CN221067790U - 一种电池储能装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种电池储能装置，包括：电性连接的电池组、电池管理系统、双向变流器模块、MCU控制器、充放电接口插座、放电电缆及授权系统；所述电池组包括多个电芯单元；电池管理系统电性连接所述电池组；双向变流器模块包括双向变流器及双向变流控制器；MCU控制器，电性连接所述电池管理系统、双向变流控制器及充放电接口插座；充放电接口插座通过连接充电桩进行充电，并通过所述放电电缆连接电动汽车充电插座进行放电，为电动汽车的车载电池组充电；授权系统预先配置有装置ID及授权信息，实现对装置的收费管理及防盗。通过本申请具备多接口快速充放电能力，尤其适用于电动汽车道路救援场景。

Description

一种电池储能装置

技术领域

本申请涉及充放电技术领域，特别是涉及一种电池储能装置。

背景技术

目前，电动汽车供电装置多采用锂电池电池组的方式，该方式下，供电装置放电特性曲线平缓，由于放电工况的复杂性，代表可行驶里程的剩余电量SOE(State of Energy)不易计算准确，造成车辆中途抛锚。为解决电动汽车道路救援问题，会采用一种可快速充电的电池储能装置，以便于快速为车辆充电。

现有的移动电池储能装置一般设置单相交流外部交流电输出插座和低电压辅助输出USB接口等结合外置专用充电器充电，基于此，利用现有移动电池储能装置为电动汽车充电时，需要匹配车辆原配的缆上控制盒(ICCB，In Cable Control Box)连接储能装置的交流外部交流电输出插座，从而通过车载充电机(OBC，On-Board Charger)为电动汽车充电，车载充电机依据车上电池管理系统(BMS，Battery Management System)提供的数据，能动态调节充电电流或电压参数，执行相应的动作，完成充电过程。

但现有的移动电池储能装置在为电动汽车充电时，充电速度受限于储能装置的输出能力、缆上控制盒及车载充电机的充电功率等因素，其中，储能装置电池组的输出功率取决于电池的化学特性及其相关参数，如电压、电流、温度及老化程度等，车载充电机以交流电源作为输入，输出为直流直接给电池组充电；常规技术中车载充电机的输入端，以标准交流充电接口的形式固定在车体上，用于连接外部交流充电电源，车载充电机的输出端，直接连接电池组，OBC单相最大功率一般是3.3kW或6.6kW。因为充电机在车内，所以功率不大、充电速度慢、充电时间至少需要5至8小时，虽然这样可以减少对电池组的伤害，但无法满足为电动汽车道路救援或其他紧急场合为车辆快速充电的技术需求。

实用新型内容

本申请实施例提供了一种电池储能装置，以至少解决相关技术中车辆快速充电场景的移动电池储能装置充放电的连接及控制问题。

本申请实施例提供了一种电池储能装置，包括：电性连接的电池组、电池管理系统、双向变流器模块、MCU控制器、充放电接口插座、放电电缆及授权系统；

所述电池组包括多个串接和/或并接的电芯单元，所述电池组用于储存电能以满足电池储能装置的电压、电流、输出功率及储存电能的预设值，电芯是构成动力电池的基本单元；

所述电池管理系统电性连接所述电池组，用于管理所述电池组进行充放电，防止其电芯单元过充、过放、过流、过热等情形造成电池组损伤，所述电池管理系统为BMS控制电路，包括电压采样电路、电流采样电路、温度采样电路、均衡电路、第一通信模块等，以采集电池组电压、电流、温度等信息并进行均衡控制、温度保护，通过通信模块与所述充放电接口插座、双向变流器模块通信连接，所述电压采集电路、电流采样电路、温度采样电路及均衡电路电性连接所述电池组，并控制其充放电电流、充放电电压；

所述双向变流器模块包括双向变流器及双向变流控制器，所述双向变流器包括交流ACDC双向变流器和/或直流DCDC双向变流器组成的双向拓扑结构；

MCU控制器，电性连接所述电池管理系统、双向变流控制器及充放电接口插座。

所述充放电接口插座SET COUPLER，通过连接充电桩供电接口或缆上控制盒进行充电，并通过所述放电电缆连接电动汽车充电插座进行放电，为电动汽车的车载电池组充电，所述充放电接口插座兼容电动汽车充电接口、供电接口(也即充电桩充电接口)，接口相关规范不限于国家标准及国际标准，所述电动汽车充电接口包括直流充电接口DCCHARGING COUPLER、交流充电接口AC CHARGING COUPLER，所述充放电接口插座包括直流充放电模式、交流充放电模式；所述充放电接口插座包括第二通信模块及充放电回路，适用于电动汽车的充电模式2、充电模式3及充电模式4，且符合电动汽车的连接方式B。因此，本申请的充放电接口插座可适用于符合该标准要求的电动汽车的快速充电需求，基于充放电接口插座符合电动汽车接口标准，可连接相应标准的直流充电桩或交流充电桩供电接口的充电插头及缆上控制盒的充电插头等直接为本装置充电。

