一种储能电池充放电控制装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种储能电池充放电控制装置，包括Buck电路，电压电流采集电路，驱动电路，电子开关，温度采集电路，单片机和PWM输出电路，单片机计算所有电路采集而得的数据,最终通过输出PWM波至驱动电路来控制双Buck电路完成充电放电控制，双buck电路交替工作避免了系统不稳定性,大大提高了系统的可靠性，电子开关电路加入使装置实用更加安全。

Charging and discharging control device for energy storage battery

The utility model provides a battery charge and discharge control device for energy storage, including Buck circuit, voltage and current sampling circuit, drive circuit, electronic switch, temperature acquisition circuit, MCU and PWM output circuit, microcontroller circuit to calculate all the collected data, finally through the PWM wave output to the drive circuit to control circuit of double Buck charge discharge control circuit of double buck work alternately avoids system instability, greatly improve the reliability of the system, the electronic switch circuit with more safety and utility.

【技术实现步骤摘要】
一种储能电池充放电控制装置
本技术涉及电源电路控制领域，具体涉及一种储能电池充放电控制装置。
技术介绍
随着全球经济的增长、人口的增多，能源消耗速率越来越快。而化石类能源总量有限，难以满足未来人类日益庞大的能源需求。目前，世界各国已经将目光转向可再生能源，如风能、太阳能、潮汐能等，但这些新能源均受到气候变化、地理状况、及其他客观环境因素的影响，具有易变性。为了满足人们对能源的庞大稳定需求，也为了提高能源利用率，势必需要发展储能技术。目前储能主要是指电能的存储。由于电力系统存在峰谷差现象，在用电的高峰期，总电量可能无法同时满足工业用电和生活用电，将不得不进行拉闸限电，部分用户用电将受到影响；在用电的低谷期，必须关闭部分发电机，防止电量过剩。其中电池储能的核心主要是利用蓄电池优异的充放电功能，将富余的电能进行存储，在用电高峰期释放，维持电力生产与电力消耗的平衡，有效提高电能质量。在这一过程中，储能电池的充放电控制显得尤为重要，需保证将尽可能多的能源存入储能电池中，以延长所能持续输出电能的时间，同时需尽量减小电池在使用过程中形成的损耗，以延长所能使用的寿命周期。目前中国市场上的充电机仍旧是以最简单的恒流、恒压以及这两者各种组合的充电方式为主，这种充电机结构相对简单，但是并不符合储能电池的充放电特性，所以长期使用仍旧对储能电池的效率和寿命产生影响。比较成熟的接近蓄电池的马斯曲线的充电方法有三阶段充电控制方法，但也存在可靠性安全性差、耗能高等问题。
技术实现思路
针对上述问题，本技术提供了一种运行稳定可靠、能耗低、安全性高的储能电池充放电控制装置。为了实现上述目的，本技术提供了一种储能电池充放电控制装置，包括双Buck电路，电压电流采集电路，驱动电路，电子开关，温度采集电路，单片机和PWM输出电路；双Buck电路中的续流元件为N型M0SFET；充电电能经由双Buck电路控制并直接输出到储能电池端,完成对储能电池的充电,电子开关的控制对用电负载的放电。驱动电路负责控制双Buck的具体动作。电路输入端和输出端的电压电流采集电路用来实时采集当前系统的输入输出状态，温度采集电路用以采集当前工作环境下的温度情况；单片机计算所有电路采集而得的数据,最终通过输出PWM波至驱动电路来控制双Buck电路完成充电放电控制。单片机为8位STM8S105K4。电压电流采集电路中，电流信号采集选择霍尔电流传感器CS040GT，电压信号采集电路并联了电容值为0.1uF的电容。温度采集电路为热敏电阻。本技术的有益效果为：双buck电路交替工作避免单一电路长期持续工作时内部热量累积而造成的系统不稳定性。且电路在系统结构上构成了冗余,当其中一个电路在意外失效后,另一电路可继续运行,大大提高了系统的可靠性。电子开关电路加入使装置实用更加安全。