WO2022140883A1 - 长待机的电化学装置、储能系统及电动车 - Google Patents

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柳奇凡
葛毓龙
杨朝
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    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the present application relates to the field of battery technology, and in particular, to a long-standby electrochemical device, an energy storage system and an electric vehicle.
  • a battery system can be provided. Charge the battery system when the power is sufficient. In the case of power shortage, the battery system is used for power supply. The existing battery system can still maintain a long storage time when the state of charge (SOC) is low and the external charging cannot be timely.
  • SOC state of charge
  • the battery management system Battery Management System, BMS
  • BMS Battery Management System
  • the energy storage converter system Power Control System, PCS
  • PCS Power Control System
  • the switch unit is electrically connected between the battery management system and the battery unit;
  • the battery management system is configured to obtain the state of charge of the battery unit, and when the state of charge is less than a preset threshold and the electrochemical device does not obtain the charging current transmitted by the external charging device, the battery
  • the management system outputs a first signal to the switch unit, and the switch unit disconnects the electrical connection between the battery unit and the battery management system according to the first signal.
  • the first diode D1 The first diode D1
  • the third transformer T3 The third transformer T3
  • the battery unit 10 is electrically connected to the battery management system 20 through the switch unit 30 , and when the battery unit 10 performs a discharge operation, the battery unit 10 outputs electrical energy to the battery management system 20. Maintain the operation of the battery management system 20.
  • the battery unit 10 is electrically connected to the energy storage inverter system 40 , the energy storage inverter system 40 is electrically connected to a load (not shown), and the battery unit 10 transmits electrical energy through the energy storage inverter system 40 . load (not shown).
  • the energy storage inverter system 40 when the battery unit 10 is charged, the direction of the charge and mass transfer process inside the battery is just opposite to that of discharge. Specifically, the energy storage inverter system 40 is electrically connected to an external charging device 50 , and the energy storage inverter system 40 transmits the electric energy of the external charging device 50 to the battery unit 10 to realize the external charging device 50 Charging of the battery cell 10 .
  • the battery management system 20 is electrically connected to the battery unit 10, and can be used to measure the terminal voltage of the battery unit 10 and charge the single cells in a balanced manner, so that each battery in the battery unit 10 reaches the In a balanced and consistent state, the total voltage of the battery unit 10 is measured, the total current and state of charge of the battery unit 10 are measured, and the working state of the battery unit 10 is dynamically monitored.
  • the terminal voltage and temperature of each battery, the charging and discharging current and the total voltage of the battery unit 10 can prevent the battery from overcharging or overdischarging, real-time data display, data recording and analysis, etc.
  • the battery management system 20 outputs a signal according to the detected state of charge of the battery unit 10 .
  • the first end of the second power management unit 80 is electrically connected to the battery unit 10
  • the second end of the second power management unit 80 is electrically connected to the switch unit 30
  • the second end of the second power management unit 80 is electrically connected to the switch unit 30 .
  • the three terminals are electrically connected to the second control unit 223 .
  • the second control unit 223 When the state of charge is less than a preset threshold and the electrochemical device 100 does not obtain the charging current transmitted by the external charging device 50 , the second control unit 223
  • the first control unit 60 is controlled to output the first signal, so that the switch unit 30 disconnects the electrical connection between the battery unit 10 and the battery management system 20 according to the first signal.
  • it further includes a third power management unit 90, the third power management unit 90 is electrically connected between the first power management unit 70 and the external charging device 50, and is used for connecting the The third voltage output by the external charging device 50 is converted into the first voltage, and the converted first voltage is transmitted to the first power management unit 70 .
  • the positive electrode B+ of the first string of battery packs B1 is electrically connected to one end of the capacitor C and the first DC port of the first converter 42 through the switch K and the fuse F
  • the M-th string of battery packs is electrically connected to one end of the capacitor C and the first DC port of the first converter 42
  • the positive pole B+ of BN is electrically connected to the negative pole B- of the battery pack BN-1 of the M-1 string
  • the negative pole B- of the battery pack BN of the Mth string is electrically connected to the other end of the capacitor C and the first converter 42 .
  • the second DC port is electrically connected to a DC port of the second converter 41
  • an AC port of the second converter 41 can be electrically connected to an external charging device 50 or a load (not shown in the figure). ).
  • the second control unit 223 receives the information collected by the N control chips UC1-UCN, and calculates the state of charge according to the collected information, so as to output a corresponding signal to the first control unit 60 according to the state of charge. , wherein the second control unit 223 includes a control chip U2.
  • the second power management unit 80 may be a first transformer T1 having a first-stage coil and a second-stage coil.
  • the third power management unit 90 may be a second transformer T2 having a first-stage coil and a second-stage coil.
  • the first power management unit 70 may be a third transformer T3 having a first-stage coil and a second-stage coil.
  • the control chip U2 When the threshold is set, the control chip U2 outputs a signal to the first main control chip U1, so that the first main control chip U1 turns off the switch tube Q1, and after the switch tube Q1 is turned off, it is turned off. Open the electrical connection between the anode of the battery unit 10 and one end of the first pole coil of the first transformer T1, the battery unit 10 cannot supply power to the first transformer T1, and the first transformer T1 cannot output.
