CN110544798A - 电池包并联管理模块、储能电站及组合式储能电站 - Google Patents

电池包并联管理模块、储能电站及组合式储能电站 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种电池包并联管理模块，其包括：模块主体和设置于模块主体上的至少一个插槽，以及第一电池包；第一电池包以装拆自如的方式与插槽配置连接；模块主体包括控制单元和监测单元，监测单元适于识别监测第一电池包的电压，控制单元根据监测电压控制第一电池包放电步骤，以避免相互并联的所述第一电池包互充。该技术方案方便电池包放电管理，另外，本发明还提供了一种基于该电池包并联管理模块的储能电站和组合式储能电站，其能够方便有效增大电站电容，延长放电时间。

Description

电池包并联管理模块、储能电站及组合式储能电站
技术领域
本发明涉及一种电池包并联管理模块，以及基于该电池包并联管理模块的储能电站和组合式储能电站，属于储能技术领域。
背景技术
储能电站主要包括内置蓄电池、逆变器和电控***，可以从市电、太阳能或发电机给蓄电池充电，逆变器可将蓄电池的直流电转换成交流电供各种用电器使用，当然也可配置各种电压的直流输出接口。便携式储能电站具有广泛的应用，例如：家庭或单位备用电源、野外作业、应急用电、灾害救治、户外生活及旅行、游艇及车辆自备电源、移动通讯基站等诸多场合。但是，市面上的储能电站结构功能单一，电池容量有限，当电池容量消耗完毕之后，则不能继续给用电设备供电。
随着电动园林工具的普及化，许多用户手中持有若干个电动园林工具，且大多用户的电动园林工具的只有小部分时间在使用，而电动园林工具中的工具电池包使用率也很低。
为了扩大储能电站的容量，现有的方法是通过连接多个电池组，多个电池组的叠加，以增大储能电站的总容量，但此种方式常出现电压高的电池组向电压低的电池组充电的情况，使电源的供电效果不好，且增加了不必要的电能浪费。再者就是，在一些情况下，对于一些大功率的用电设备，单个储能电站的输出功率不能满足用电设备的要求，需要提供更高功率的储能电站才能满足使用要求。
针对现有的储能电站存在的上述不足，需要设计一种容量大、输出功率大，且能将不同种类电动园林工具的闲置工具电池包利用起来的储能电站。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种方便电池包放电管理的一种电池包并联管理模块。
本发明的另外目的在于提供一种基于该电池包并联管理模块的储能电站和组合式储能电站，其能够方便有效增大电站电容，延长放电时间。
本发明提供的一种电池包并联管理模块，其包括：
模块主体和设置于所述模块主体上的至少一个插槽，以及第一电池包；所述第一电池包以装拆自如的方式与所述插槽配置连接；
所述模块主体包括控制单元和监测单元，所述监测单元适于识别监测所述第一电池包的电压，所述控制单元根据监测电压控制所述第一电池包放电步骤，以避免相互并联的所述第一电池包互充。
进一步地，所述放电步骤包括高电压的第一电池包先放电，直到与相互并联的其他第一电池包的电压一致时开始同时放电；
或；所述放电步骤包括所述控制单元断开低电压的第一电池包的充电路径，低电压的第一电池包与其他第一电池包共同放电。
进一步地，所述第一电池包适于电动工具、电动园艺工具等动力移动作业机所共用。
较现有技术，本发明电池包并联管理模块的有益效果是：
该技术方案电池包集中管理，形成单元模块化结构，使用时，单电池包可以使用，也可以多电池包并联结合使用，满足不同的电容量使用要求；当多电池包集中使用放电时，为了避免由于电池包电压不同导致电池包互充，该技术方案还在模块主体中内置控制单元和监测单元监测单元适于识别监测每一电池包的电压，控制单元根据监测电压控制每一电池包放电步骤，以避免相互并联的电池包互充。