所述双向变流控制器电性连接所述双向变流器及所述电池管理系统，所述双向变流控制器包括数字信号处理器DSP、单片机等集成电路，以识别本装置的充放电连接状态及获取电池管理系统的充放电电流、电压等参数，并基于此控制双向变流器的充放电状态参数；

授权系统电性连接所述MCU控制器，所述授权系统预先配置有电池储能装置的ID识别信息、授权信息，并基于MCU控制器获取电量信息及使用时间，实现对ID识别、授权状态、用电量、使用时间等数据的管理，通过交互授权信息(ID识别信息及授权信息)实现对电池储能装置的收费管理及防盗。

在其中一些实施例中，所述放电电缆采用双插头结构，包括车辆插头和供电插头，所述放电电缆供电插头一端连接所述充放电接口插座，车辆插头一端连接一电动汽车充电插座，用于实现连接方式B为电动汽车车载电池组充电。

在其中一些实施例中，所述充放电接口插座采用直流充放电模式，以适配直流充电桩的充电及具有直流充电插座的电动汽车充电，所述充放电接口插座为直流充放电接口插座，内部接口电路连接所述MCU控制器和直流DCDC双向变流器，所述放电电缆两端均采用直流充电插头，如国标九孔直流插头，所述直流充电插头适配连接电动汽车直流充电插座。

需要说明的是，放电电缆的直流充电插头是对称的，可以互换使用，优选的，放电电缆先连接电动汽车直流充电插座后，再连接电池储能装置。

基于上述结构，当直流充电桩的直流充电插头连接所述电池储能装置的充放电接口插座时，为电池储能装置的电池组快速充电；当电池储能装置经放电电缆连接电动汽车直流充电插座时，电动汽车在充电模式4下进行快速充电。

在其中一些实施例中，所述充放电接口插座采用交流充放电模式，所述充放电接口插座为交流充放电接口插座，内部接口电路连接MCU控制器和交流ACDC双向变流器，所述放电电缆两端均采用交流充电插头，如国标七孔交流插头，所述交流充电插头适配连接电动汽车交流充电插座。

需要说明的是，放电电缆所连接的交流放电插头和充电插头是非对称的，不可互换使用，优选的，放电电缆先连接电池储能装置后，再连接电动汽车交流充电插座。

基于如上结构，当交流充电桩的充电插头、缆上控制盒的充电插头连接所述电池储能装置的充放电接口插座时，电池储能装置可以快速充电；当所述电池储能装置采用所述放电电缆连接电动汽车充电交流插座时，电动汽车在所述充电模式3、4下，快速充电。

在其中一些实施例中，交流ACDC双向变流器采用双向交错并联拓扑结构，具体的，所述交流ACDC双向变流器采用H4双向APFC(APFC，Active Power Factor Correction)或标准整流桥拓扑结构；直流DCDC双向变流器采用双向全桥LLC、CLLC、双有源桥DAB或Buck-Boost拓扑结构，用于在所述双向变流控制器控制下进行充放电接口与电池组之间的电能变换，包括将充电桩供电电压变换为直流电压为电池组充电、将电池组电压变换为供电电压为电动汽车充电接口内的车载电池组充电。

在其中一些实施例中，所述电池储能装置还包括一交流电充电接口插座ACINLET，用于连接外部交流电直接为所述电池储能装置充电。

在其中一些实施例中，所述交流电充电接口插座电性连接一交流继电器KA，通过所述交流继电器KA与所述双向变流器模块和/或所述MCU控制器电性连接，具体与所述交流ACDC双向变流器电性连接；外部交流电通过交流继电器KA直接连接所述双向变流器中交流ACDC双向变流器的交流输入端，所述交流继电器断开时切断所述交流电充电接口插座与内部电路的电连接，防止插座导体触电。