  • the control chip U2 is powered off, so that the charging and discharging process of the battery unit 10 cannot be managed, and the battery management system 20 is powered off.

Abstract

本申请提供一种电化学装置，所述电化学装置包括电池管理系统、电池单元及开关单元，所述开关单元电连接于所述电池管理系统与所述电池单元之间；所述电池管理系统，用于获取所述电池单元的荷电状态，当所述荷电状态小于预设阈值，且所述电化学装置未获取到外部充电设备传输的充电电流时，所述电池管理系统输出第一信号给所述开关单元，所述开关单元根据所述第一信号断开所述电池单元与所述电池管理系统之间的电连接。本申请还提供一种储能系统。根据本申请提供的长待机的电化学装置、储能系统及电动车，可以使得电化学装置在荷电状态低且外部无法及时充电时，维持较长的存储时间。

Description

长待机的电化学装置、储能系统及电动车 技术领域
本申请涉及电池技术领域，尤其涉及一种长待机的电化学装置、储能系统及电动车。
背景技术
为了满足各个领域中对电能的需求，可设置电池系统。在电能充裕的情况下，为电池系统充电。在电能紧张的情况下，利用电池系统供电。现有的电池系统，为了做到在荷电状态(state of charge，SOC)低且外部无法及时充电时，仍然能维持较长的存储时间。在控制策略上，当电池系统到达低SOC值时，电池管理系统(Battery Management System，BMS)会进入休眠模式来减小电池系统功耗。当电源接入时，储能变流器系统(Power Control System，PCS)会对电池系统进行信号激活，然后进行充电。然而，在低SOC值时且外部无法及时充电时，即使电池管理系统(Battery Management System，BMS)进入休眠模式，也无法维持较长的存储时间。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种长待机的电化学装置、储能系统及电动车，可以控制电池管理系统的充电，以维持较长的存储时间。
本申请一实施方式提供一种长待机的电化学装置，包括电池单元、电池管理系统及开关单元；
所述开关单元电连接于所述电池管理系统与所述电池单元之间；
所述电池管理系统，用于获取所述电池单元的荷电状态，当所述荷电状态小于预设阈值，且所述电化学装置未获取到外部充电设备传输的充电电流时，所述电池管理系统输出第一信号给所述开关单元，所述开关单元根据所述第一信号断开所述电池单元与所述电池管理系统之间的电连接。
在其中一种可能实现方式中，当所述荷电状态小于预设阈值，且所述电化学装置获取到外部充电设备传输的充电电流时，所述电池管理系统输出第二信号给所述开关单元，所述开关单元根据所述第二信号导通所述电池单元与所述电池管理系统之间的电连接。
在其中一种可能实现方式中，还包括第一电源管理单元和第一控制单元；
所述第一电源管理单元电连接于所述第一控制单元与外部充电设备之间，用于将所述外部充电设备输出的第一电压转换为第二电压，以为所述第一控制单元供电，所述第一控制单元控制所述开关单元根据所述第二信号导通所述电池单元与所述电池管理系统之间的电连接。
在其中一种可能实现方式中，还包括第一二极管；
所述第一二极管的阳极电连接外部充电设备，所述第一二极管的阴极电连接所述电池管理系统；
当所述荷电状态小于预设阈值，且所述电化学装置获取到外部充电设备传输的充电电流时，外部充电设备提供的电能经过所述第一二极管输入所述电池管理系统。
在其中一种可能实现方式中，还包括第二电源管理单元和第二控制单元；
所述第二电源管理单元的第一端电连接所述电池单元，所述第二电源管理单元的第二端电连接所述开关单元和所述第一二极管，所述二电源管理单元的第三端电连接所述第二控制单元；
当所述荷电状态小于预设阈值，且所述电化学装置未获取到外部充电设备传输的充电电流时，所述第二控制单元控制所述第一控制单元控制输出所述第一信号。
在其中一种可能实现方式中，还包括第三电源管理单元；
所述第三电源管理单元电连接于所述第一电源管理单元与外部充电设备之间，用于将所述外部充电设备输出的第三电压转换为第一电压，并将转换后的第一电压传输给所述第一电源管理单元。
在其中一种可能实现方式中，还包括第二二极管和第三二极管；
所述第二二极管的阳极电连接所述第三电源管理单元，所述第二二极管的阴极电连接所述第一电源管理单元和所述第三二极管的阴极，所述第三二极管的阳极电连接所述第二电源管理单元；
当所述电化学装置获取到外部充电设备传输的充电电流时，所述外部充电设备通过所述第二二极管和所述第三二极管对所述控制单元进行供电。
在其中一种可能实现方式中，所述开关单元包括开关管，所述开关管的第一端、第二端及第三端分别电连接所述电池单元、所述第二电源单元及所述第一控制单元。
本申请还提供一种储能系统，包括如上所述电化学装置和与所述电化学装置电连接的储能逆变系统，所述储能逆变系统用于将外部充电设备的电能进行转换后传输给所述电化学装置，或者，将所述电化学装置的电能进行转换后传输给负载。
本申请还提供一种电动车，包括上所述电化学装置。
本申请实施方式提供的长待机的电化学装置、储能系统及电动车，通过设置一开关单元，在所述电池单元的荷电状态低于预设阈值时，断开所述电池单元对所述电池管理系统充电。如此，本申请实施方式提供的长待机的电化学装置、储能系统及电动车，可以使得电化学装置在荷电状态低且外部无法及时充电时，维持较长的存储时间。
