CN220960368U - 一种储能电池无源无线测温装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种储能电池无源无线测温装置，涉及新能源电力系统储能领域。本实用新型提供的储能电池无源无线测温装置，通过采用激励器产生的激励信号来激活无源无线温度传感器进行温度采集，能够大大减少各部件间线缆的连接数量。并且，本实用新型通过在无源无线温度传感器中设置储能模块和CT取电模块，能够利用电磁感应原理将磁场中的能量转换为电能，在不需要额外辅助供电电源的情况下，降低整个体装置的功耗。

Description

一种储能电池无源无线测温装置

技术领域

本实用新型涉及新能源电力系统储能领域，特别是涉及一种储能电池无源无线测温装置，应用于储能电池内部温度监测。

背景技术

随着新能源发电装机规模的不断扩张，新能源发电在电网中的比例越来高，但由于新能源发电单机容量小、数量多、布点分散，且具有显著的间歇性、波动性、随机性等特征。高比例新能源并网势必对电力系统供需平衡、安全稳定控制等带来前所未有的挑战。储能系统的安全性是储能系统推广应用的前提，而电池热失控导致的电池安全性是储能系统一个亟待解决的难题。

目前传统电池测温存在以下缺点：

1.现有测温装置采用有线方式连接到电池内部电芯，线缆数量庞大，导致系统走线复杂，出问题的概率增加。

2.现有测温装置从储能电池取电，或者额外辅助供电电源，整个系统功耗增加。

实用新型内容

为解决现有技术存在的上述问题，本实用新型提供了一种储能电池无源无线测温装置。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种储能电池无源无线测温装置，包括：激励器和无源无线温度传感器；

所述激励器用于发射设定频率的激励信号；所述激励信号用于激活所述无源无线温度传感器；所述无源无线温度传感器用于采集储能电池的温度数据；所述激励器用于无线获取所述无源无线温度传感器采集的温度数据；

所述无源无线温度传感器中设置有储能模块和CT取电模块；所述储能模块和所述CT取电模块连接；所述CT取电模块用于利用电磁感应原理将磁场中的能量转换为电能，以对所述储能模块进行充电；所述储能模块用于为所述无源无线温度传感器提供电能。

可选地，所述储能电池无源无线测温装置还包括：远程系统；

所述激励器与所述远程系统连接；所述远程系统用于无线接收所述激励器中获取的温度数据。

可选地，所述激励器包括：第一处理单元、第一无线收发模块、第一天线和485收发模块；

所述第一处理单元通过UART接口与所述485收发模块连接；

所述第一处理单元通过SPI接口与所述第一无线收发模块连接；

所述第一无线收发模块通过IPEX进口与所述第一天线连接；

所述第一天线用于传递设定频率的激励信号和温度数据；

所述第一处理单元用于生成定时发射控制命令、数据采集控制命令和数据发送控制命令；所述定时发射控制命令用于控制所述第一无线收发模块发射设定频率的激励信号；所述数据采集控制命令用于控制所述第一无线收发模块进行温度数据的获取；所述数据发送控制命令用于控制所述485收发模块将获取的温度数据发送给所述远程系统。

可选地，所述无源无线温度传感器还包括：第二处理单元、第二无线收发模块、第二天线和热敏电阻；

所述第二处理单元通过SPI接口与所述第二无线收发模块连接；

所述第二无线收发模块通过IPEX进口与所述第二天线连接；

所述第二处理单元通过AD接口与所述热敏电阻连接；

所述第二处理单元与所述储能模块电连接；

所述第二无线收发模块用于通过所述第二天线接收所述激励器发射的激励信号，并用于采用中断的方式唤醒所述第二处理单元；所述第二处理单元用于采集所述热敏电阻的阻值，并将所述阻值换算为温度数据，用于将所述温度数据通过所述第二无线收发模块进行发送。