在其中一些实施例中，所述电池储能装置还包括一交流电输出插座AC OUTLET，用于输出交流电提供临时负载用电。

在其中一些实施例中，所述交流电输出插座和/或交流电充电接口插座设置有一开关K，开关K电性连接MCU控制器，用于控制其电连接，交流电输出插座的开关K用于控制所述交流电输出插座的交流电输出，提供临时负载用电，具体的，当开关K闭合时，MCU控制器识别为放电请求信号以控制双向变流器切换至放电状态，将电池储能装置的电能输出供临时负载用电，开关K装置有一指示灯，交流电输出插座有电时指示灯被点亮，交流电充电接口插座的开关K同理，在此不做赘述。

在其中一些实施例中，在所述双向变流器模块与充放电接口插座之间还电性连接一接触器KM，接触器KM电性连接所述MCU控制器，所述MCU控制器检测充放电插头未插入时，控制所述接触器断开所述双向变流器与所述充放电接口之间的电连接，防止电池储能装置静置或放电过程中充放电接口插座触电。

相比于相关技术，本申请实施例提供的电池储能装置，通过充放电接口插座配置直流充放电模式、交流充放电模式适配于快速交直流充放电，既可以通过放电电缆与电动汽车充电接口快速为电动汽车充电，又可以与充电桩供电接口或缆上控制盒连接快速充电，还可以通过交流电充电接口插座为电池储能装置的电池组充电，通过交流电输出插座为临时负载供电，功能丰富，可适用场景多样，尤其适用于电动汽车道路救援场景。

本申请的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本申请的其他特征、目的和优点更加简明易懂。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请实施例的电池储能装置电气原理示意图；

图2是根据本申请实施例的另一电池储能装置电气原理示意图；

图3是根据本申请实施例的充放电接口插座的交流充电原理示意图；

图4是根据本申请实施例的充放电接口插座的直流放电工作原理示意图；

图5是根据本申请实施例的充放电接口插座的交流放电工作原理示意图；

图6是根据本申请实施例的充放电接口插座的直流充电工作原理示意图。

图中：1.电池组，2.电池管理系统，3.双向变流器模块，4.充放电接口插座，41.直流充放电接口插座，42.交流充放电接口插座，5.放电电缆，51.直流放电电缆，52.交流放电电缆，6.交流电充电接口插座，7.交流电输出插座，8.外部交流充电插头，9.外部直流充电插头，10.授权系统。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请提供的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其他类似情景。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本申请公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本申请揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本申请公开的内容不充分。

在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。

除非另作定义，本申请所涉及的技术术语或者科学术语应当为本申请所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请所涉及的“一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量限制，可表示单数或复数。本申请所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；例如包含了一系列步骤或模块(单元)的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可以还包括没有列出的步骤或单元，或可以还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本申请所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。本申请所涉及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。本申请所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序。

本申请实施例提供了一种电池储能装置，图1-图2是根据本申请实施例的电池储能装置的结构框图，如图1-图2所示，该装置包括：电性连接的电池组1、电池管理系统2、双向变流器模块3、MCU控制器、充放电接口插座4及放电电缆5及授权系统10；

电池组1包括多个串接和/或并接的电芯单元，电池组1用于储存电能以满足电池储能装置的电压、电流、输出功率及储存电能的预设值，电芯是构成动力电池的基本单元，可选的，电芯单元采用锂离子电池、镍氢电池、铅酸电池等可充电电池；

电池管理系统2电性连接电池组1，用于管理电池组1进行充放电，防止其电芯单元过充、过放、过流、过热等情形造成电池组1损伤，电池管理系统2为BMS控制电路，包括电压采样电路、电流采样电路、温度采样电路、均衡电路、第一通信模块等，具体电路结构可采用现有电路结构实现或采用集成后的BMS模块，以采集电池组1电压、电流、温度等信息并进行电芯电量均衡控制、温度保护，通过通信模块与充放电接口插座4、双向变流器模块3通信连接，电压采集电路、电流采样电路、温度采样电路及均衡电路电性连接电池组1，并采集其充放电电流、充放电电压、温度等信息进行均衡控制、温度保护；

双向变流器模块3包括双向变流器及双向变流控制器，双向变流器包括交流ACDC双向变流器和/或直流DCDC双向变流器组成的双向拓扑结构；其中，交流ACDC双向变流器采用H4双向APFC或标准整流桥拓扑结构，直流DCDC双向变流器采用双向全桥LLC、CLLC、双有源桥DAB或Buck-Boost拓扑结构，用于在双向变流控制器控制下进行充放电接口与电池组1之间的电能变换，包括将充电桩供电电压变换为直流电压为电池组1充电、将电池组1电压变换为供电电压为电动汽车充电接口内的车载电池组充电。