本发明还提供一种储能电站，其包括：
如上述所述的电池包并联管理模块；
逆变器，以及适于连接所述逆变器并作供电用的一个或多个第二电池包，所述第二电池包与所述第一电池包并联组合连接，共同输出放电供所述逆变器电能使用。
进一步地，所述第二电池包包括内置电池包和/或外置电池包，其相互并联接入；且所述监测单元还适于识别监测所述第二电池包的电压，所述控制单元根据监测电压控制所述第一电池包和所述第二电池包放电步骤，以避免相互并联的所述第一电池包和所述第二电池包互充。
进一步地，所述放电步骤包括所述第一电池包和所述第二电池包中高电压的电池包先放电，直到与相互并联的其他电池包的电压一致时开始同时放电；
或；所述放电步骤包括所述控制单元断开所述第一电池包和所述第二电池包中低电压的电池包的充电路径，低电压的电池包与其他电池包共同放电。
较现有技术，本发明储能电站的有益效果是：
该技术方案将电池包并联管理模块应用于储能电站，一方面其具有电池包并联管理模块所有的有益效果，在此不再赘述；另一方面，该电池包并联管理模块与逆变器自带的电池包结合使用，能够有效延长储能电站的放电时间。
另外，本发明还提供一种组合式储能电站，其包括：
如上述所述的电池包并联管理模块；
第一逆变器和第二逆变器；
所述电池包并联管理模块适于分别连接所述第一逆变器和所述第二逆变器作供电用，且所述第一逆变器和所述第二逆变器的的电能输出端适于并联以使二者的交流电压并联输出。
进一步地，所述第一逆变器和/或所述第二逆变器还分别独立配置有与之相连接的第三电池包，所述第三电池包设置有一个或多个，并与所述第一电池包并联组合连接，共同输出放电供逆变器电能使用。
进一步地，所述第三电池包包括内置电池包和/或外置电池包，其相互并联接入；且所述监测单元还适于识别监测所述第三电池包的电压，所述控制单元根据监测电压控制所述第一电池包和所述第三电池包放电步骤，以避免相互并联的所述第一电池包和所述第三电池包互充。
进一步地，所述放电步骤包括所述第一电池包和所述第三电池包中高电压的电池包先放电，直到与相互并联的其他电池包的电压一致时开始同时放电；
或；所述放电步骤包括所述控制单元断开所述第一电池包和所述第三电池包中低电压的电池包的充电路径，低电压的电池包与其他电池包共同放电。
较现有技术，本发明组合式储能电站的有益效果是：
该技术方案将电池包并联管理模块应用于组合式储能电站，一方面其具有电池包并联管理模块所有的有益效果，在此不再赘述；另一方面，该电池包并联管理模块与逆变器自带的电池包结合使用，能够有效延长储能电站的放电时间，而且，逆变器与逆变器之间相互并联以使二者的交流电压并联输出，还可以增大储能电站的输出功率，满足大功率使用要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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：本发明具体实施例中电池包并联管理模块原理示意框图；
图2：本发明具体实施例中电路原理图一；
图3：本发明具体实施例中电路原理图二；
图4：本发明储能电站具体实施例1结构原理示意框图；
图5：本发明储能电站具体实施例2结构原理示意框图；
图6：本发明组合式储能电站具体实施例结构原理示意框图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
如图1和图2所示，一种电池包并联管理模块，其包括：
模块主体和设置于所述模块主体上的至少一个插槽，以及第一电池包；所述第一电池包以装拆自如的方式与所述插槽配置连接；
所述模块主体包括控制单元和监测单元，所述监测单元适于识别监测所述第一电池包的电压，所述控制单元根据监测电压控制所述第一电池包放电步骤，以避免相互并联的所述第一电池包互充。
