CN221227167U - 一种基于新能源汽车便携储能的混合充放电*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种基于新能源汽车便携储能的混合充放电***。包括监控模块、第一信号处理模块、第二信号处理模块、新能源汽车、电池组、DC‑DC变换电路、双向DC‑AC变换器、用于衔接负载的负载接口、用于衔接市电的市电接口和用于实现“超级PV”充电的PV组件。本实用新型可实现市电给新能源汽车充电、市电给电池组充电、超级PV充电模式、新能源汽车向交流负载放电、电池组向交流负载放电、电池组向新能源汽车充电、新能源汽车向电池组充电以及市电向交流负载端供电，实现以单个便携储能装置来实现多种模式下的混合充放电。

Description

一种基于新能源汽车便携储能的混合充放电***

技术领域

本实用新型涉及混合充放电技术领域，尤其是一种基于新能源汽车便携储能的混合充放电***。

背景技术

众所周知，便捷储能装置也叫便捷式移动电源，是一种以充放电为一体的户外供电单元，针对户外电能使用，以及户外设备应急供电进行使用，如户外灯具等一些负载供电，又或者是汽车应急供电等等。其依靠自身的可携带的便捷性，深受广大用户的追捧。

但是，当前业内的便携储能装置功能单一，普遍不具备给新能源汽车放电的功能，没法利用上新能源汽车上几十KWh的电量来做户外和应急使用；以及现有便携储能装置还没法实现新能源汽车直流充电桩的功能。

实用新型内容

针对上述现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种基于新能源汽车便携储能的混合充放电***。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种基于新能源汽车便携储能的混合充放电***，包括监控模块、第一信号处理模块、第二信号处理模块、新能源汽车、电池组、DC-DC变换电路、双向DC-AC变换器、用于衔接负载的负载接口、用于衔接市电的市电接口和用于实现“超级PV”充电的PV组件；

所述监控模块通过CAN总线与新能源汽车连接，所述DC-DC变换电路为至少三个端口，所述DC-DC变换电路的端口分别与新能源汽车的电池接口、电池组和双向DC-AC变换器连接，所述双向DC-AC变换器的另一端连接有EMI滤波模块，所述DC-DC变换电路与新能源汽车之间连接有第一开关，所述DC-DC变换电路与电池组之间连接有第二开关，所述EMI滤波模块通过第三开关与市电接口连接，所述EMI滤波模块通过第四开关与负载接口连接，所述EMI滤波模块通过第五开关与PV组件连接，所述监控模块与第一开关和第二开关的控制端连接，并通过监控模块控制第一开关和第二开关的开与关，所述监控模块所述第二信号处理模块分别与第三开关、第四开关和第五开关的控制端连接，并通过第二信号处理模块控制第三开关、第四开关和第五开关的开与关；

所述监控模块通过RS485电路与第一信号处理模块连接，所述第一信号处理模块与第二信号处理模块之间依靠SCI通信电路连接，所述第一信号处理模块与第二信号处理模块均连接驱动电路，所述第一信号处理模块通过驱动电路与DC-DC变换电路连接，所述第二信号处理模块通过驱动电路与双向DC-AC变换器连接。

优选地，所述监控模块为MCU芯片，所述第一信号处理模块与第二信号处理模块为DSP处理器。

优选地，所述第一信号处理模块连接有第一采样电路，所述第二信号处理模块连接有第二采样电路，所述第一采样电路采集DC-DC变换电路各处的电压、电流数值并将数值反馈给第一信号处理模块，所述第二采样电路采集负载接口、市电接口和PV组件处的电压、电流数值并将数值反馈给第二信号处理模块。

优选地，所述监控模块连接有显示屏。

优选地，所述DC-DC变换电路包括变压器和用于形成至少三个端口的端口电路，所述端口电路中设置有开关管，依靠所述开关管控制该端口电路的通断，所述开关管与第一信号处理模块的驱动电路连接，并依靠驱动电路控制各个开关管的通断。

由于采用了上述方案，本实用新型可实现市电给新能源汽车充电、市电给电池组充电、超级PV充电模式、新能源汽车向交流负载放电、电池组向交流负载放电、电池组向新能源汽车充电、新能源汽车向电池组充电以及市电向交流负载端供电，实现以单个便携储能装置来实现多种模式下的混合充放电。

附图说明

图1是本实用新型实施例的结构原理示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，本实施例提供的一种基于新能源汽车便携储能的混合充放电***，包括监控模块、第一信号处理模块、第二信号处理模块、新能源汽车、电池组、DC-DC变换电路、双向DC-AC变换器、用于衔接负载的负载接口、用于衔接市电的市电接口和用于实现“超级PV”充电的PV组件；