MCU控制器电性连接电池管理系统2、双向变流控制器及充放电接口插座4，可选的，MCU控制器采用STM公司STM32F407、兆易创新公司的GD32F103。

充放电接口插座4SET COUPLER通过连接充电桩供电接口或缆上控制盒进行充电，并通过放电电缆5连接电动汽车充电插座进行放电，为电动汽车的车载电池组1充电，充放电接口插座4兼容电动汽车充电接口、供电接口(也即充电桩充电接口)，接口相关规范不限于国家标准及国际标准，电动汽车充电接口包括直流充电接口DC CHARGING COUPLER、交流充电接口AC CHARGING COUPLER，考虑到电动汽车还设置有标准直流充电插座，可以不通过车载充电机，直接为车载电池组充电，可以实现快速充电目的，本实施例的充放电接口插座4包括直流充放电模式、交流充放电模式；充放电接口插座4包括第二通信模块及充放电回路，适用于电动汽车的充电模式2、充电模式3及充电模式4，且符合电动汽车的连接方式B、连接方式C，包括电动汽车车辆插头标准vehicle connector、车辆插座标准vehicleinlet，电动汽车车辆插头是车辆接口中和充电线缆连接且可以移动的部分，电动汽车车辆插座是车辆接口中固定安装在电动汽车上，并通过电缆和车载充电机或车载动力蓄电池相互连接的部分。因此，本申请的充放电接口插座4可适用于符合该标准要求的电动汽车的快速充电需求，基于充放电接口插座4符合电动汽车接口标准，可连接相应标准的直流充电桩或交流充电桩供电接口的充电插头及缆上控制盒的充电插头等直接为本装置充电。

其中，充电模式2、充电模式3及充电模式4是基于GB/T20234-2015《电动汽车传导充电用连接装置》中公开的电动汽车充电模式。充电模式2是指电动汽车连接到交流电网时，通过三孔插座(即配置有L/N/PE的三线插头)与具有保护功能的缆上控制盒连接充电，如图3；充电模式3是指电动汽车连接到交流电网时，使用了具有控制导引功能的专用供电设备与电网直接连接，即交流充电桩充电模式，如图3；充电模式4是指电动汽车连接到交流电网或直流电网时，使用了具有控制导引功能的专用直流供电设备与电网直接连接，即直流充电桩充电模式。

其中，连接方式B、连接方式C是基于GB/T20234-2015《电动汽车传导充电用连接装置》中公开的电动汽车连接方式，连接方式B指电动汽车与交流电网之间通过带有车辆插头和供电插头的独立活动电缆组件连接；连接方式C指电动汽车与交流电网之间通过固定连接供电设备的充电电缆及车辆插头连接，即一般带充电插头的充电桩连接方式。

双向变流控制器电性连接双向变流器及电池管理系统2，双向变流控制器包括数字信号处理器DSP、单片机等集成电路，以识别本装置的充放电连接状态及获取电池管理系统2的充放电电流、电压等参数，并基于此控制双向变流器的充放电状态参数，可选的，双向变流控制器采用德州仪器TI的TMS320F28374、28377。

授权系统10电性连接MCU控制器，授权系统10预先配置有电池储能装置的ID识别信息、授权信息，并基于MCU控制器获取电量信息及使用时间；使用者在授权系统取得ID授权后，MCU控制器进入激活状态，可以在授权时间内正常适用，超出授权的使用时间系统自动计费、结算，MCU控制器会提醒并自动关闭，实现本装置的收费管理，也防止盗取电量。

在其中一些实施例中，放电电缆5采用双插头结构，包括车辆插头和供电插头，放电电缆5供电插头一端连接充放电接口插座4，车辆插头一端连接一电动汽车充电插座，用于实现连接方式B为电动汽车车载电池组充电。

