CN214607166U - 一种具有均衡电路结构的共享式储能*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于汽车充电领域，具体公开了一种具有均衡电路结构的共享式储能***，包括储能单元和给储能单元充电的充电装置，储能单元包括多个电池组，多个电池组和充电单元均连接到一根共享直流母线上，电池组的正极与所述直流母线的正极连接，所述电池组的负极与所述直流母线的负极连接，所述充电装置包括多个充电单元，所述充电单元与所述共享直流母线之间设有开关；所述电池组中包含多个串联的电池单体，每个所述电池单体上并联有MOS管，相邻两个所述MOS管之间设有一个共享线圈绕组。本实用新型电池组可以任意扩容且接线简单，充电单元可以为所有的电池组充电，避免充电单元闲置，电池组中具有均衡电路结构，保证电池组的可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及汽车充电领域，特别是涉及一种具有均衡电路结构的共享式储能***。
背景技术
储能堆内电池组数量和充电模块数量较多，为了提高储能效率，需要分组同时充电。
目前市场上采取每个充电模块分配一个电池组的方式，如图3所示，电池组的数量和充电模块数量相同，且电压和电流要匹配，扩容时需要增加相同数量的电池组和充电模块，在电池组容量需要的充电功率小于充电模块提供的充电功率时，会造成资源浪费；另外，当其中一个模块给自己的电池组快充满的时候，输出的功率会大幅降低，剩余的充电功率不能分配给其他电池组，充电模块不能发挥最大充电功率；此外，电池单体由于电池内阻、容量、外界环境等因素的不同，在实际使用时会处于不均衡的状态，电池间不均衡会由于“短板效应”导致电池组的实际使用容量低于设计值，部分电池还可能出现过充电或过放电的情况，影响电池的使用特性，降低使用寿命，从而对整个储能堆的运行造成影响。
实用新型内容
本实用新型主要提供一种具有均衡电路结构的共享式储能***，能够解决现有技术中充电模块不能发挥最大充电功率、不方便扩容以及电池间不均衡的问题。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种具有均衡电路结构的共享式储能***。
具体地，一种具有均衡电路结构的共享式储能***，包括储能单元1和给所述储能单元1充电的充电装置2，所述储能单元1包括多个电池组，所述多个电池组和充电装置2均连接到一根共享直流母线3上，所述电池组的正极与所述共享直流母线3的正极连接，所述电池组的负极与所述共享直流母线3的负极连接，所述充电装置2包括多个充电单元，所述充电单元与所述共享直流母线3之间设有开关；
所述电池组中包含多个串联的电池单体，每个所述电池单体上并联有MOS管，相邻两个所述MOS管之间设有一个共享线圈绕组。
优选地，一种具有均衡电路结构的共享式储能***，所述储能单元1还包括电池组控制器11、对应多个电池组设置的多个检测单元，所述电池组控制器11分别与所述多个检测单元控制连接。
优选地，一种具有均衡电路结构的共享式储能***，所述电池组与共享直流母线3之间连接有双向直流变换器12，所述检测单元包括设置在电池组与所述双向直流变换器12之间的前端检测单元13和设置在双向直流变换器12与共享直流母线3之间的后端检测单元14，所述电池组控制器11分别与所述前端检测单元13、双向直流变换器12和后端检测单元14控制连接。
优选地，一种具有均衡电路结构的共享式储能***，所述***还包括置于储能堆内的主控制器，所述主控制器通过CNA总线与所述电池组控制器11连接。
优选地，一种具有均衡电路结构的共享式储能***，所述储能单元1中设置有温度检测单元，所述电池组控制器11与所述温度检测单元控制连接。
优选地，一种具有均衡电路结构的共享式储能***，所述前端检测单元13和后端检测单元14均包括电压传感器和电流传感器。
优选地，一种具有均衡电路结构的共享式储能***，所述充电单元包括充电电路22和总继电器21，所述充电电路22与所述总继电器21并联，所述充电电路22包括串联的充电继电器221和充电电阻222。
优选地，一种具有均衡电路结构的共享式储能***，所述电池单体的数量为偶数。
优选地，一种具有均衡电路结构的共享式储能***，所述多个电池组之间铰接在一起。
优选地，一种具有均衡电路结构的共享式储能***，所述多个电池组置于可移动壳体中。
