一種儲能單元均衡電路及具有該均衡電路的儲能系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實用新型屬于蓄電池技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]儲能單元由于單體電壓、容量、最大電流等因素的限制，在實際使用過程中大多數(shù)都采用串并聯(lián)的成儲能系統(tǒng)進行工作，受單體儲能單元的不一致性的影響和環(huán)境因素的影響，儲能系統(tǒng)內(nèi)部會出現(xiàn)單只落后的現(xiàn)象，在出現(xiàn)單只落情況后，大多數(shù)是整組更換，造成大量浪費。
[0003]為了避免出現(xiàn)單只落后的現(xiàn)象，目前也出現(xiàn)了帶有均衡功能的智能電池，其通過采集各個單體電池的狀態(tài)信息，借助于微控制器內(nèi)的均衡模塊控制各個電池進行能量轉(zhuǎn)移。但是，現(xiàn)有的技術(shù)方案中，單體電池只采集上一個單體電池的模擬信號，單體電池只能與其相鄰的單體電池通信，而不能與其他所有的單體電池通信，這樣在實際使用過程中，單體電池之間的一致性仍然無法保證，此外，現(xiàn)在的傳輸模擬信號的單體電池，如果某一單體電池需要與其他所有的單體電池通信，需要額外增加線路，這樣造成了電路結(jié)構(gòu)的復(fù)雜，也降低了工作的可靠性。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型所要解決的技術(shù)問題就是提供一種儲能單元均衡電路及具有該均衡電路的儲能系統(tǒng)，簡化信息傳輸和能量傳輸結(jié)構(gòu)，提高工作的可靠性。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用如下技術(shù)方案:一種儲能單元均衡電路，該均衡電路與儲能單元連接，該均衡電路包括有
[0006]一信息采樣電路，用于采集儲能單元的狀態(tài)信息并傳輸至微控制器；
[0007]一組外接端子，其中包括與儲能單元的輸出端子相連接的電源端子，以及與其他儲能單元進行能量與通訊傳輸?shù)哪芰颗c通訊端子，所述能量與通訊端子通過能量與通訊傳輸導(dǎo)線傳輸電能及通訊信號；
[0008]一隔離型直流轉(zhuǎn)直流變換器，與微控制器及能量與通訊端子連接，用于控制能量與通訊端子進行能量與通訊的傳輸；
[0009]在充放電過程中，儲能系統(tǒng)中各儲能單元的狀態(tài)信息通過能量與通訊傳輸導(dǎo)線進行通訊，微控制器中設(shè)置的均衡模塊對狀態(tài)信息進行比較處理，并進行均衡控制，使能量通過能量與通訊傳輸導(dǎo)線在各儲能單元間轉(zhuǎn)移。
[0010]優(yōu)選的，該均衡電路還包括有防止能量與通訊傳輸導(dǎo)線短路的保護電路。
[0011]優(yōu)選的，所述保護電路包括一個單向?qū)щ娔K，所述電源端子的正端子與單向?qū)щ娔K的一端相連接，所述單向?qū)щ娔K的另一端與均衡電路的能量與通訊端子的一個端子相連接。
[0012]優(yōu)選的，該均衡電路還包括有一非隔離型直流轉(zhuǎn)直流變換器，所述非隔離型直流轉(zhuǎn)直流變換器與電源端子及隔離型直流轉(zhuǎn)直流變換器相連接。
[0013]優(yōu)選的，該均衡電路還設(shè)有輸入或者輸出通訊信息的第二通訊端子，所述第二通訊端子與微控制器相連接，所述第二通訊端子與儲能系統(tǒng)中其他儲能單元的第二通訊端子進行通訊。
[0014]優(yōu)選的，該均衡電路還包括一個與其他儲能單元進行通訊的無線收發(fā)電路，所述無線收發(fā)電路的一端與微控制器相連接，所述無線收發(fā)電路的另一端與收發(fā)天線相連接。
[0015]優(yōu)選的，所述均衡電路外接于儲能單元外部，所述均衡電路的電源端子的正端子與儲能單元的正端相連，所述均衡電路的電源端子的負端子與儲能單元的負端相連。
[0016]優(yōu)選的，所述均衡電路內(nèi)置于儲能單元內(nèi)部，所述均衡電路還設(shè)有儲能電流采樣電阻或霍爾傳感器R3，R3的一端與儲能單元的內(nèi)側(cè)負端相連，R3的另一端與微控制器的一個模數(shù)轉(zhuǎn)換引腳、儲能單元的外側(cè)輸出負端子相連接。