可选地，激励信号的设定频率为125KHz。

可选地，所述激励器安装在储能集装箱顶部的设定位置处；

所述无源无线温度传感器设置在储能集装箱中电池模组内部。

根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：

本实用新型提供的储能电池无源无线测温装置，通过采用激励器产生的激励信号来激活无源无线温度传感器进行温度采集，能够大大减少各部件间线缆的连接数量。并且，本实用新型通过在无源无线温度传感器中设置储能模块和CT取电模块，能够利用电磁感应原理将磁场中的能量转换为电能，在不需要额外辅助供电电源的情况下，降低整个体装置的功耗。

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获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的储能电池无源无线测温装置的结构简图；

图2为本实用新型提供的激励器的结构示意图；

图3为本实用新型提供的无源无线温度传感器的结构示意图。

附图标记：

1-激励器，2-无源无线温度传感器，11-第一处理单元，12-第一无线收发模块，13-第一天线，14-485收发模块，21-第二天线，22-CT取电模块，23-第二无线收发模块，24-第二处理单元，25-储能模块，26-热敏电阻。

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。

本实用新型的目的是提供一种储能电池无源无线测温装置，能够解决现有技术存在的线缆数量庞大、功耗大等问题。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1所示，本实用新型提供的储能电池无源无线测温装置主要包括激励器1和无源无线温度传感器2两部分。其中，激励器1放置于储能集装箱的顶部的中心位置，无源无线温度传感器2安装在电池模组(pack)内部。

激励器1的主要作用为发射低频激励信号(例如125KHz的激励信号)来激活无源无线温度传感器2，并通过低频(例如125KHz)无线数传通道采集无源无线温度传感器2采集的温度数据。

其中，如图2所示，本实用新型提供的激励器1可以包括：第一处理单元11、第一无线收发模块12、第一天线13(例如125K天线)和485收发模块14。在实际应用过程中，激励器1也可以由第一处理单元11、第一无线收发模块12、第一天线13和485收发模块14这五个模块组成。

在实际应用过程中，第一处理单元11通过UART接口与485收发模块14连接。第一处理单元11通过SPI接口与第一无线收发模块12连接。第一无线收发模块12通过IPEX接口射频连接线连接第一天线13。

第一处理单元11主要用于协调第一无线收发模块12和485收发模块14的工作。第一处理单元11的协调策略为：

第一处理单元11定时发送命令控制第一无线收发模块12发射激励信号，激活无源无线温度传感器2，无源无线温度传感器2激活后，采集温度数据，将温度数据通过第一天线13发送给第一无线收发模块12，第一无线收发模块12再将温度数据上传给第一处理单元11，第一处理单元11将温度数据通过485收发模块14上传给远程系统。

基于此，在本实用新型提供的激励器1中，第一无线收发模块12主要负责125KHz激励信号的调制和温度数据的收发。485收发模块14主要负责激励器1对外通讯。

进一步，在实际应用过程中，激励器1通过外接第一天线13，可以定时向指定ID的无源无线温度传感器2发送特定的激励信号，此激励信号将无源无线温度传感器2的ID编码进激活前导码。在检测过程中，只有指定ID的无源无线温度传感器会被激活，其他传感器保持深度休眠状态。那么，在实际应用过程中，用户就可以根据实际检测需求，对无源无线温度传感器2的ID进行设置。

进一步，如图3所示，无源无线温度传感器2主要包括第二处理单元24、第二无线收发模块23、第二天线21(例如125K天线)、CT取电模块22、储能模块25和热敏电阻26。

其中，第二处理单元24通过SPI接口连接第二无线收发模块23。第二处理单元24通过AD接口连接热敏电阻26。第二无线收发模块23通过IPEX接口射频连接线连接第二天线21。热敏电阻26用于采集电池温度数据。

第二无线收发模块23和第二天线21主要用于接收激励器1的激活信号，并上传采集的温度数据。

储能模块25为一个超级电容器，CT取电模块22的输出端正负极接到储能模块25的正负极上。CT取电模块22主要用于传感器从电池pack的母线感应取电，具体的：电池模组在空闲状态和充放电状态转换的时候，电池模组母线电流会产生很大的变化，变化的电流会在其周围产生磁场，利用电磁感应原理，CT取电模块22从磁场中获取能量转换成电流，给储能模块25超级电容器充电。基于此，储能模块25的主要作用是将CT取电模块22从电池模组母线感应取电的电能进行存储。