附图说明
图1为根据本申请电化学装置一较佳实施方式的方框图。
图2为根据本申请电化学装置另实施方式的方框图。
图3为根据本申请电化学装置另实施方式的方框图。
图4为根据本申请电化学装置另实施方式的电路图。
主要元件符号说明
储能系统                             1
电化学装置                           100
电池单元                             10
电池管理系统                         20
开关单元                             30
储能逆变系统                         40
外部充电设备                         50
第一控制单元                         60
第一电源管理单元                     70
第二电源管理单元                     80
第三电源管理单元                     90
第二变换器                           41
第一变换器                           42
第三变换器                           43
第一二极管                           D1
第二二极管                           D2
第三二极管                           D3
第四二极管                           D4
电池管理单元                         21
监测管理单元                         22
电池组                               B1-BN
开关                                 K
熔断器                               F
第一变压器                           T1
第二变压器                           T2
第三变压器                           T3
电容                                 C
电池管理子单元                       211
第一电连接单元                       NCA1-NCAN
模拟前端                             AFE1-AFEN
总线隔离单元                         ISO1-ISON
光耦隔离单元                         PC1-PCN
控制芯片                             UC1-UCN
第二电连接单元                       NCB1-NCBN
第一主控芯片                         U1
电流检测电路                          61
第三电连接单元                        221
第四变换器                            222
第二控制单元                          223
控制芯片                              U2
开关管                                Q1-Q2
第三主控芯片                          U3
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。
具体实施方式
下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。
请参阅图1，图1为根据本申请储能系统1一较佳实施方式的方框图。所述储能系统1包括长待机的电化学装置100和储能逆变系统40，所述电化学装置100可电连接一储能逆变系统40，所述电化学装置100包括电池单元10、电池管理系统20及开关单元30。
在本申请实施方式中，所述电池单元10用于将其本身的化学能转成电能，所述电池单元10可以包括多个电池单体，具有正负极。所述电池单元10可以执行放电操作，在所述电池单元10电连接的外电路断开时，所述电池单元10的两极之间有电位差(开路电压)，但没有电流流通，存储在所述电池单元10中的化学能并不能转换为电能。当所述电池单元10电连接的外电路闭合时，在所述电池单元10两极的电位差作用下有电流流过外电路，实现所述电池单元10放电。
在本申请实施方式中，所述电池单元10通过所述开关单元30电连接所述电池管理系统20，在所述电池单元10执行放电操作时，述电池单元10输出电能给所述电池管理系统20，维持所述电池管理系统20的工作。所述电池单元10电连接所述储能逆变系统40，所述储能逆变系统40电连接负载(图未示)，所述电池单元10通过所述储能逆变系统40将电能传输给负载(图未示)。