所述监控模块通过CAN总线与新能源汽车连接，所述DC-DC变换电路为至少三个端口，所述DC-DC变换电路的端口分别与新能源汽车的电池接口、电池组和双向DC-AC变换器连接，所述双向DC-AC变换器的另一端连接有EMI滤波模块，所述DC-DC变换电路与新能源汽车之间连接有第一开关，所述DC-DC变换电路与电池组之间连接有第二开关，所述EMI滤波模块通过第三开关与市电接口连接，所述EMI滤波模块通过第四开关与负载接口连接，所述EMI滤波模块通过第五开关与PV组件连接，所述监控模块与第一开关和第二开关的控制端连接，并通过监控模块控制第一开关和第二开关的开与关，所述监控模块所述第二信号处理模块分别与第三开关、第四开关和第五开关的控制端连接，并通过第二信号处理模块控制第三开关、第四开关和第五开关的开与关；

所述监控模块通过RS485电路与第一信号处理模块连接，所述第一信号处理模块与第二信号处理模块之间依靠SCI通信电路连接，所述第一信号处理模块与第二信号处理模块均连接驱动电路，所述第一信号处理模块通过驱动电路与DC-DC变换电路连接，所述第二信号处理模块通过驱动电路与双向DC-AC变换器连接。

其中，所述DC-DC变换电路可采用多种结构形式，只需满足可实现DC-DC变换以及具备至少三个端口传输，而对于具体电路结构，则可以采用但不限定于如图1所示的电路结构，而图1中，DC-DC变换电路包括变压器和用于形成至少三个端口的端口电路，所述端口电路中，其设置有开关管和对应的电容和电感，依靠所述开关管控制该端口电路的通断，所述开关管与第一信号处理模块的驱动电路连接，并依靠驱动电路控制各个开关管的通断。

进一步，所述监控模块为MCU芯片，所述第一信号处理模块与第二信号处理模块为DSP处理器。

进一步，所述第一信号处理模块连接有第一采样电路，所述第二信号处理模块连接有第二采样电路，所述第一采样电路采集DC-DC变换电路各处的电压、电流数值并将数值反馈给第一信号处理模块，所述第二采样电路采集负载接口、市电接口和PV组件处的电压、电流数值并将数值反馈给第二信号处理模块。

进一步，所述监控模块连接有显示屏。

本实施例主要存在多种混合充放电的模式，具体实现原理如下：

①、第一种为直流充电桩模式，即通过市电给新能源汽车充电模式：

监控模块监控端下发直流充电桩模式指令，且第三开关K3的市电接口接入有交流电压（如：220VAC@50Hz），第二信号处理模块14依靠第二采样电路检测到市电电压频率在要求范围时，第三开关K3的公共端切换到市电端，将市电送到EMI滤波模块2的EMI电路，经EMI滤波后送到双向DC-AC变换器1作AC-DC变换，同时具备APFC（有源功率因数校正）的功能，且在电容C4上建立一个稳定的直流母线电压；此母线电压（或能量）送到DC-DC变换电路进行DC-DC变换，将以合适的电压或能量传递到C1,C2两个电容的正负极（或相应的端口），因为处于直流充电桩模式，监控模块便控制开关第二开关K2断开，第一开关K1闭合，

所以DC-DC变换电路100的C2上的电压或能量不做功，即在空载状态；DC-DC变换电路100的C1上电压或能量经第一开关K1和相应的握手指令送到新能源汽车上给其充电，并将相应充电信息通过CAN总线5送给监控模块6作运算或逻辑处理后经显示屏7显示给用户。

②、电池组充电模式，即通过市电给电池组充电模式：

监控模块6下发直流充电桩模式指令，且第三开关K3的市电端口有一定的交流电压（如：220VAC@50Hz），第二信号处理模块14依靠第二采样电路检测到市电电压频率在要求范围时，第三开关K3的公共端切换到市电端，将市电送到EMI滤波模块2的EMI电路，经EMI滤波后送到双向DC-AC变换器1作AC-DC变换，同时具备APFC（有源功率因数校正）的功能，且在电容C4上建立一个稳定的直流母线电压；此母线电压（或能量）送到DC-DC变换电路100进行DC-DC变换，将以合适的电压或能量传递到C1,C2两个电容的正负极（或相应的端口），因为处于电池组充电模式，监控模块6控制开关第一开关K1断开，第二开关K2闭合，

所以DC-DC变换电路100的C1上的电压或能量不做功，即在空载状态；电容C2上电压或能量经第一开关K1和相应的握手指令送到电池组4上给其充电，并将相应充电信息通过CAN总线5送给监控模块6作运算或逻辑处理后经显示屏7显示给用户。