在其中一些实施例中，参考图4所示，充放电接口插座4采用直流充放电模式，充放电接口插座4为直流充放电接口插座41，以适配直流充电桩的充电及具有直流充电插座的电动汽车充电，充放电接口插座4的内部接口电路连接直流DCDC双向变流器，放电电缆5为直流放电电缆51，两端均采用直流充电插头，如国标九孔直流插头，直流充电插头适配连接电动汽车直流充电插座。电动汽车直流充电插座CC1引脚、CC2引脚与MCU控制器电性连接，并分别通过电阻R24、电阻R25与接地端PE连接，直流充电插头中同名端通过放电电缆5对应连接，与负载(电动汽车)连接的直流充电插头一侧CC1引脚通过电阻R22及开关S22连接接地端PE，CC2引脚通过电阻R23及开关S23与接地端PE连接，开关S22、开关S23分别与直流充电插头头端机械锁联动，以防止插头头端未连接时带电，其中，电阻R22、电阻R23、开关S22、开关S23设置于放电电缆的直流充电插头内。

需要说明的是，直流充电插头是对称的，可以互换使用，优选的，直流放电电缆51先连接电池储能装置后，再连接电动汽车直流充电插座。

基于上述结构，当直流充电桩的直流充电插头连接电池储能装置的充放电接口插座4时，为电池储能装置的电池组1快速充电，当电池储能装置经直流放电电缆51连接电动汽车直流充电插座时，电动汽车在充电模式4下进行快速充电。

在其中一些实施例中，充放电接口插座4采用交流充放电模式，充放电接口插座4为交流充放电接口插座42，放电电缆5采用交流放电电缆52，两端均采用交流充电插头，如国标七孔交流插头，结合图5所示，交流充电插头适配连接电动汽车交流充电插座。电动汽车交流充电插座的CC引脚与CP引脚电性连接MCU控制器电性连接，参考图5，CP引脚依次经开关S10、电阻R11、开关S11连接至一12V电源端，或依次经开关S10、二极管D1连接至MCU控制器，二极管D1还经过并接的电阻R12、电阻R13连接至接地端PE，电阻R12的输出端串接一开关S12。交流充电插头中L、N、CC、CP及接地端PE通过交流放电电缆52对应连接，与负载连接的交流充电插头的CC引脚依次经电阻RC、电阻R4与接地端PE连接，电阻R4两端并联一开关S3，通过开关S3与交流充电插头头端机械锁联动，以防止插头头端未连接时带电。与电池储能装置连接的交流充电插头的CC引脚通过电阻R14与接地端PE连接，其中，电阻R4、电阻RC、电阻R14及开关S3均设置于交流充电插头内，当MCU控制器检测到R14连接信号后，电池储能装置判定为放点请求，进入放电状态；当电动汽车检测到电阻RC、电阻R4及开关S3连接信号后，进入充电状态。

需要说明的是，交流放电电缆52放电插头和充电插头是非对称的，不可互换使用，优选的，交流放电电缆52先连接电池储能装置后，再连接电动汽车交流充电插座。

基于如上结构，当交流充电桩的充电插头、缆上控制盒的充电插头连接电池储能装置的充放电接口插座4时，电池储能装置可以快速充电；当电池储能装置采用交流放电电缆52连接电动汽车充电交流插座时，电动汽车在充电模式2、3下，快速充电。

上述实施例中，充放电接口插座4可以自动识别充电插头为电池组1充电或将电池组1电能输出为电动汽车快速充电，充放电接口插座4可以同时兼具上述直流充放电接口插座41、交流充放电接口插座42其一或其二者。

在其中一些实施例中，电池储能装置还包括一交流电充电接口插座6AC INLET，用于连接外部交流电直接为电池储能装置充电。如图1-图2所示，交流电充电接口插座6电性连接一交流继电器KA，通过交流继电器KA与双向变流器模块3和/或MCU控制器电性连接，具体与交流ACDC双向变流器电性连接；外部交流电通过交流继电器KA直接连接双向变流器中交流ACDC双向变流器的交流输入端，交流继电器断开时切断交流电充电接口插座6与内部电路的电连接，防止插座导体触电。采用上述结构的交流电充电接口插座6，当交流电插头插入该插座输入交流电充电时，交流继电器KA闭合，MCU控制器检测到交流继电器KA的信号进入充电状态，直至电量充满时停止；当交流电插头拔出该插座，交流电断开连接，交流继电器KA断开，从而切断插座与电池储能装置内部的电连接，防止插座导体触电。