在本申请实施方式中，所述电池单元10充电时，电池内部的传电荷传质过程的方向恰与放电相反。具体地，所述储能逆变系统40电连接外部充电设备50，所述储能逆变系统40将所述外部充电设备50的电能传输给所述电池单元10，实现所述外部充电设备50对所述电池单元10的充电。
在本申请实施方式中，所述电池管理系统20电连接所述电池单元10，可以用于对电池单元10的端电压进行测量，对单体电池均衡充电，使得电池单元10中的各个电池达到均衡一致的状态，对电池单元10总电压测量，对电池单元10总电流、荷电状态进行测量，并动态监测电池单元10的工作状态，在电池充放电过程中，实时采集电池单元10中的每块电池的端电压和温度、充放电电流及 电池单元10的总电压，防止电池发生过充电或过放电现象，实时数据显示，数据记录及分析等。所述电池管理系统20根据检测到的所述电池单元10的荷电状态输出信号。
具体地，当所述荷电状态小于预设阈值时，所述电池管理系统20输出第一信号给所述开关单元30，所述开关单元30根据所述第一信号断开所述电池单元10与所述电池管理系统20之间的电连接。当所述荷电状态大于或等于预设阈值时，所述电池管理系统20输出第二信号给所述开关单元30，所述开关单元30根据所述第二信号导通所述电池单元10与所述电池管理系统20之间的电连接。
可以理解，所述荷电状态为电池在一定放电倍率下，剩余电量与相同条件下额定容量的比值。所述预设阈值为用户预先设置的阈值，可以为20％，本申请对此不作具体限定。
在本申请实施方式中，所述开关单元30电连接于所述电池管理系统20和所述电池单元10之间，所述开关单元30接收所述电池管理系统20的信号，以根据所述信号断开或导通所述电池管理系统20与所述电池单元10之间的电连接。在断开所述电池管理系统20与所述电池单元10之间的电连接时，即断开所述电池单元10对所述电池管理系统20的供电。在导通所述电池管理系统20与所述电池单元10之间的电连接时，则所述电池单元10对所述电池管理系统20供电。以此避免在所述电池单元10的荷电状态低于预设阈值时，所述电池管理系统20对所述电池单元10的耗电。
具体地，在所述电池单元10的荷电状态低且外部无法及时地对所述电池单元10充电时，即使所述电池管理系统20进入休眠模式，所述电池管理系统20在休眠模式下依然需要耗电，导致电化学装置100的存储时间仍无法满足需求。为此，本申请提出一种电化学装置100，通过设置一开关单元30，所述开关单元30根据所述电池管理系统20输出的信号导通或断开所述电池单元10与所述电池管理系统20之间的电连接，在所述电池单元10的荷电状态低于预设阈值，且未获取到外部充电设备50传输的充电电流时，所述电池管理系统20输出第一信号给所述开关单元30，所述开关单元30根据所述第一信号断开所述电池单元10与所述电池管理系统20之间的电连接，即所述电池单元10不再对所述电池管理系统20供电，由此来减少电化学装置100的电能消耗，以维持较长的存储时间。当所述荷电状态小于预设阈值，且所述电化学装置100获取到外部充电设备50传输的充电电流时，所述电池管理系统20输出第二信号给所述开关单元30，所述开关单元30根据所述第二信号导通所述电池单元10与所述电池管理系统20之间的电连接，以在外部充电设备50将电能传输给电池单元10后，所述电池单元10为所述电池管理系统20供电。
可以理解，第一信号用于断开电池单元10给电池管理系统20之间的电连接，第二信号用于导通电池单元10给电池管理系统20之间的电连接。
可以理解，在所述外部充电设备50对所述电化学装置100进行充电时，所述电化学装置100接收到外部充电设备50传输的充电电流。
请参阅图2，图2为根据本申请电化学装置100的一较佳实施方式的方框图。
在本申请实施方式中，所述电池管理系统20包括第一控制单元60和第二控制单元223，所述第一控制单元60电连接所述开关单元30，所述第一控制单元60用于根据所述电池管理系统20输出的所述信号控制所述开关单元30导通或者断开所述电池单元与所述电池管理系统之间的电连接。
具体地，当所述荷电状态小于预设阈值，且所述电化学装置100未获取到外部充电设备50传输的充电电流时，所述第二控制单元223输出断开信号给所述第一控制单元60，所述第一控制单元60根据所述第二控制单元223输出的信号输出第一信号，所述第一控制单元60控制所述开关单元30根据所述第一信号断开所述电池单元10与所述电池管理系统20之间的电连接。当所述荷电状态小于预设阈值，且所述电化学装置100获取到外部充电设备50传输的充电电流时，所述第一控制单元60输出第二信号，所述第一控制单元60控制所述开关单元30根据所述第二信号导通所述电池单元10与所述电池管理系统20之间的电连接。当所述荷电状态大于或等于预设阈值时，所述电池管理系统20输出第二信号给所述第一控制单元60，所述第一控制单元60根据所述第二信号控制所述开关单元30导通所述电池单元10与所述电池管理系统20之间的电连接。
举例而言，当所述荷电状态小于预设阈值，且所述电化学装置100未获取到外部充电设备50的供电信号，即当前所述荷电状态小于预设阈值且没有获取到外部充电设备50的供电，所述第二控制单元223输出断开信号给所述第一控制单元60或所述开关单元30，当输出断开信号给第一控制单元60时，所述第一控制单元60根据所述断开信号输出第一信号给所述开关单元30，所述第一控制单元60控制所述开关单元30根据所述第一信号断开所述电池单元10与所述电池管理系统20之间的电连接。当输出断开信号给开关单元30时，所述断开信号即所述第一信号，所述开关单元30根据所述第一信号断开所述电池单元10与所述电池管理系统20之间的电连接。以此实现，在所述荷电状态小于预设阈值，且电池单元10没有接收到外部充电设备50的充电，则断开电池单元10与电池管理系统20之间的电连接，停止电池单元10给电池管理系统20充电，保持电化学装置100的长时间存储。