本实用新型的有益效果是：(1)区别于现有技术的情况，本实用新型多个电池组和充电装置2均连接到一根共享直流母线3上，所述电池组的负极与所所述充电装置2包括多个充电单元，所述充电单元与所述共享直流母线3之间设有开关，采用所有电池组、充电单元共用一条直流母线的方式，电池组可以任意扩容，扩容时直接接线到共享直流母线3上，接线简单方便；且充电充电单元和电池组数量不需要相同；该方案电池组电压和电流范围和充电桩需要的一致，充电单元停电时，储能单元1可以通过共享直流母线直接向车端充电，不需要经过充电单元转换处理；该方案充电单元可以保持一直满功率运行，直到所有电池充满为止，避免充电模块功率闲置；所述电池组中包含多个串联的电池单体，每个所述电池单体上并联有MOS管，相邻两个所述MOS管之间设有一个共享线圈绕组，可以实现电池单体到电池单体的均衡，提高储能***的可靠性；(2)电池组与共享直流母线3之间连接有双向直流变换器12，通过双向直流变换器1实现控制电池组的充/放电；(3)多个电池组之间铰接在一起且置于可移动壳体中方便拆卸以及共享给其他车辆使用。
附图说明
图1是本实用新型一种具有均衡电路结构的共享式储能结构示意图；
图2是一种具有均衡电路结构的共享式储能***中电池组的结构示意图；
图3是现有的独立式电源储能结构示意图；
图4是带有控制器以及检测单元的一种具有均衡电路结构的共享式储能结构示意图；
图5是本实用新型充电单元的结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案和有益效果更加清楚和完整，以下实施例结合附图对本实用新型作进一步地阐述。
实施例1
在一示例性实施例中，提供一种具有均衡电路结构的共享式储能***。如图1所示，一种具有均衡电路结构的共享式储能***，包括储能单元1和给所述储能单元1充电的充电装置2，所述储能单元1包括多个电池组，所述多个电池组和充电装置2均连接到一根共享直流母线3上，所述电池组的正极与所述共享直流母线3的正极连接，所述电池组的负极与所述共享直流母线3的负极连接，所述充电装置2包括多个充电单元，所述充电单元与所述共享直流母线3之间设有开关；
如图2所示，所述电池组中包含多个串联的电池单体，每个所述电池单体上并联有MOS管，相邻两个所述MOS管之间设有一个共享线圈绕组。
进一步地，一种具有均衡电路结构的共享式储能***，所述储能单元1还包括电池组控制器11、对应多个电池组设置的多个检测单元，所述电池组控制器11分别与所述多个检测单元控制连接。
该装置的原理是：改变以往的接线方式，将所有的电池组和充电单元均连接到一根共享直流母线3上，当对电池组充电时，充电单元与所述共享直流母线3之间设有开关，闭合开关，充电单元通过共享直流母线3向电池组充电，断开开关，相应的充电单元停止供电，由于电池组和充电单元均连接到一根共享直流母线3上，每一个充电单元均可以向所有的电池组进行供电，实际使用时，可以根据需求开启充电单元的个数。此外，充电桩也直接连接到共享直流母线3上，电池组电压和电流范围和充电桩需要的一致，当所有的充电单元停电时，此时电池组可以进行放电，直接通过共享直流母线3给车端供电。
本实用新型的均衡原理为：如图2所示，每个电池组中包括4个电池单体，分别为电池单体c1、电池单体c2、电池单体c3和电池单体c4，电池单体c1、电池单体c2、电池单体c3和电池单体c4上均并联有MOS管，相邻两个所述MOS管之间设有一个共享线圈绕组。所述的MOS管有P沟道MOS管和N沟道MOS管，电池单体c1和电池单体c3对应的采用P沟道的MOS管，而电池单体c2和电池单体c4应采用N沟道的MOS管，电池单体c1和电池单体c2之间共用线圈绕组L1，电池单体c3和电池单体c4之间共用线圈绕组L2，线圈绕组L1和线圈绕组L2耦合在一起，在两个相邻的电池单体间进行均衡时，共享线圈绕组与两个需要均衡的相邻电池单体共同构成一个双向升压-降压电路；在不相邻的电池单体间进行均衡时，共享线圈绕组与两个需要均衡的电池单体共同形成一个双向反激电路。由此对电磁组之间的电池单体进行均衡。
进一步地，一种具有均衡电路结构的共享式储能***，所述电池单体的数量为偶数，该实施例中选用4个，也可为其他的偶数个。
进一步地，一种具有均衡电路结构的共享式储能***，所述多个电池组之间铰接在一起。
进一步地，一种具有均衡电路结构的共享式储能***，所述多个电池组置于可移动壳体中。多个电池组之间铰接在一起且置于可移动壳体中方便拆卸以及共享给其他车辆使用。
实施例2
在实施例1的基础上，提供一种具有均衡电路结构的共享式储能***，如图4所示，所述电池组与共享直流母线3之间连接有双向直流变换器12，所述检测单元包括设置在电池组与所述双向直流变换器12之间的前端检测单元13和设置在双向直流变换器12与共享直流母线3之间的后端检测单元14，所述电池组控制器11分别与所述前端检测单元13、双向直流变换器12和后端检测单元14控制连接。
