电容，所述输入电容经空气开关与所述电池连接，所述预充电电路包括：

第一限流电路，连接于所述空气开关与所述输入电容之间；

第二限流电路，与所述第一限流电路并联连接，所述第二限流电路的电阻值大于所述第一限流电路的电阻值；

电压判断电路，分别与所述输入电容和所述第一限流电路连接，所述电压判断电路用于在所述输入电容的电容电压未达到预设电压阈值时，控制所述第一限流电路断开，以使所述空气开关通过所述第二限流电路与所述输入电容连接；以及，用于在所述输入电容的电容电压达到预设电压阈值时，控制所述第一限流电路导通将所述空气开关与所述输入电容连接，以使所述空气开关通过所述第一限流电路和所述第二限流电路的并联电路与所述输入电容连接。

可选地，所述电压判断电路包括：

电压检测电路，与所述输入电容连接，用于检测所述输入电容的电容电压并输出相应的电压检测信号；

比较电路，分别与所述第一限流电路和所述电压检测电路连接，以及还接入预设电压，所述比较电路用于在根据所述电压检测信号和所述预设电压，确定所述输入电容的电容电压未达到预设电压阈值时，控制所述第一限流电路将所述空气开关与所述输入电容连接；以及确定所述输入电容的电容电压达到预设电压阈值时，控制所述第一限流电路断开。

可选地，所述电压检测电路包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端与所述输入电容连接，所述第一电阻的另一端经所述第二电阻接地，所述第一电阻和所述第二电阻的公共端与所述比较电路连接。

可选地，所述比较电路包括运算放大器，所述运算放大器的同相输入端与所述电压检测电路连接，所述运算放大器的反相输入端接入所述预设电压；所述运算放大器的输出端与所述第一限流电路连接。

可选地，所述电压判断电路还包括基准电压源，所述基准电压源与所述比较电路连接，用于输出所述预设电压至所述比较电路。

可选地，所述第一限流电路包括第一开关器件，所述第一开关的受控端与所述电压判断电路连接，所述第一开关的输入端和输出端分别与所述空气开关和所述输入电容连接。

可选地，所述第二限流电路包括第三电阻，所述第三电阻的两端分别与所述第一限流电路的两端连接。

可选地，所述第三电阻为可调电位器。

本实用新型还提出一种储能设备，所述储能设备包括：

电池；

逆变器，所述逆变器包括输入电容，所述输入电容经空气开关与所述电池连接；以及，

如上述的预充电电路，所述预充电电路分别与所述电池和所述输入电容连接。

本实用新型技术方案通过利用空气开关T刚闭合时输入电容较低的电压来控制第一限流电路断开，以使得电池Bat通过电阻值较高的第二限流电路来为输入电容充电，由于第二限流电路的阻值较高，因而此时电池Bat的充电电流(也即冲击电流)较小，不会触发电池Bat的BMS的短路保护功能，从而使得储能设备可以正常开机使用，且由于开机时的充电电流较小，因此可以还可以有利于提高电池的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型预充电电路一实施例的电路模块示意图；

图2为为本实用新型预充电电路另一实施例的电路模块示意图；

图3为本实用新型预充电电路又一实施例的电路结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				10	第一限流电路	Bat	电池
20	第二限流电路	S	第一开关器件
				30	电压判断电路	VREF	基准电压源
31	电压检测电路	A1	运算放大器
				32	比较电路	R1	第一电阻
40	逆变器	R2	第二电阻
				T	空气开关	R3	第二电阻
C	输入电容

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，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作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。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种预充电电路。

储能设备可包括电池和逆变器，逆变器中设有输入电容，输入电容经空气开关与电池连接。逆变器可接入电池的电池电压并可将电池电压进行相应的逆变变换后输出，从而以实现储能设备的电能输出功能。具体地，电池的负极和输入电容的第二端可接地，电池的正极可经空气开关与输入电容的第一端连接。

参照图1至图3，本实用新型提出一种预充电电路，所述预充电电路包括：

第一限流电路10，连接于所述空气开关T与所述输入电容C之间；

第二限流电路20，与所述第一限流电路10并联连接，所述第二限流电路20的电阻值大于所述第一限流电路10的电阻值；

电压判断电路30，分别与所述输入电容C和所述第一限流电路10连接，所述电压判断电路30用于在所述输入电容C的电容电压未达到预设电压阈值时，控制所述第一限流电路10断开，以使所述空气开关T通过所述第二限流电路20与所述输入电容C连接；以及，用于在所述输入电容C的电容电压达到预设电压阈值时，控制所述第一限流电路10导通将所述空气开关T与所述输入电容C连接，以使所述空气开关T通过所述第一限流电路10和所述第二限流电路20的并联电路与所述输入电容C连接。

本实施中，第一限流电路10可采用开关器件和/或分立器件来构建实现；第二限流电路20可此采用电阻等分立器件来构建实现。可以理解的是，第一限流电路10中所有开关器件和所有分立器件的阻值之和即为第一限流电路10的阻值；第二限流电路20中所有分立元件的阻值之和即为第二限流电路20的阻值。