通过设置储能模块25和CT取电模块22，无源无线温度传感器2本身并不需要电源，当电池模组充放电时，无源无线温度传感器2可以通过感应取电的方式从电池模组母线取电，并将电能储存起来，供无源无线温度传感器2使用。

在实际应用过程中，第二处理单元24主要负责协调第二无线收发模块23和热敏电阻26的工作。其中，第二处理单元24的协调策略为：

第二无线收发模块23收到激活信号后，将通过中断的方式唤醒第二处理单元24。第二处理单元24唤醒后，启动AD接口采集热敏电阻26的阻值，并换算成温度。第二处理单元24将温度数据通过第二无线收发模块23发送给激励器1。

进一步，无源无线温度传感器2在未收到激励器1的激励信号时，处于深度休眠状态，功耗极低，可以低至2uA。

当无源无线温度传感器2收到激励器1发出的特定ID的激励信号后被激活，采集温度数据并上传到激励器1后，马上进入休眠状态，进一步达到降低功耗的目的。

基于上述描述，在实际应用过程中，一个储能集装箱内部，只需要一个激励器搭配多个无源无线温度传感器，就可以实现储能电池温度的检测，大大减少了测量过程中线缆的数量。并且，在使用过程中，只有激励器需要供电，无源无线温度传感器无需供电电源，实现了低功耗。

此外，在实际应用过程中，激励器和无源无线温度传感器均可以采用125K低频无线激活+无线数传的方式进行储能电池温度的检测，大大减少了布线，降低了功耗。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (4)

1.一种储能电池无源无线测温装置，其特征在于，包括：激励器、无源无线温度传感器和远程系统；

所述激励器用于发射设定频率的激励信号；所述激励信号用于激活所述无源无线温度传感器；所述无源无线温度传感器用于采集储能电池的温度数据；所述激励器用于无线获取所述无源无线温度传感器采集的温度数据；

所述无源无线温度传感器中设置有储能模块和CT取电模块；所述储能模块和所述CT取电模块连接；所述CT取电模块用于利用电磁感应原理将磁场中的能量转换为电能，以对所述储能模块进行充电；所述储能模块用于为所述无源无线温度传感器提供电能；

所述激励器与所述远程系统连接；所述远程系统用于无线接收所述激励器中获取的温度数据；

所述激励器包括：第一处理单元、第一无线收发模块、第一天线和485收发模块；

所述第一处理单元通过UART接口与所述485收发模块连接；

所述第一处理单元通过SPI接口与所述第一无线收发模块连接；

所述第一无线收发模块通过IPEX进口与所述第一天线连接；

所述第一天线用于传递设定频率的激励信号和温度数据；

所述第一处理单元用于生成定时发射控制命令、数据采集控制命令和数据发送控制命令；所述定时发射控制命令用于控制所述第一无线收发模块发射设定频率的激励信号；所述数据采集控制命令用于控制所述第一无线收发模块进行温度数据的获取；所述数据发送控制命令用于控制所述485收发模块将获取的温度数据发送给所述远程系统。

2.根据权利要求1所述的储能电池无源无线测温装置，其特征在于，所述无源无线温度传感器还包括：第二处理单元、第二无线收发模块、第二天线和热敏电阻；

所述第二处理单元通过SPI接口与所述第二无线收发模块连接；

所述第二无线收发模块通过IPEX进口与所述第二天线连接；

所述第二处理单元通过AD接口与所述热敏电阻连接；

所述第二处理单元与所述储能模块电连接；

所述第二无线收发模块用于通过所述第二天线接收所述激励器发射的激励信号，并用于采用中断的方式唤醒所述第二处理单元；所述第二处理单元用于采集所述热敏电阻的阻值，并将所述阻值换算为温度数据，用于将所述温度数据通过所述第二无线收发模块进行发送。

3.根据权利要求1所述的储能电池无源无线测温装置，其特征在于，激励信号的设定频率为125KHz。

4.根据权利要求1所述的储能电池无源无线测温装置，其特征在于，所述激励器安装在储能集装箱顶部的设定位置处；

所述无源无线温度传感器设置在储能集装箱中电池模组内部。