在其中一些实施例中，电池储能装置还包括一交流电输出插座7AC OUTLET，用于输出交流电提供临时负载用电。如图1-图2所示，交流电输出插座7设置有一开关K，开关K电性连接MCU控制器，用于控制所述交流电输出插座的交流电输出，提供临时负载用电，具体的，如图1所示，当开关K闭合时，MCU控制器识别为放电请求信号以控制双向变流器切换至放电状态，将电池储能装置的电能输出供临时负载用电，开关K装置有一指示灯，交流电输出插座有电时指示灯被点亮。在该实施例中，交流ACDC双向变流器采用H4双向APFC整流桥拓扑结构，不能选用单向的标准整流桥拓扑结构。

在其中一些实施例中，在双向变流器模块3与充放电接口插座4之间还电性连接一接触器KM，接触器KM电性连接MCU控制器，具体的，接触器KM设置于二者DC+/DC-端或L/N端之间传输线缆，如图3-图6所示，MCU控制器检测充放电插头未插入时，控制接触器KM断开双向变流器与充放电接口之间的电连接，防止电池储能装置静置或放电过程中充放电接口插座4触电。

基于如上结构的电池储能装置进行充放电时，若充放电接口插座4采用直流充电模式，即充放电接口插座4为九孔直流充放电接口插座41时，则电池储能装置配置有如下工作过程：

(1)充电过程

利用外部直流充电桩为电池储能装置充电：当一外部直流充电桩的外部直流充电插头9连接本实施例的电池储能装置的九孔直流充放电接口插座41，连接处CC2端、PE端同名端对应连接，直流供电DC+、DC-，辅助电源A+、A-，通信线S+、S-，CC1同名端对应连接；如图6所示，CC1引脚检测点TP11电压变为1/3Vcc，即4V，双向变流器模块3、MCU控制器确认充电插头已确认连接，接触器KM接通，可以充电；外部直流充电桩、双向变流器模块3的双向变流控制器、MCU控制器读取BMS控制电路充电参数，开始充电；电池储能装置充满电时，直流DCDC双向变流器停止充电，接触器KM断开，取下外部直流充电桩的充电插头，CC1引脚检测点TP11电压为低电平，CC2引脚检测点TP12为低电平，双向变流控制器、MCU控制器及BMS控制电路进入节能静置状态，完成电池储能装置充电后的静置控制；

利用外部交流电为电池储能装置充电：当交流电插头接入交流电充电接口插座6时，结合图1-图2所示，电池储能装置内部接通交流继电器KA，同时MCU控制器检测到KA辅助触点交流充电信号，交流ACDC双向变流器进入APFC整流状态，直流DCDC双向变流器进入充电状态，开始充电；当电池储能装置充满电时，交流ACDC双向变流器停止充电，取下外部交流电插头，交流继电器KA断开外部交流电插座与内部电路的连接。

可选地，交流电充电接口插座6内部可以设置开关K1，电性连接MCU，当交流电充电接口插座6连接外部交流电的交流电插头后，其开关K1闭合时，MCU控制器检测到交流充电信号，进入上述充电状态，当电池储能装置充满电时，断开开关K1，与交流继电器KA配合断开交流电充电接口插座6内部及外部的电连接。开关K1可以由继电器KA辅助触点替代。

(2)放电过程

利用电池储能装置为负载供电，具体的：电动汽车等负载通过放电电缆5连接电池储能装置，充放电接口插座4为直流充电模式，如图4所示，放电电缆5采用直流放电电缆51，此时，CC2端检测点TP12由负载提供12V电压，经电阻R23、R25分压变为4V，双向变流控制器、MCU控制器检测到放电电缆5已连接，接触器KM接通，满足放电条件；双向变流控制器、MCU控制器读取BMS控制电路预配置的放电参数、电动汽车充电参数，根据该参数开始放电；电池储能装置放电终止(如无可用电量)或电动汽车充满电时停止放电，接触器KM断开，取下放电电缆5的充电插头；充电插头取下后CC2端检测点TP12电压为低电平，检测点TP11为低电平，双向变流控制器、MCU控制器及BMS控制电路进入节能静置状态。

当交流电输出插座7连接其他临时负载，其开关K闭合时，结合图2所示，MCU控制器控制双向变流器模块3将电池组1的电能转换为交流输出，开关K内指示灯被点亮，交流电输出插座7为临时负载提供用电，用电结束后(如插座未连接临时负载或无电量)，断开开关K，MCU控制器控制双向变流器模块3停止工作，切断交流电输出插座7输出，装置进入节能静置状态。可选的，在不配置交流电输出插座7为临时负载供电的实施例中，交流ACDC双向变流器可替换为ACDC标准整流桥电路，仅用于外部交流电为电池储能装置充电。