当所述荷电状态小于预设阈值，且所述电化学装置100获取到外部充电设备50的供电信号，即当前所述荷电状态小于预设阈值且获取到外部充电设备50的供电，所述第二控制单元223输出导通信号给所述第一控制单元60或所述开关单元30，当输出导通信号给第一控制单元60时，所述第一控制单元60根据所述导通信号输出第二信号给所述开关单元30，所述第一控制单元60控制所述开关单元30根据所述第二信号导通所述电池单元10与所述电池管理系统20之间的电连接。当输出导通信号给开关单元30时，所述导通信号即所述第二信号，所述开关单元30根据所述第二信号导通所述电池单元10与所述电池管理系统20之间的电连接。以此实现，在所述荷电状态小于预设阈值，且电池单元10接收到外部充电设备50要对电池单元10供电的信号，所述电池单元10能接收到外部充电设备50提供的电能，则导通电池单元10与电池管理系统20之间的电连接，即使电池单元10给电池管理系统20充电，也能避免电池单元10的电 能不足。
当所述荷电状态大于或等于预设阈值时，所述第二控制单元223输出导通信号给所述第一控制单元60或所述开关单元30，当输出导通信号给第一控制单元60时，所述第一控制单元60根据所述导通信号输出第二信号给所述开关单元30，所述第一控制单元60控制所述开关单元30根据所述第二信号导通所述电池单元10与所述电池管理系统20之间的电连接。当输出导通信号给开关单元30时，所述导通信号即所述第二信号，所述开关单元30根据所述第二信号导通所述电池单元10与所述电池管理系统20之间的电连接。以此实现，在所述荷电状态大于或等于预设阈值，导通电池单元10与电池管理系统20之间的电连接，由电池单元10给电池管理系统20充电。
请参阅图3，图3为根据本申请电化学装置100的一较佳实施方式的方框图。
在本申请实施方式中，所述电化学装置100还包括第一电源管理单元70，所述第一电源管理单元70电连接于所述第一控制单元60与外部充电设备50之间，用于将所述外部充电设备50输出的第一电压转换为第二电压，以为所述第一控制单元60供电，所述第一控制单元60控制所述开关单元30根据所述第二信号导通所述电池单元10与所述电池管理系统20之间的电连接。
在其中一种可能实现方式中，所述电化学装置100还包括第二电源管理单元80和第二控制单元223；
所述第二电源管理单元80的第一端电连接所述电池单元10，所述第二电源管理单元80的第二端电连接所述开关单元30，所述第二电源管理单元80的第三端电连接所述第二控制单元223，当所述荷电状态小于预设阈值，且所述电化学装置100未获取到外部充电设备50传输的充电电流时，所述第二控制单元223控制所述第一控制单元60控制输出所述第一信号，以使得所述开关单元30根据所述第一信号断开所述电池单元10与所述电池管理系统20之间的电连接。
在其中一种可能实现方式中，还包括第三电源管理单元90，所述第三电源管理单元90电连接于所述第一电源管理单元70与外部充电设备50之间，用于将所述外部充电设备50输出的第三电压转换为第一电压，并将转换后的第一电压传输给所述第一电源管理单元70。
在其中一种可能实现方式中，还包括第二二极管D2和第三二极管D3，所述第二二极管D2的阳极电连接所述第三电源管理单元90，所述第二二极管D2的阴极电连接所述第一电源管理单元70和所述第三二极管D3的阴极，所述第三二极管D3的阳极电连接所述第二电源管理单元80，当所述电化学装置获取到外部充电设备50传输的充电电流时，所述外部充电设备50通过所述第二二极管D2和所述第三二极管D3对所述第一控制单元60进行供电。
在本申请实施方式中，在所述开关单元30为截止状态时，即断开所述第二电源管理单元80与所述电池单元10之间的电连接，所述第二电源管理单元80无法将所述电池单元10的电能传输给所述电池管理系统20，即所述第二电源管理单元80在所述开关单元30的控制下，断开所述电池单元10与所述电池管理系统20之间的电连接，进而使得所述电池单元10不再对所述电池管理系统20 提供电能。由所述开关单元30对所述第二电源管理单元80进行控制，即控制所述电池管理系统20的电源输入，在所述电池单元10的荷电状态低于预设阈值时，所述电池单元10停止对所述电池管理系统20的供电，所述电池管理系统20下电，减少对电池单元10的电能消耗。
请一并参阅图4，图4为根据本申请电化学装置100一较佳实施方式的电路图。
所述第一电源管理单元70电连接于所述第一控制单元60与外部充电设备50之间，用于将所述外部充电设备50输出的第一电压转换为第二电压，以为所述第一控制单元60供电。
在本申请实施方式中，所述第一电源管理单元70可以接收所述第三电源管理单元90和所述第二电源管理单元80的电能，由所述第三电源管理单元90和所述第二电源管理单元80对所述第一电源管理单元70竞争供电。
所述第三二极管D3的阳极电连接所述第二电源管理单元80，所述第三二极管D3的阴极电连接所述第一电源管理单元70。
在本申请实施方式中，所述第三二极管D3用于实现所述第二电源管理单元80和所述第一电源管理单元70之间电能的单向传输，将所述第二电源管理单元80的电能单向提供给所述第一电源管理单元70。