电压判断电路30可以采用分立器件和运算放大器A1来构建实现，或者还可采用专用的微处理器来实现，微处理器可以为：MCU、DSP或者FPGA等微控制器来实现，本实施例在此不做限定。电压判断电路30可检测输入电容C的电压，即电容电压，以及可将电容电压与相应的预设电压进行比较，或者可在将电容电压转换为数字信号后与相应的预设电压值进行比较，并可根据比较结果确定电容电压是否达到预设电压阈值。具体为，当比较结果为电容电压不小于预设电压或者数字信号不小于预设电压值时，即可确定电容电压达到预设电压阈值；当比较结果为电容电压小于预设电压或者数字信号小于预设电压值时，即可确定电容电压未达到预设电压阈值。

由于空气开关T刚闭合时，输入电容C的电容电压较小，因此电压判断电路30的判断结果为电容电压未达到预设电压阈值，此时电压判断电路30可控制第一限流电路10中相应的开关器件导关断，即使得第一限流电路10断开，从而使得电池Bat可依次经闭合的空气开关T和第二限流电路20与输入电容C的正极连接。由于第二限流电路20的电阻值大于第一限流电路10和第二限流电路20并联后的整体阻值，此时输入电容C会缓慢充电，随着充电时间的上升，输入电容C的电容电压逐渐升高，直至达到预设电压或者预设电压值，电压判断电路30可切换为控制，控制第一限流电路10中相应的开关器件导通，即使得第一限流电路10导通，以使空气开关T经第一限流电路10和第二限流电路20的并联电路与输入电容C连接，由于并联电路的总阻值小于第一限流电路10或者第二限流电路20中任意一者，因而此时可以使得电池Bat正常为输入电容C供电。

如此设置，本实用新型技术方案通过利用空气开关T刚闭合时输入电容C较低的电压来控制第一限流电路10断开，以使得电池Bat通过电阻值较高的第二限流电路20来为输入电容C充电，由于第二限流电路20的阻值较高，因而此时电池Bat的充电电流(也即冲击电流)较小，不会触发电池Bat的BMS的短路保护功能，从而使得储能设备可以正常开机使用，且由于开机时的充电电流较小，因此可以还可以有利于提高电池Bat的使用寿命。

参照图2至图3，所述电压判断电路30包括：

电压检测电路31，与所述输入电容C连接，用于检测所述输入电容C的电容电压并输出相应的电压检测信号；

比较电路32，分别与所述第一限流电路10和所述电压检测电路31连接，以及还接入预设电压，所述比较电路32用于在根据所述电压检测信号和所述预设电压，确定所述输入电容C的电容电压未达到预设电压阈值时，控制所述第一限流电路10将所述空气开关T与所述输入电容C连接；以及确定所述输入电容C的电容电压达到预设电压阈值时，控制所述第一限流电路10断开。

本实施例中，电压检测电路31可采用电阻器件构建分压电路来实现，或者此采用专用的电压检测电路31来实现；比较电路32可采用运算放大器A1来构建实现，或者还可采用专用的比较集成芯片来实现。电压检测电路31的检测端可连接于输入电容C的正极，以检测输入电压的实时电压，并输出与其实时电压对应的电压检测信号至比较电路32，以供比较电路32将电压检测信号与接入的预设电压进行比较。

比较电路32可在将电压检测信号与接入的预设电压进行比较，并可根据比较结果输出高电平信号或者低电平信号；具体为，在电压检测信号小于预设电压时输出高电平信号和低电平信号中的一者，在电压检测信大于或者等于预设电压时输出高电平信号和低电平信号中的另一者。其中比较电路32的所具体输出信号电平可根据第一限流电路10中开关器件的导通/关断电平来决定，本实施例在此不做限定。

可选地，所述电压检测电路31包括第一电阻R1和第二电阻R2，所述第一电阻R1的一端与所述输入电容C连接，所述第一电阻R1的另一端经所述第二电阻R2接地，所述第一电阻R1和所述第二电阻R2的公共端与所述比较电路32连接。

具体地，第一电阻R1和第二电阻R2构成分压电路，可以将输入电容C的电容电压按照第一电阻R1和第二电阻R2的比值进行缩小后作为电压检测信号，并由于第一电阻R1和第二电阻R2的公共点输出至比较电路32。

可选地，所述比较电路32包括运算放大器A1，所述运算放大器A1的同相输入端与所述电压检测电路31连接，所述运算放大器A1的反相输入端接入所述预设电压；所述运算放大器A1的输出端与所述第一限流电路10连接。

本实施例中，当电压检测信号大于或等于预设电压时，运算放大器A1输出高电平信号控制第一限流电路10导通；当电压检测信号小于预设电压时，运算放大器A1输出低电平信号控制第一限流电路10关断。换而言之，第一限流电路10中的开关器件为高电平导通器件，例如可以为N型MOS管或者N型IGBT，本实施例在此同样不做限定。