该技术方案电池包集中管理，形成单元模块化结构，使用时，单电池包可以使用，也可以多电池包并联结合使用，满足不同的电容量使用要求；当多电池包集中使用放电时，为了避免由于电池包电压不同导致电池包互充，该技术方案还在模块主体中内置控制单元和监测单元监测单元适于识别监测每一电池包的电压，控制单元根据监测电压控制每一电池包放电步骤，以避免相互并联的电池包互充。
具体地，所述放电步骤包括高电压的第一电池包先放电，直到与相互并联的其他第一电池包的电压一致时开始同时放电。
更具体地，如图2所示，上述放电步骤的控制电路包括有联动控制开关SW-N；联动控制开关SW-N包括有多个开关(S1，S2，S3， S4，...SN)，且每一插槽均连接有一开关(S1，S2，S3，S4，...SN)，或者是每一第一电池包分别一一内置开关(S1，S2，S3，S4，...SN)；该控制电路中还包括识别模块和控制模块；识别模块可识别第一电池包的电压；控制模块控制开关(S1，S2，S3，S4，...SN)的开启和关闭。
控制模块控制第一电池包中电压高的先放电，当第一电池包的电压达到平衡时，即直至所有的第一电池包的电压持平时，控制模块控制第一电池包同时并入放电。
除此之外，另外一种放电步骤包括所述控制单元断开低电压的第一电池包的充电路径，低电压的第一电池包与其他第一电池包共同放电。
具体地，如图3所示，上述放电步骤的控制电路包括控制单元 (MCU)、防反充件和相连的第一MOS管(M1)、第二MOS管(M2)；所述第一MOS管(M1)与第二MOS管(M2)串联，且所述控制单元与第一MOS管(M1)、第二MOS管(M2)均电连接；所述防反充件与第二MOS管(M2)并联；
插槽接入第一电池包，当其中一个所述第一电池包的电压相对于其他第一电池包的电压低时，所述控制单元(MCU)控制所述第二 MOS管(M2)主动关闭，将该低电压的第一电池包的充电路径关闭，该低电压的第一电池包经过所述防反充件及所述第一MOS管形成回路进行放电，如此只放电不充电，并且该控制单元(MCU)设置有低压保护，当检测到该低电压电池包的电压低于低压保护限定阈值时，控制单元(MCU)切断放电路径。
另外，还值得一提的是，所述第一电池包适于电动工具和/或电动园艺工具和/或动力移动作业机所共用，其中电动工具包括电钻、圆锯等，电动园艺工具包括打草机、吹风机、修枝机、链锯等，动力移动作业机包括吹雪机、割草机等。
另外，如图4和图5所示，本发明还提供一种储能电站，其包括：
如上述所述的电池包并联管理模块；
逆变器，以及适于连接所述逆变器并作供电用的一个或多个第二电池包，所述第二电池包与所述第一电池包并联组合连接，共同输出放电供所述逆变器电能使用。
该技术方案将电池包并联管理模块应用于储能电站，一方面其具有电池包并联管理模块所有的有益效果，即电池包集中管理，形成单元模块化结构，使用时，单电池包可以使用，也可以多电池包并联结合使用，满足不同的电容量使用要求；当多电池包集中使用放电时，为了避免由于电池包电压不同导致电池包互充，该技术方案还在模块主体中内置控制单元和监测单元监测单元适于识别监测每一电池包的电压，控制单元根据监测电压控制每一电池包放电步骤，以避免相互并联的电池包互充；另一方面，该电池包并联管理模块与逆变器自带的电池包结合使用，能够有效延长储能电站的放电时间。
此外，所述第一电池包适于电动工具和/或电动园艺工具和/或动力移动作业机所共用，其中电动工具包括电钻、圆锯等，电动园艺工具包括打草机、吹风机、修枝机、链锯等，动力移动作业机包括吹雪机、割草机等。
该技术方案以实现园林，户外，家庭用电互通，让园林工具的工具电池包能适配储能电站使用，有效解决了目前许多家庭用户面临的一方面储能电站的电池容量不够用，另一方面，园林工具的工具电池包有电，却被闲置浪费的使用局面，让园林工具的工具电池包不仅能满足园林作业使用，还能满足家庭用户储能电站的使用。