同样的，基于如上结构的电池储能装置进行充放电时，若充放电接口插座4采用交流充电模式，即充放电接口插座4为七孔交流充放电接口插座42时，如国标七孔交流插座，则电池储能装置配置有如下工作过程：

(1)充电过程

当外部交流充电桩为电池储能装置充电：当一外部交流充电桩的外部交流充电插头8或缆上控制盒的外部交流充电插头8接入电池储能装置的充放电接口插座4，即七孔交流充放电接口插座，如图3所示，CC引脚、PE引脚对应连接，交流ACDC双向变流器经七孔交流充放电接口插座L、N与交流充电插头L、N连接，CP引脚连接，此时，外部交流充电插头8的开关S3闭合，MCU控制器检测到电阻RC、电阻R4及开关S3连接信号认为外部交流充电插头8插入，接触器KM接通，进入充电状态，MCU控制器检测到检测点TP3电压并确认外部交流充电插头8与本实施例的电池储能装置可靠连接，识别外部交流充电插头8经线缆允许输出的最大电流值Ic后，控制开关S12闭合，控制开关S10切换至连接二极管D1，使12V电源端Vcc经电阻R11、二极管D1连接至检测点TP2，检测点TP2电压变为1/3Vcc即4V，则MCU控制器确认充电桩或缆上控制盒已连接，满足充电条件；充电桩或缆上控制盒识别检测点TP1为1/3Vcc后，接通L、N输出，并切换至PWM状态，MCU控制器可读取PWM信号占空比，识别充电桩、缆上控制盒的最大输出充电电流值Iz，并按照BMS控制电路允许的最大充电电流值Ib及Ic、Iz三者最小值控制交流ACDC双向变流器进行充电，在支持的最大充电范围内进行工作。

当MCU控制器检测外部交流充放电插头8未接入时，控制接触器KM断开双向变流器与充放电接口插座之间的电连接，防止电池储能装置放电过程中充放电接口插座42触电。

当电池储能装置充满电时，交流ACDC双向变流器停止工作，接触器KM断开，取下外部交流充电插头8，此时，电池储能装置的CC引脚检测点TP3电压为12V高电平，同时开关S12断开，开关S10切换至连接电阻R11，检测点TP1电压为12V高电平，双向变流控制器、MCU控制器及BMS控制电路进入节能静置状态。

利用外部交流电为电池储能装置充电：当外部交流电插头接入交流电充电接口插座时，结合图1所示，电池储能装置内部接通交流继电器KA，同时MCU控制器检测到交流充电信号，交流ACDC双向变流器进入APFC整流状态，直流DCDC双向变流器进入充电状态，开始充电；当电池储能装置充满电时，交流ACDC双向变流器停止充电，取下外部交流电插头，交流继电器KA断开外部交流电插座与内部电路的连接，双向变流控制器、MCU控制器及BMS控制电路进入节能静置状态。

(2)放电过程

利用电池储能装置为负载供电，具体的：电动汽车等负载通过放电电缆5连接电池储能装置，如图5所示，放电电缆5采用交流放电电缆52，电动汽车充电插座端CC通过开关S3接通，判定电动汽车为充电状态；电阻R15可选择为1KΩ，电阻R14可选择为2KΩ，电池储能装置充放电接口插座4的CC端检测点TP3通过电阻R15、R14分压为2/3Vcc，即8V，则MCU控制器判定电池储能装置为放电状态，电阻R11、开关S11、开关S10为图5中CP引脚提供12V偏压并经负载端分压，使检测点TP1电压变为4V，则MCU控制器识别为放电电缆5的电动汽车端交流充电插头已确认连接，接触器KM接通，满足放电条件；S11切换至连接TP11端，进入PWM输出状态，MCU控制器根据BMS控制电路提供的电池组1信息提供最大输出电流并传递PWM占空比信号至电动汽车的充电控制器，使其控制车载充电机OBC充电电流，电池储能装置开始放电；电池储能装置放电终止(如无可用电量)或电动汽车充满电时停止放电，接触器KM断开，取下放电电缆5的充电插头；充电插头取下后CC端检测点TP3电压为12V高电平，MCU控制器、双向变流控制器、BMS控制电路切换至节能静置状态。

利用电池储能装置通过交流电输出插座7为其他临时负载供电，结合图1所示，当交流电输出插座7的开关K闭合，MCU控制器控制双向变流器模块3将电池组的电能转换为交流输出，开关K内指示灯被点亮，通过交流电输出插座7为临时负载提供用电，用电结束后(如交流电输出插座7未插入或电池组无可用电量)，MCU控制器控制双向变流器模块停止工作，断开开关K，切断交流电输出插座7输出，装置进入节能静置状态。