所述第二二极管D2的阳极电连接所述第三电源管理单元90，所述第二二极管D2的阴极电连接所述第一电源管理单元70。
在本申请实施方式中，所述第二二极管D2用于实现所述第三电源管理单元90与所述第一电源管理单元70之间电能的单向传输，将所述第三电源管理单元90的电能单向提供给所述第一电源管理单元70。
在本申请实施方式中，在接入外部充电设备50时，例如外部市电或光伏接入，所述储能逆变系统40将外部充电设备50的电能传输给所述第三电源管理单元90，所述第三电源管理单元90通过所述第二二极管D2将所述外部充电设备50的电能单向传输至所述第一电源管理单元70，由所述第一电源管理单元70给所述第一控制单元60供电，所述第一控制单元60上电后，控制所述开关单元30导通，则导通所述电池单元10与所述第二电源管理单元80之间的电连接，所述电池单元10通过所述第二电源管理单元80给所述电池管理系统20充电。同时，所述第二电源管理单元80通过所述第三二极管D3将所述第二电源管理单元80的电能单向传输给所述第一电源管理单元70，并由所述第一电源管理单元70给所述第一控制单元60供电，实现所述第三电源管理单元90和所述第二电源管理单元80对所述第一控制单元60的竞争供电，避免在外部充电设备50不稳定时所述第一控制单元60容易下电。
所述第一二极管D1的阳极电连接外部充电设备50，所述第一二极管D1的阴极电连接所述第二电源管理单元80，用于将外部充电设备50电能传输给所述第二电源管理单元80，以通过所述第二电源管理单元80将电能传输给电池管理系统20或第一控制单元60。
在本申请实施方式中，所述储能逆变系统40电连接外部充电设备50，在外 部市电或光伏接入时，所述储能逆变系统40无法给所述第一电源管理单元70供电，所述储能逆变系统40将外部充电设备50的电能通过所述第一二极管D1单向传输至所述第二电源管理单元80，以使得所述第二电源管理单元80可以给所述第一电源管理单元70和所述电池管理系统20供电，所述第一电源管理单元70给所述第一控制单元60供电，所述第一控制单元60上电，控制所述开关单元30导通，则实现所述电池单元10与所述第二电源管理单元80之间的电连接。
在本申请实施方式中，如图4所示，所述电池单元10可包括开关K、熔断器F及M串电池组B1-BN，其中，M为大于或等于1的整数。所述开关K可为电子开关或机械开关。所述储能逆变系统40可包括第一变换器42、第二变换器41和电容C。所述第一串电池组B1的正极B+通过所述开关K及所述熔断器F电连接所述电容C的一端及所述第一变换器42的第一直流端口，第M串电池组BN的正极B+电连接所述第M-1串电池组BN-1的负极B-，第M串电池组BN的负极B-电连接所述电容C的另一端和所述第一变换器42的第二直流端口。所述第一变换器42的第三直流端口电连接所述第二变换器41的一个直流端口，所述第二变换器41的一个交流端口可电连接外部充电设备50或负载(图未示)。
在本申请实施方式中，所述第一变换器42为DC/DC变换器，所述第二变换器41为DC/AC变换器。
在其中一种可能实现方式中，所述电池管理系统20包括电池管理单元21和监测管理单元22。
所述电池管理单元21电连接所述电池单元10，用于获取所述电池单元10的参数。
在本申请实施方式中，所述电池管理单元21用于监测所述电池单元10的参数，包括电池单元10的电压、温度等，并上传至所述监测管理单元22。
所述监测管理单元22电连接所述电池管理单元21，获取所述电池管理单元21监测到的参数，根据获取得到的参数计算出荷电状态，根据所述荷电状态信号，具体地，比较所述荷电状态与预设阈值的大小，当所述荷电状态小于预设阈值时，所述监测管理单元22输出第一信号，当所述荷电状态大于或等于预设阈值时，所述监测管理单元22输出第二信号。所述监测管理单元22与所述第一控制单元60之间进行通信，输出相应的信号给所述第一控制单元60，以使得所述第一控制单元60输出第一信号或第二信号。所述监测管理单元22用于实现对所述电池单元10的充、放电过程的管理。
在本申请实施方式中，所述电池管理单元21包括N串电池管理子单元211，其中N为大于1的整数。所述电池管理子单元211包括N个模拟前端AFE1-AFEN、N个总线隔离单元ISO1-ISON、N个光耦隔离单元PC1-PCN、N个第一控制芯片UC1-UCN、N个第一电连接单元NCA1-NCAN及N个第二电连接单元NCB1-NCBN，所述N个第一电连接单元NCA1-NCAN可以为电连接触点，所述N个第二电连接单元NCB1-NCBN可以为电连接触点。N个所述模拟 前端AFE1-AFEN分别通过对应的第一电连接单元NCA1-NCAN电连接所述电池单10，例如，模拟前端AFE1通过第一电连接单元NCA1电连接所述电池单元10，采集所述电池单元10的电压、温度等。N个所述模拟前端AFE1-AFEN通过N个所述总线隔离单元ISO1-ISON和N个所述光耦隔离单元PC1-PCN电连接对应的所述控制芯片UC1-UCN，N个所述控制芯片UC1-UCN分别通过对应的所述第二电连接单元NCB1-NCBN电连接所述监测管理单元22。