进一步地，所述第二电池包包括内置电池包和/或外置电池包，其相互并联接入；且所述监测单元还适于识别监测所述第二电池包的电压，所述控制单元根据监测电压控制所述第一电池包和所述第二电池包放电步骤，以避免相互并联的所述第一电池包和所述第二电池包互充。
同理，所述放电步骤包括所述第一电池包和所述第二电池包中高电压的电池包先放电，直到与相互并联的其他电池包的电压一致时开始同时放电；
或；所述放电步骤包括所述控制单元断开所述第一电池包和所述第二电池包中低电压的电池包的充电路径，低电压的电池包与其他电池包共同放电。
其原理同样如图2或图3所示，其将上述第二电池包分别接入上述放电步骤的控制电路。
具体地，如图2所示，上述放电步骤的控制电路包括有联动控制开关SW-N；联动控制开关SW-N包括有多个开关(S1，S2，S3， S4，...SN)，且每一电池包，包括第一电池包和第二电池包，分别一一对应开关(S1，S2，S3，S4，...SN)；该控制电路中还包括识别模块和控制模块；识别模块可识别每一电池包的电压；控制模块控制开关(S1，S2，S3，S4，...SN)的开启和关闭。
控制模块控制电池包中某一电压高的先放电，当每一电池包的电压达到平衡时，即直至所有的电池包的电压持平时，控制模块控制每一电池包同时并入放电。
如图3所示，上述放电步骤的控制电路包括控制单元(MCU)、防反充件和相连的第一MOS管(M1)、第二MOS管(M2)；所述第一MOS管(M1)与第二MOS管(M2)串联，且所述控制单元与第一MOS管(M1)、第二MOS管(M2)均电连接；所述防反充件与第二MOS管(M2)并联；
接入电池包，包括第一电池包和第二电池包，当其中某一个电池包的电压相对于其他电池包的电压低时，所述控制单元(MCU)控制该低电压电池包控制路径上的所述第二MOS管(M2)主动关闭，将该低电压的电池包的充电路径关闭，该低电压的电池包经过所述防反充件及所述第一MOS管形成回路进行放电，如此只放电不充电，并且该控制单元(MCU)设置有低压保护，当检测到该低电压电池包的电压低于低压保护限定阈值时，控制单元(MCU)切断放电路径。
另外，如图6所示，本发明还提供一种组合式储能电站，其包括：
如上述所述的电池包并联管理模块；
第一逆变器和第二逆变器；
所述电池包并联管理模块适于分别连接所述第一逆变器和所述
第二逆变器作供电用，且所述第一逆变器和所述第二逆变器的的电能输出端适于并联以使二者的交流电压并联输出。
另外，还需要指出的是：该组合式储能电站的每一电站上还分别设置用户界面，用户界面设置包括显示屏，12V输入/输出(“I/O”) 端口，Type-C输入端口等，一部分I/O端口配置为将电站内存储的电能提供给负载设备(例如，智能手机，平板电脑，电子阅读器，计算机，笔记本电脑，智能手表等)；另外，还包括交流(“AC”) 逆变器端口(例如，具有110V插座端口等)，直流(“DC”)输入和/或输出，USB端口，12V汽车端口，12V电源插头端口(例如Anderson Powerpole等)，充电端口(例如，太阳能电池板充电端口，发电机充电端口，电源充电端口，电源插座充电端口等)。
进一步地，所述第一逆变器和/或所述第二逆变器还分别独立配置有与之相连接的第三电池包，所述第三电池包设置有一个或多个，并与所述第一电池包并联组合连接，共同输出放电供逆变器电能使用。
进一步地，所述第三电池包包括内置电池包和/或外置电池包，其相互并联接入；且所述监测单元还适于识别监测所述第三电池包的电压，所述控制单元根据监测电压控制所述第一电池包和所述第三电池包放电步骤，以避免相互并联的所述第一电池包和所述第三电池包互充。
进一步地，所述放电步骤包括所述第一电池包和所述第三电池包中高电压的电池包先放电，直到与相互并联的其他电池包的电压一致时开始同时放电；