[0017]一種具有均衡電路的儲能系統(tǒng)，該儲能系統(tǒng)包括兩個以上的儲能單元，所述儲能系統(tǒng)中設(shè)置有上述的均衡電路，所述均衡電路的數(shù)量等于或大于儲能單元數(shù)量，當所述均衡電路的數(shù)量等于儲能單元的數(shù)量時，所述均衡電路采用串聯(lián)的模式，形成一個完整的環(huán)形能量轉(zhuǎn)移與數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾娐翻h(huán)；當所述均衡電路的數(shù)量大于儲能單元數(shù)量時，所述均衡電路采用串并聯(lián)的模式，形成一個以上的完整的環(huán)形能量轉(zhuǎn)移與數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾娐翻h(huán)。
[0018]優(yōu)選的，所述儲能系統(tǒng)為串聯(lián)儲能系統(tǒng)或串并聯(lián)儲能系統(tǒng)，所述串聯(lián)儲能系統(tǒng)是由兩個以上儲能單元串聯(lián)組成，所述串并聯(lián)儲能系統(tǒng)是兩組或兩組以上串聯(lián)儲能系統(tǒng)并聯(lián)組成。
[0019]本實用新型的儲能單元均衡電路，能量轉(zhuǎn)移和通訊在能量與通訊傳輸導(dǎo)線由于傳輸?shù)氖菙?shù)字信號在確保單體電池之間互相通信的同時，也確保電路的簡化和可靠。另外，均衡電路可內(nèi)置于儲能單元內(nèi)部實現(xiàn)與儲能單元的一體化設(shè)置，可以保證各個儲能單元之間可以進行級聯(lián)，所有均衡器上的連接線無需接入儲能單元的主回路，確保均衡器與均衡器之間的接線方法的一致性，不會出現(xiàn)接線的錯誤。
【附圖說明】
[0020]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步描述:
[0021]圖1為儲能單元均衡電路實施例1電路圖；
[0022]圖2為儲能單元均衡電路實施例2電路圖；
[0023]圖3a為隔離型直流轉(zhuǎn)直流變換器電路圖一；
[0024]圖3b為隔離型直流轉(zhuǎn)直流變換器電路圖二 ；
[0025]圖3c為隔離型直流轉(zhuǎn)直流變換器電路圖三；
[0026]圖4為外置均衡電路串聯(lián)儲能系統(tǒng)原理圖；
[0027]圖5為內(nèi)置均衡電路串聯(lián)儲能系統(tǒng)原理圖；
[0028]圖6為串并聯(lián)均衡電路儲能系統(tǒng)一原理圖；
[0029]圖7為串并聯(lián)均衡電路儲能系統(tǒng)二原理圖；
[0030]圖8為串聯(lián)均衡電路儲能系統(tǒng)原理圖(比儲能單元組多一個(N個)儲能單元的冗余系統(tǒng))；
[0031]圖9為串聯(lián)均衡電路儲能系統(tǒng)(利用第二通訊端子進行通訊)原理圖。
【具體實施方式】
[0032]以下結(jié)合圖1的電路圖具體說明儲能單元均衡電路實施例1。
[0033]該儲能單元均衡電路外接在儲能單元外部，與儲能單元并聯(lián)，其包括有:一微控制器，一電壓采樣電路，一隔離型直流轉(zhuǎn)直流變換器，一非隔離型直流轉(zhuǎn)直流變換器，一組外接端子，其中包括與儲能單元的輸出端子相連接的電源端子，以及與儲能系統(tǒng)中其他儲能單元進行能量與通訊傳輸?shù)哪芰颗c通訊端子；此外還包括有電流采樣電路、溫度采樣電路、第二通訊端子、一個無線收發(fā)電路、性能狀態(tài)指示電路。
[0034]所述均衡電路的電源端子的正端子與儲能元件的正端相連；均衡電路的電源端子的負端子與儲能元件的負端相連；均衡電路的電源端子的正端子與非隔離型直流轉(zhuǎn)直流變換器的輸入端相連接；非隔離型直流轉(zhuǎn)直流變換器另一端與均衡電路的電源端子的負端子相連接；非隔離型直流轉(zhuǎn)直流變換器輸出端與隔離型直流轉(zhuǎn)直流變換器的輸入端相連接；隔離型直流轉(zhuǎn)直流變換器的輸出端與均衡電路的輸出端子相連接；隔離型直流轉(zhuǎn)直流變換器的受控制端與微控制器相連接。
[0035]所述隔離型的直流轉(zhuǎn)直流變換器是一種通用開關(guān)電源電路，作為優(yōu)選，如圖3a至圖3c所示，采用電壓利用率高的推挽式開關(guān)電源電路作為能量傳輸裝置，該裝置有一個控制端，接收來自微控制器的信號，使變換器可以輸出一連串通訊信號。作為優(yōu)選，控制端通過控制直流轉(zhuǎn)直流變換器內(nèi)置的高頻開關(guān)管,輸出脈沖通訊信號，或?qū)χ绷鬓D(zhuǎn)直流變換器的輸出直流信號進行調(diào)制，輸出通訊信號。所述非隔離型的DC/DC能量升壓傳輸變換器是一種斬波式升壓電路。
[0036]所述電壓采樣電路是由電壓采樣電阻Rl和電壓采樣電阻R2兩個分壓電阻串聯(lián)組成，所述電壓采樣電阻Rl與電源端子的正端子相連接，所述電壓采樣電阻R2與電源端子的負端子相連接；電壓采樣電阻Rl與R2的連接點與微控制器的一個模數(shù)轉(zhuǎn)換引腳相連接。
[0037]所述電流采樣電路包括儲能單元充放電流采樣電路、輸入均衡電流采樣電