在本申请实施方式中，所述监测管理单元22可包括第三电连接单元221、第三变换器43及第二控制单元223，所述第三电连接单元221的一端电连接N个所述第二电连接单元NCB1-NCBN，所述第三电连接单元221的另一端电连接所述第三变换器43的一端和所述第二控制单元223，所述第三变换器43的另一端电连接所述第二控制单元223。所述第三变换器43可为DC/DC变换器，所述第三电连接单元221可为触点。所述第二控制单元223接收N个所述控制芯片UC1-UCN采集到的信息，并根据采集到的信息计算出荷电状态，以根据所述荷电状态输出相应的信号给第一控制单元60，其中，所述第二控制单元223包括控制芯片U2。
在本申请实施方式中，所述开关单元30包括开关管Q1和第四二极管D4，所述开关管Q1的第一端电连接所述电池单元10的正极，所述开关管Q1的第二端电连接所述第四二极管D4的阳极，所述第四二极管D4的阴极电连接所述第二电源管理单元80，所述开关管Q1的第三端电连接所述第一控制单元60。
在本申请实施方式中，所述第一控制单元60包括第一主控芯片U1和电流检测电路61。所述第一主控芯片U1的第一端电连接所述第一电源管理单元70，所述第一主控芯片U1的第二端电连接所述电流检测电路61的一端，所述第一主控芯片U1的第三端电连接所述开关单元30。所述第一主控芯片U1与所述控制芯片U2之间进行通讯，用于获取所述控制芯片U2输出的信号，以根据所述控制芯片U2输出的信号输出第一信号或第二信号，根据所述第一信号或第二信号控制所述开关管Q1的导通或关断。所述电流检测电路61的另一端电连接在所述电池单元10与所述电容C的另一端之间，所述电流检测电路61用于获取电池回路上的输出电流。
在所述电化学装置100工作在高压环境下，所述第二电源管理单元80可为第一变压器T1，所述第一变压器T1具有第一级线圈和第二级线圈。所述第三电源管理单元90可为第二变压器T2，所述第二变压器T2具有第一级线圈和第二级线圈。所述第一电源管理单元70可为第三变压器T3，所述第三变压器T3具有第一级线圈和第二级线圈。
在所述电化学装置100工作在高压环境下，本申请的一较佳实施方式中，所述开关管Q1为耐高压、低漏电流的电子开关，例如晶体管，所述晶体管可以为双极型晶体管或者场效应晶体管。当所述开关管Q1为双极型晶体管时，所述开关管Q1的第三端对应双极型晶体管的基极，所述开关管Q1的第一端对应双极型晶体管的集电极或者发射极，所述开关管Q1的第二端对应双极型晶体管的发射极或者集电极。当所述开关管Q1为场效应晶体管时，所述开关管Q1的第 三端对应场效应晶体管的栅极，所述开关管Q1的第一端可以为场效应晶体管的漏极或源极，所述开关管Q1的第二端可以为场效应晶体管的源极或漏极。通常在N型晶体管中，漏极的电压应该大于或等于源极的电压，因此源极漏极的位置会随晶体管偏置状态的不同而变化。在另一种实施方式中，所述开关管Q1可以机械开关。所述开关管Q1可以为NMOS管。
所述开关管Q1的第一端电连接在所述电池单元10与所述开关K之间，所述开关管Q1的第二端电连接所述第四二极管D4的阳极，所述开关管Q1的第三端电连接所述第一主控芯片U1的输出端，所述第一主控芯片U1的另一端电连接所述电流检测电路61。所述第四二极管D4的阴极电连接所述第一变压器T1的第一级线圈的一端，所述第一变压器T1的第一级线圈的另一端通过所述电池单元10电连接所述开关管Q1的第一端，所述第一变压器T1的第二级线圈的一端接地，所述第一变压器T1的第二级线圈的另一端电连接所述第三二极管D3的阳极以及所述第三电连接单元221与第四变换器222之间。所述第三二极管D3的阴极电连接所述第二二极管D2的阴极及所述第三变压器T3的第一级线圈的一端，所述第三变压器T3的第一级线圈的另一端接地，所述第三变压器T3的第二级线圈的两端电连接所述第一主控芯片U1的电源输入端。所述第二二极管D2的阳极电连接所述第二变压器T2的第二极线圈的一端，所述第二变压器T2的第二极线圈的另一端接地，所述第二变压器T2的第一极线圈的一端电连接所述储能逆变系统40，所述第二变压器T2的第一极线圈的另一端接地。
在本申请实施方式中，所述储能逆变系统40还包括开关管Q2、第三主控芯片U3和第三变换器43，所述开关管Q2可为耐高压、低漏电流的电子开关，例如晶体管，所述晶体管可以为双极型晶体管或者场效应晶体管。所述第三变换器43可为DC/DC变换器。
所述第三变换器43的一端电连接所述第一变换器42，所述第三变换器43的另一端电连接所述开关管Q2的第一端，所述开关管Q2的第三端电连接所述第三主控芯片U3，所述开关管Q2的第二端电连接所述第二变压器T2的第一极线圈的一端。
下面将以图4示出的电路图为例对本申请电化学装置100的工作原理进行说明。
在所述电池管理系统20工作状态时，N个所述模拟前端AFE1-AFEN通过对应的所述第一电连接单元NCA1-NCAN采集M组电池组B1-BN的电压、温度等参数，并将采集到的参数通过其电池管理子单元211内各自的光耦隔离单元PC1-PCN传输给对应的所述控制芯片UC1-UCN，N个所述控制芯片UC1-UCN将检测到的电压、温度等参数数据传输给所述控制芯片U2，所述控制芯片U2根据得到的参数数据进行计算得到荷电状态，并将得到的荷电状态与预设阈值进行比较，在所述荷电状态低于预设阈值时，所述控制芯片U2输出信号至所述第一主控芯片U1，以使得所述第一主控芯片U1关断所述开关管Q1，所述开关管Q1关断后，则断开所述电池单元10阳极与所述第一变压器T1的第一极线 圈一端之间的电连接，所述电池单元10无法给所述第一变压器T1供电，则所述第一变压器T1无法输出电能至所述控制芯片U2，则所述控制芯片U2下电，进而无法对所述电池单元10的充放电过程进行管理，所述电池管理系统20下电。