上述充放电过程中双向变流控制器、MCU控制器、BMS控制电路可基于预先配置的检测点状态及接口状态自动切换工作状态/工作模式，无需复杂的程序控制，直接读取电压值、电流值即可。

基于如上结构，本申请实施例通过充放电接口插座4、放电电缆5、交流电充电接口插座6、交流电输出插座7等，使电池储能装置既可以用交直流充电桩直接快速充电，也可以通过放电电缆5连接电动汽车快充插座直接为电动汽车快速充电，实现快速充电，具备多接口快速充放电能力，尤其适用于电动汽车道路救援场景。

需要说明的是，上述各个模块可以是功能模块也可以是程序模块，既可以通过软件来实现，也可以通过硬件来实现。对于通过硬件来实现的模块而言，上述各个模块可以位于同一处理器中；或者上述各个模块还可以按照任意组合的形式分别位于不同的处理器中。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形、组合和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电池储能装置，其特征在于，包括：电性连接的电池组、电池管理系统、双向变流器模块、MCU控制器、充放电接口插座、放电电缆及授权系统；

所述电池组包括多个串接和/或并接的电芯单元；

所述电池管理系统电性连接所述电池组；

所述双向变流器模块包括双向变流器及双向变流控制器，所述双向变流器包括交流ACDC双向变流器和/或直流DCDC双向变流器组成的双向拓扑结构；

MCU控制器，电性连接所述电池管理系统、双向变流控制器及充放电接口插座；

所述充放电接口插座，通过连接充电桩供电接口或缆上控制盒进行充电，并通过所述放电电缆连接电动汽车充电插座进行放电，为电动汽车的车载电池组充电，所述充放电接口插座兼容电动汽车充电接口、供电接口，所述充放电接口插座包括直流充放电模式、交流充放电模式；

所述双向变流控制器电性连接所述双向变流器及所述电池管理系统；

所述授权系统电性连接所述MCU控制器，所述授权系统预先配置有电池储能装置ID识别信息、授权信息。

2.根据权利要求1所述的电池储能装置，其特征在于，所述放电电缆采用双插头结构，包括车辆插头和供电插头，所述放电电缆供电插头一端连接所述充放电接口插座，车辆插头一端连接一电动汽车充电插座，用于实现连接方式B为电动汽车车载电池组充电。

3.根据权利要求2所述的电池储能装置，其特征在于，所述充放电接口插座采用直流充放电模式，所述充放电接口插座为直流充放电接口插座，内部接口电路连接所述MCU控制器和直流DCDC双向变流器，所述放电电缆两端均采用直流充电插头，所述直流充电插头适配连接电动汽车直流充电插座。

4.根据权利要求2所述的电池储能装置，其特征在于，所述充放电接口插座采用交流充放电模式，所述充放电接口插座为交流充放电接口插座，内部接口电路连接所述MCU控制器和交流ACDC双向变流器，所述放电电缆两端均采用交流充电插头，所述交流充电插头适配连接电动汽车交流充电插座。

5.根据如权利要求3或4所述的电池储能装置，其特征在于，直流DCDC双向变流器采用双向全桥LLC、CLLC、双有源桥DAB或Buck-Boost拓扑结构，所述交流ACDC双向变流器采用H4双向APFC或标准整流桥拓扑结构。

6.根据如权利要求1所述的电池储能装置，其特征在于，还包括一交流电充电接口插座，用于连接外部交流电直接为所述电池储能装置充电。

7.根据如权利要求6所述的电池储能装置，其特征在于，所述交流电充电接口插座电性连接一交流继电器KA，通过所述交流继电器KA与所述交流ACDC双向变流器和/或所述MCU控制器电性连接。

8.根据如权利要求1所述的电池储能装置，其特征在于，还包括一交流电输出插座，用于输出交流电提供临时负载用电。

9.根据如权利要求8所述的电池储能装置，其特征在于，所述交流电输出插座设置有一开关K，开关K电性连接MCU控制器，用于控制电池储能装置提供所述交流电输出插座的交流电输出。

10.根据如权利要求1所述的电池储能装置，其特征在于，在所述双向变流器模块与充放电接口插座之间还电性连接一接触器KM，接触器KM电性连接所述MCU控制器。