或；所述放电步骤包括所述控制单元断开所述第一电池包和所述第三电池包中低电压的电池包的充电路径，低电压的电池包与其他电池包共同放电。
该技术方案将电池包并联管理模块应用于组合式储能电站，一方面其具有电池包并联管理模块所有的有益效果，在此不再赘述；另一方面，该电池包并联管理模块与逆变器自带的电池包结合使用，能够有效延长储能电站的放电时间，而且，逆变器与逆变器之间相互并联以使二者的交流电压并联输出，还可以增大储能电站的输出功率，满足大功率使用要求。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种电池包并联管理模块，其特征在于，包括：
模块主体和设置于所述模块主体上的至少一个插槽，以及第一电池包；所述第一电池包以装拆自如的方式与所述插槽配置连接；
所述模块主体包括控制单元和监测单元，所述监测单元适于识别监测所述第一电池包的电压，所述控制单元根据监测电压控制所述第一电池包放电步骤，以避免相互并联的所述第一电池包互充。
2.根据权利要求1所述的电池包并联管理模块，其特征在于：所述放电步骤包括高电压的第一电池包先放电，直到与相互并联的其他第一电池包的电压一致时开始同时放电；
或；
所述放电步骤包括所述控制单元断开低电压的第一电池包的充电路径，低电压的第一电池包与其他第一电池包共同放电。
3.根据权利要求1或2所述的电池包并联管理模块，其特征在于：所述第一电池包适于电动工具和/或电动园艺工具和/或动力移动作业机所共用。
4.一种储能电站，其特征在于，包括：
如权利要求1-3所述的电池包并联管理模块；
逆变器，以及适于连接所述逆变器并作供电用的一个或多个第二电池包，所述第二电池包与所述第一电池包并联组合连接，共同输出放电供所述逆变器电能使用。
5.根据权利要求4所述的储能电站，其特征在于：所述第二电池包包括内置电池包和/或外置电池包，其相互并联接入；且所述监测单元还适于识别监测所述第二电池包的电压，所述控制单元根据监测电压控制所述第一电池包和所述第二电池包放电步骤，以避免相互并联的所述第一电池包和所述第二电池包互充。
6.根据权利要求5所述的组合式储能电站，其特征在于：所述放电步骤包括所述第一电池包和所述第二电池包中高电压的电池包先放电，直到与相互并联的其他电池包的电压一致时开始同时放电；
或；
所述放电步骤包括所述控制单元断开所述第一电池包和所述第二电池包中低电压的电池包的充电路径，低电压的电池包与其他电池包共同放电。
7.一种组合式储能电站，其特征在于，包括：
如权利要求1-3所述的电池包并联管理模块；
第一逆变器和第二逆变器；
所述电池包并联管理模块适于分别连接所述第一逆变器和所述第二逆变器作供电用，且所述第一逆变器和所述第二逆变器的的电能输出端适于并联以使二者的交流电压并联输出。
8.根据权利要求7所述的组合式储能电站，其特征在于：所述第一逆变器和/或所述第二逆变器还分别独立配置有与之相连接的第三电池包，所述第三电池包设置有一个或多个，并与所述第一电池包并联组合连接，共同输出放电供逆变器电能使用。
9.根据权利要求8所述的组合式储能电站，其特征在于：所述第三电池包包括内置电池包和/或外置电池包，其相互并联接入；且所述监测单元还适于识别监测所述第三电池包的电压，所述控制单元根据监测电压控制所述第一电池包和所述第三电池包放电步骤，以避免相互并联的所述第一电池包和所述第三电池包互充。
10.根据权利要求9所述的组合式储能电站，其特征在于：所述放电步骤包括所述第一电池包和所述第三电池包中高电压的电池包先放电，直到与相互并联的其他电池包的电压一致时开始同时放电；
或；
所述放电步骤包括所述控制单元断开所述第一电池包和所述第三电池包中低电压的电池包的充电路径，低电压的电池包与其他电池包共同放电。
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