在所述外部充电设备50接入时，所述外部充电设备50通过所述储能逆变系统40进行电能转换，所述第三主控芯片U3上电，控制所述开关管Q2导通，同时通过第一变换器42、第二变换器41及第三变换器43及所述开关管Q2将外部充电设备50的电能传输至第二变压器T2，所述第二变压器T2通过所述第二二极管D2将电能传输至所述第三变压器T3，以通过所述第三变压器T3将电能传输给第一主控芯片U1，所述第一主控芯片U1上电后控制所述开关管Q1导通，则闭合所述电池单元10与所述第一变压器T1之间的电连接通路，所述电池单元10通过所述第一变压器T1给所述控制芯片U2供电，同时，所述第一变压器T1通过所述第三二极管D3给所述第三变压器T3供电，由此实现所述第一变压器T1和所述第三变压器T3对所述第一主控芯片U1的竞争供电。
在外部充电设备50接入，但所述储能逆变系统40的电能无法通过所述第二变压器T2给所述第三变压器T3充电时，则所述储能逆变系统40将转换的电能通过所述第一二极管D1传输至所述第一变压器T1的第一极线圈的一端，接通所述第一变压器T1与储能逆变系统40之间的电连接通路。由所述第一变压器T1给所述第一主控芯片U1及控制芯片U2供电。实现所述第一主控芯片U1及控制芯片U2的上电。
上述实施方式通过设置一开关单元30，在所述电池单元10的荷电状态低于预设阈值时，断开所述电池单元10对所述电池管理系统20充电。如此，本申请实施方式提供的电化学装置100，可以使得电化学装置100在荷电状态低且外部无法及时充电时，维持较长的存储时间。
在本申请实施例中还提供一种电动车，所述电动车包括所述储能逆变系统40，所述电动车包括本申请实施方式提供的电化学装置100。所述电动车可以为电动汽车或遥控车等，可以理解，所述电动车为使用电池的车辆或玩具车辆，本申请对此不作具体限定。

Claims (10)

  1. 一种长待机的电化学装置，其特征在于，包括电池单元、电池管理系统及开关单元；
    所述开关单元电连接于所述电池管理系统与所述电池单元之间；
    所述电池管理系统，用于获取所述电池单元的荷电状态，当所述荷电状态小于预设阈值，且所述电化学装置未获取到外部充电设备传输的充电电流时，所述电池管理系统输出第一信号给所述开关单元，用于控制所述开关单元根据所述第一信号断开所述电池单元与所述电池管理系统之间的电连接。
  2. 如权利要求1所述电化学装置，其特征在于，当所述荷电状态小于预设阈值，
    且所述电化学装置获取到外部充电设备传输的充电电流时，所述电池管理系统输出第二信号给所述开关单元，所述开关单元根据所述第二信号导通所述电池单元与所述电池管理系统之间的电连接。
  3. 如权利要求2所述电化学装置，其特征在于，还包括第一电源管理单元和第一控制单元；
    所述第一电源管理单元电连接于所述第一控制单元与外部充电设备之间，用于将所述外部充电设备输出的第一电压转换为第二电压，以为所述第一控制单元供电，所述第一控制单元控制所述开关单元根据所述第二信号导通所述电池单元与所述电池管理系统之间的电连接。
  4. 如权利要求1至3任一项所述电化学装置，其特征在于，还包括第一二极管；
    所述第一二极管的阳极电连接外部充电设备，所述第一二极管的阴极电连接所述电池管理系统；
    当所述荷电状态小于预设阈值，且所述电化学装置获取到外部充电设备传输的充电电流时，外部充电设备提供的电能经过所述第一二极管输入所述电池管理系统。
  5. 如权利要求4所述电化学装置，其特征在于，还包括第二电源管理单元和第二控制单元；
    所述第二电源管理单元的第一端电连接所述电池单元，所述第二电源管理单元的第二端电连接所述开关单元和所述第一二极管，所述二电源管理单元的第三端电连接所述第二控制单元；
    当所述荷电状态小于预设阈值，且所述电化学装置未获取到外部充电设备传输的充电电流时，所述第二控制单元控制所述第一控制单元控制输出所述第一信号。
  6. 如权利要求2所述电化学装置，其特征在于，还包括第三电源管理单元；
    所述第三电源管理单元电连接于所述第一电源管理单元与外部充电设备之间，用于将所述外部充电设备输出的第三电压转换为第一电压，并将转换后的第一电压传输给所述第一电源管理单元。
  7. 如权利要求6所述电化学装置，其特征在于，还包括第二二极管和第三二极管；
    所述第二二极管的阳极电连接所述第三电源管理单元，所述第二二极管的阴极电连接所述第一电源管理单元和所述第三二极管的阴极，所述第三二极管的阳极电连接所述第二电源管理单元；
    当所述电化学装置获取到外部充电设备传输的充电电流时，所述外部充电设备通过所述第二二极管和所述第三二极管对所述第一控制单元进行供电。
  8. 如权利要求5所述电化学装置，其特征在于，所述开关单元包括开关管，所述开关管的第一端、第二端及第三端分别电连接所述电池单元、所述第二电源单元及所述第一控制单元。
  9. 一种储能系统，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述电化学装置和与所述电化学装置电连接的储能逆变系统，所述储能逆变系统用于将外部充电设备的电能进行转换后传输给所述电化学装置，或者，将所述电化学装置的电能进行转换后传输给负载。
  10. 一种电动车，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述电化学装置。
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