③、超级PV充电模式：

监控模块6下发超级PV充电模式指令，第二信号处理模块14检测到第五开关K5的PV组件（“超级PV”端口）存在需求电压或能量时，第二信号处理模块14先控制第四开关K4进入断开状态，再控制第三开关K3打到上端，与市电断开，最后再闭合第五开关K5（K5默认为断开状态），这样PV的能量即可传送到EMI滤波模块2；经EMI滤波后送到双向DC-AC变换器1作AC-DC变换，同时具备APFC（有源功率因数校正）的功能，且在DC-DC变换电路100的电容C4上建立一个稳定的直流母线电压；此母线电压（或能量）送到DC-DC变换电路100进行DC-DC变换，将以合适的电压或能量传递到C1,C2两个电容的正负极（或相应的端口），如选择给新能源汽车3充电，监控模块6控制第二开关K2断开，第一开关K1闭合，电容C2上的电压或能量不做功，即在空载状态；电容C1上电压或能量经第一开关K1和相应的握手指令送到新能源汽车上给其充电，并将相应充电信息通过CAN总线5送给监控模块6作运算或逻辑处理后经显示屏7显示给用户；如选择给电池组4充电，监控模块6控制第一开关K1断开，第二开关K2闭合，电容C1上的电压或能量不做功，即在空载状态；电容C2上电压或能量经第二开关K2和相应的握手指令送到电池组上给其充电，并将相应充电信息通过CAN总线5送给监控模块6作运算或逻辑处理后经显示屏7显示给用户。

④、新能源汽车向交流负载放电模式：

监控模块6下发新能源汽车向交流负载放电模式指令，同时监控模块6控制第一开关K1闭合，第二开关K2断开；

第二信号处理模块14控制第三开关K3打到上端，第四开关K4闭合，第五开关K5断开。在上述状态下，新能源汽车3上的电量经第一开关K1传送到电容C1正负极两端，也就将此电量送给DC-DC变换电路100做DC-DC变换，向其另外两个端口（C2,C4两端）传递能量，因第二开关K2断开电容C2上的电量或能量没法做功，即空载。电量或能量经电容C4两端传送给双向DC-AC变换器1做DC-AC变换，将直流高压电变换纯净的正弦波交流电，经EMI滤波模块2滤波后再经第三开关K3,第四开关K4传送给交流负载；并将相应放电信息通过SCI通信电路12，第一信号处理模块10，RS485电路8送给监控模块6作运算或逻辑处理后经显示屏7显示给用户。

⑤、电池组向交流负载放电模式：

监控模块6下发电池组向交流负载放电模式指令，同时监控模块6控制第二开关K2闭合，第一开关K1断开；第二信号处理模块14控制第三开关K3打到上端，第四开关K4闭合，第五开关K5断开。在上述状态下，电池组4的电量经第二开关K2传送到电容C2正负极两端，也就将此电量送给DC-DC变换电路100做DC-DC变换，向其另外两个端口（C1,C4两端）传递能量，因第一开关K1断开电容C1上的电量或能量没法做功，即空载。电量或能量电容C4两端传送给双向DC-AC变换器1做DC-AC变换，将直流高压电变换纯净的正弦波交流电，经EMI滤波模块2滤波后再经第三开关K3,第四开关K4传送给交流负载；并将相应放电信息通过SCI通信电路12，第一信号处理模块10，RS485电路8送给监控模块6作运算或逻辑处理后经显示屏7显示给用户。

⑥、电池组向新能源汽车充电模式：

监控模块6下发电池组向新能源汽车充电模式指令，同时监控模块6控制第一开关K1闭合，第二开关K2闭合；第二信号处理模块14控制第三开关K3打到上端，第四开关K4，第五开关K5断开。在上述状态下，电池组4的电量经第二开关K2传送到电容C2正负极两端，也就将此电量送给DC-DC变换电路100做DC-DC变换，向其另外两个端口（电容C1,电容C4两端）传递能量，因第四开关K4,第五开关K5断开电容C4上的电量或能量没法做功，即空载。电容C1上电压或能量经第一开关K1和相应的握手指令送到新能源汽车3上给其充电，并将相应充电信息通过CAN总线5（通信单元）送给监控模块6作运算或逻辑处理后经显示屏7显示给用户。

⑦、新能源汽车向电池组充电模式：

监控模块6下发新能源汽车向电池组充电模式指令，同时监控模块6控制第一开关K1闭合，第二开关K2闭合；第二信息处理模块14控制单元控制第三开关K3打到上端，第四开关K4，第五开关K5断开。在上述状态下，新能源汽车3的电量经第一开关K1传送到电容C1正负极两端，也就将此电量送给DC-DC变换电路100做DC-DC变换，向其另外两个端口（电容C2,电容C4两端）传递能量，因第四开关K4,第五开关K5断开电容C4上的电量或能量没法做功，即空载。电容C2上电压或能量经第二开关K2和相应的握手指令送到电池组4上给其充电，并将相应充电信息通过CAN总线5（通信单元）送给监控模块6作运算或逻辑处理后经显示屏7显示给用户。