具体地，检测单元包括前端检测单元13和后端检测单元14，前端检测单元1用于采集电池组的状态监测数据，后端检测单元14用于采集双向直流变换器12的状态监测数据，前端检测单元13和后端检测单元14将数据信息传输给电池组控制器11，电池组控制器11通过控制双向直流变换器12来切换储能单元1的充/放电模式，电池组通过双向直流变换器12从共享直流母线3上获取电能或者输出电能到直流母线上。
进一步地，一种具有均衡电路结构的共享式储能***，所述***还包括置于储能堆内的主控制器，所述主控制器通过CNA总线与所述电池组控制器11连接。通过主控制器与电池组控制器11之间进行通信，方便储能堆对电池组中的情况进行掌握和控制。
进一步地，一种具有均衡电路结构的共享式储能***，所述储能单元1中设置有温度检测单元，所述电池组控制器11与所述温度检测单元控制连接。
进一步地，一种具有均衡电路结构的共享式储能***，所述前端检测单元13和后端检测单元14均包括电压传感器和电流传感器。
进一步地，如图5所示，一种具有均衡电路结构的共享式储能***，所述充电单元包括充电电路22和总继电器21，所述充电电路22与所述总继电器21并联，所述充电电路22包括串联的充电继电器221和充电电阻222。
充电电阻222是在储能堆高压上电初期对电池进行缓慢充电的电阻，如果没有充电电阻222，充电电流过大会击穿电容，高压电直接加在电容上，相当于瞬间短路，过大的短路电流会损坏高压电气元件，所以，设计回路时增加充电电阻222确保电路安全。
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种具有均衡电路结构的共享式储能***，包括储能单元(1)和给所述储能单元(1)充电的充电装置(2)，其特征在于：
所述储能单元(1)包括多个电池组，所述多个电池组和充电装置(2)均连接到一根共享直流母线(3)上，所述电池组的正极与所述共享直流母线(3)的正极连接，所述电池组的负极与所述共享直流母线(3)的负极连接，所述充电装置(2)包括多个充电单元，所述充电单元与所述共享直流母线(3)之间设有开关；
所述电池组中包含多个串联的电池单体，每个所述电池单体上并联有MOS管，相邻两个所述MOS管之间设有一个共享线圈绕组。
2.根据权利要求1所述的一种具有均衡电路结构的共享式储能***，其特征在于：所述储能单元(1)还包括电池组控制器(11)、对应多个电池组设置的多个检测单元，所述电池组控制器(11)分别与所述多个检测单元控制连接。
3.根据权利要求2所述的一种具有均衡电路结构的共享式储能***，其特征在于：所述电池组与共享直流母线(3)之间连接有双向直流变换器(12)，所述检测单元包括设置在电池组与所述双向直流变换器(12)之间的前端检测单元(13)和设置在双向直流变换器(12)与共享直流母线(3)之间的后端检测单元(14)，所述电池组控制器(11)分别与所述前端检测单元(13)、双向直流变换器(12)和后端检测单元(14)控制连接。
4.根据权利要求3所述的一种具有均衡电路结构的共享式储能***，其特征在于：所述***还包括置于储能堆的主控制器，所述主控制器通过CNA总线与所述电池组控制器(11)连接。
5.根据权利要求2所述的一种具有均衡电路结构的共享式储能***，其特征在于：所述储能单元(1)中设置有温度检测单元，所述电池组控制器(11)与所述温度检测单元控制连接。
6.根据权利要求3所述的一种具有均衡电路结构的共享式储能***，其特征在于：所述前端检测单元(13)和后端检测单元(14)均包括电压传感器和电流传感器。
7.根据权利要求1所述的一种具有均衡电路结构的共享式储能***，其特征在于：所述充电单元包括充电电路(22)和总继电器(21)，所述充电电路(22)与所述总继电器(21)并联，所述充电电路(22)包括串联的充电继电器(221)和充电电阻(222)。
8.根据权利要求1所述的一种具有均衡电路结构的共享式储能***，其特征在于：所述电池单体的数量为偶数。
9.根据权利要求1所述的一种具有均衡电路结构的共享式储能***，其特征在于：所述多个电池组之间铰接在一起。
10.根据权利要求9所述的一种具有均衡电路结构的共享式储能***，其特征在于：所述多个电池组置于可移动壳体中。
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