本实用新型通过采用硬件电路来实现比较电路32和电压检测电路31，可以避免储能设备刚开机时软件算法的自检时间，有利于提高预充电电路的响应及时性。

可选地，所述电压判断电路30还包括基准电压源VREF，所述基准电压源VREF与所述比较电路32连接，用于输出所述预设电压至所述比较电路32。

如此设置，可以确保基准电压源VREF在储能设备启动后的较快时间中输出预设电压至比较电路32，从而以实现对于冲击电流的遏制，进而有利于提高预充电电路的响应及时性。

参照图3，所述第一限流电路10包括第一开关器件S，所述第一开关的受控端与所述电压判断电路30连接，所述第一开关的输入端和输出端分别与所述空气开关T和所述输入电容C连接。

具体地，第一开关器件S可在接收到运算放大器A1输出的低电平信号时关断，以将空气开关T与输入电容C的连接断开；在接收到运算放大器A1输出的高电平信号时导通，以建立空气开关T与输入电容C的电连接。

参照图3，所述第二限流电路20包括第三电阻R3，所述第三电阻R3的两端分别与所述第一限流电路10的两端连接。

第三电阻R3的阻值可根据实际需要来进行设置，本实施例在此不做限定。

可选地，所述第三电阻R3为可调电位器。如此，使得操作人员可通过调节第三电阻R3的阻值来使得本实用新型预充电电路适用于不同电池Bat容量的储能设备，例如大电池Bat容量的储能设备可以将第三电阻R3的阻值设置的较大，小电池Bat容量的储能设备可以将第三电阻R3的阻值设置的较小，从而有利于提高本申请预充电电路的应用灵活性。

本实用新型还提出一种储能设备，该储能设备包括电池Bat、逆变器40和预充电电路，该预充电电路的具体结构参照上述实施例，由于本储能设备采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。其中，所述预充电电路分别与所述电池Bat和所述输入电容C连接。

以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种预充电电路，应用于储能设备，所述储能设备包括电池以及逆变器，所述逆变器包括输入电容，所述输入电容经空气开关与所述电池连接，其特征在于，所述预充电电路包括：

第一限流电路，连接于所述空气开关与所述输入电容之间；

第二限流电路，与所述第一限流电路并联连接，所述第二限流电路的电阻值大于所述第一限流电路的电阻值；

电压判断电路，分别与所述输入电容和所述第一限流电路连接，所述电压判断电路用于在所述输入电容的电容电压未达到预设电压阈值时，控制所述第一限流电路断开，以使所述空气开关通过所述第二限流电路与所述输入电容连接；以及，用于在所述输入电容的电容电压达到预设电压阈值时，控制所述第一限流电路导通将所述空气开关与所述输入电容连接，以使所述空气开关通过所述第一限流电路和所述第二限流电路的并联电路与所述输入电容连接。

2.如权利要求1所述的预充电电路，其特征在于，所述电压判断电路包括：

电压检测电路，与所述输入电容连接，用于检测所述输入电容的电容电压并输出相应的电压检测信号；

比较电路，分别与所述第一限流电路和所述电压检测电路连接，以及还接入预设电压，所述比较电路用于在根据所述电压检测信号和所述预设电压，确定所述输入电容的电容电压未达到预设电压阈值时，控制所述第一限流电路将所述空气开关与所述输入电容连接；以及确定所述输入电容的电容电压达到预设电压阈值时，控制所述第一限流电路断开。

3.如权利要求2所述的预充电电路，其特征在于，所述电压检测电路包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端与所述输入电容连接，所述第一电阻的另一端经所述第二电阻接地，所述第一电阻和所述第二电阻的公共端与所述比较电路连接。

4.如权利要求2所述的预充电电路，其特征在于，所述比较电路包括运算放大器，所述运算放大器的同相输入端与所述电压检测电路连接，所述运算放大器的反相输入端接入所述预设电压；所述运算放大器的输出端与所述第一限流电路连接。

5.如权利要求2所述的预充电电路，其特征在于，所述电压判断电路还包括基准电压源，所述基准电压源与所述比较电路连接，用于输出所述预设电压至所述比较电路。

6.如权利要求1所述的预充电电路，其特征在于，所述第一限流电路包括第一开关器件，所述第一开关的受控端与所述电压判断电路连接，所述第一开关的输入端和输出端分别与所述空气开关和所述输入电容连接。

7.如权利要求1所述的预充电电路，其特征在于，所述第二限流电路包括第三电阻，所述第三电阻的两端分别与所述第一限流电路的两端连接。

8.如权利要求7所述的预充电电路，其特征在于，所述第三电阻为可调电位器。

9.一种储能设备，其特征在于，所述储能设备包括：

电池；

逆变器，所述逆变器包括输入电容，所述输入电容经空气开关与所述电池连接；以及，

如权利要求1-8任意一项所述的预充电电路，所述预充电电路分别与所述电池和所述输入电容连接。