⑧、UPS模式：

监控模块6下发UPS模式指令，即在上述模式①,②模式下第二信息处理模块14控制第四开关K4闭合，即可将市电送到交流负载端，当检测到市电掉电，第三开关K3会立即脱离市电状态，打到上端；同时新能源汽车3或电池组4的电量通过第一开关K1或第二开关K2向电容C1或电容C2传输能量，即将能量送给DC-DC变换电路100做DC-DC变换，向其另一个个端口（C4两端）传递能量，电量或能量经电容C4两端传送给双向DC-AC变换器1做DC-AC变换，将直流高压电变换纯净的正弦波交流电，经EMI滤波模块2滤波后再经第三开关K3,第四开关K4传送给交流负载；市电回复时，***会自动切换到市电供电状态；整个转换过程在10mS内完成，让交流负载上的敏感用电设备不会因UPS切换而掉电宕机。并将相应放电信息通过SCI通信电路12，第一信号处理模块10，RS485电路8送给监控模块6作运算或逻辑处理后经显示屏7显示给用户。

同样在上述④或⑤模式下，检测到新能源汽车或电池组电量不足，第二信号处理模块14会自动将第三开关K3打到下端让市电给交流负载供电；同时会运行①或②模式给新能源汽车或电池组充电。必要时***会自动切回④或⑤模式取新能源汽车或电池组上的能量给交流负载供电；整个转换过程在10mS内完成，让交流负载上的敏感用电设备不会因UPS切换而掉电荡机。并将相应放电信息通过SCI通信电路12，第一信号处理模块10，RS485电路8送给监控模块6作运算或逻辑处理后经显示屏7显示给用户。

以上仅为本实用新型的优选实施例，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 (5)

1.一种基于新能源汽车便携储能的混合充放电***，其特征在于：包括监控模块、第一信号处理模块、第二信号处理模块、新能源汽车、电池组、DC-DC变换电路、双向DC-AC变换器、用于衔接负载的负载接口、用于衔接市电的市电接口和用于实现“超级PV”充电的PV组件；

所述监控模块通过CAN总线与新能源汽车连接，所述DC-DC变换电路为至少三个端口，所述DC-DC变换电路的端口分别与新能源汽车的电池接口、电池组和双向DC-AC变换器连接，所述双向DC-AC变换器的另一端连接有EMI滤波模块，所述DC-DC变换电路与新能源汽车之间连接有第一开关，所述DC-DC变换电路与电池组之间连接有第二开关，所述EMI滤波模块通过第三开关与市电接口连接，所述EMI滤波模块通过第四开关与负载接口连接，所述EMI滤波模块通过第五开关与PV组件连接，所述监控模块与第一开关和第二开关的控制端连接，并通过监控模块控制第一开关和第二开关的开与关，所述监控模块所述第二信号处理模块分别与第三开关、第四开关和第五开关的控制端连接，并通过第二信号处理模块控制第三开关、第四开关和第五开关的开与关；

所述监控模块通过RS485电路与第一信号处理模块连接，所述第一信号处理模块与第二信号处理模块之间依靠SCI通信电路连接，所述第一信号处理模块与第二信号处理模块均连接驱动电路，所述第一信号处理模块通过驱动电路与DC-DC变换电路连接，所述第二信号处理模块通过驱动电路与双向DC-AC变换器连接。

2.如权利要求1所述的一种基于新能源汽车便携储能的混合充放电***，其特征在于：所述监控模块为MCU芯片，所述第一信号处理模块与第二信号处理模块为DSP处理器。

3.如权利要求2所述的一种基于新能源汽车便携储能的混合充放电***，其特征在于：所述第一信号处理模块连接有第一采样电路，所述第二信号处理模块连接有第二采样电路，所述第一采样电路采集DC-DC变换电路各处的电压、电流数值并将数值反馈给第一信号处理模块，所述第二采样电路采集负载接口、市电接口和PV组件处的电压、电流数值并将数值反馈给第二信号处理模块。

4.如权利要求3所述的一种基于新能源汽车便携储能的混合充放电***，其特征在于：所述监控模块连接有显示屏。

5.如权利要求4所述的一种基于新能源汽车便携储能的混合充放电***，其特征在于：所述DC-DC变换电路包括变压器和用于形成至少三个端口的端口电路，所述端口电路中设置有开关管，依靠所述开关管控制该端口电路的通断，所述开关管与第一信号处理模块的驱动电路连接，并依靠驱动电路控制各个开关管的通断。