附图说明图1储能电池充放电控制装置原理框图图2双Buck电路的结构图图3电压采集电路图4电子开关电路图5蓄能电池保护电路图6蓄能电池充放电控制装置工作流程图具体实施方式参见图1，储能电池充放电控制装置包括双Buck电路，电压电流采集电路，驱动电路，电子开关，温度采集电路，单片机和PWM输出电路；双Buck电路在整个电路系统中起到中间过渡的作用,充电电能经由双Buck电路控制并直接输出到储能电池端,完成对储能电池的充电,系统还通过对电子开关的控制来完成对用电负载的放电。驱动电路在系统中起到实施具体操作的作用,双Buck的具体控制环节均由驱动电路掌控。其次,电路中还有电路输入端和输出端的电压电流采集电路,用来实时采集当前系统的输入输出状态,以便于将此类信息反馈到控制核心部分,做下一步调整。电路中还配有温度采集电路,用以采集当前工作环境下的温度情况,并通过采集而得的温度数据来计算储能电池的荷电量补偿值,辅助充电策略的选择和更替。整个系统以单片机作为控制核心,所有采集而得的数据均反馈到此,并由这些数据来计算并实现最大功率点跟踪算法,最终通过输出PWM波至驱动电路来控制双Buck电路完成充电放电控制。储能电池的充放电控制装置选取意法半导体公司的8位单片机STM8S105K4作为充电模块的微控制器芯片。STM8S105K4内部集成了16KB的flash，2K字节的RAM，25个GPIO口，外部中断引脚多达23个，有TIM1、TIM2、TIM3、TIM4共4个定时器和8个PWM输出通道，A/D转换通道7个，并有1024字节的EEPROM。STM8S105K强大的功能可完全胜任系统的要求。作为整个充放电控制器的控制核心,单片机所实现的功能包括多个方面,如储能电池的充电保护、防电保护、充电电源的连接、断开、充电电路和放电电路的切换、环境温度的采集、储能电池荷电量量(SOC)的计算、温度漂移对储能电池的影响、充电控制策略的选择等。参见图2，为解决现有电路中存在的电路损耗问题,使用了双Buck电路作为充放电电路,并使用N型M0SFET代替传统Buck电路中的续流二极管以减小电路续流过程中的功率损耗。双buck电路交替工作避免单一电路长期持续工作时内部热量累积而造成的系统不稳定性。且电路在系统结构上构成了冗余,当其中一个电路在意外失效后,另一电路可继续运行,大大提高了系统的可靠性。电流信号采集选择霍尔电流传感器CS040GT,由于AD转换芯片AD7656允许输入的电压范围为±5V,故要求霍尔传感器将电流转换后得到电压信号小于±5V。输出电压信号Vout被送往单片机处理。在储能电池充放电过程中需要对储能电池的电压进行高精度的测量，为防止偶然的高频噪声进入控制芯片,采集电路还并联了电容值为0.1uF的电容,起到滤除高频噪声的作用，电路图如图3所示。采集温度信号是为了判断储能电池实时工作状态和储能电池的性能。在本技术中温度采样相对简单，采用高精度热敏电阻对储能电池的温度进行采集。为了防止储能电池的过充和反向放电，需断开充电电路。此时需要对装置中的电子开关进行操作，断开整个充电电路，设计的电子开关电路如图4蓄能电池的安全使用对于系统的重要性不言而喻，因此需设计蓄能电池保护电路，确保在安装过程中偶然发生的反接错误不会对储能电池产生影响，所设计的防反接电路如图5所示。蓄能电池充放电控制装置工作流程图参见图6，储能电池充放电控制装置一旦开机便立即进入系统初始化阶段，在运行过程中所需要用到的所有输入输出模块按运行要求调试完成之后系统进入工作模式选择阶段。在此阶段，系统首先对当前的储能电池输入环境进行检查，以确定是否开启充电回路，若开启充电回路，选择哪种充电方式给电池充电(三阶段充电策略需根据储能电池荷电量(SOC)以确定具体实施的充电方式，若当前条件不能进行充电，则进入放电判断环节，再依据储能电池的荷电量状态来决定是否进行放电控制。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种储能电池充放电控制装置，其特征在于：包括双Buck电路，电压电流采集电路，驱动电路，电子开关，温度采集电路，单片机和PWM输出电路；充电电能经由双Buck电路控制并直接输出到储能电池端,完成对储能电池的充电,双Buck电路中的续流元件为N型M0SFET；电子开关控制对用电负载的放电；驱动电路负责控制双Buck的具体动作；电路输入端和输出端的电压电流采集电路用来实时采集当前的输入输出状态，温度采集电路用以采集当前工作环境下的温度情况；单片机计算所有电路采集而得的数据,最终通过输出PWM波至驱动电路来控制双Buck电路完成充电放电控制。

【技术特征摘要】
1.一种储能电池充放电控制装置，其特征在于：包括双Buck电路，电压电流采集电路，驱动电路，电子开关，温度采集电路，单片机和PWM输出电路；充电电能经由双Buck电路控制并直接输出到储能电池端,完成对储能电池的充电,双Buck电路中的续流元件为N型M0SFET；电子开关控制对用电负载的放电；驱动电路负责控制双Buck的具体动作；电路输入端和输出端的电压电流采集电路用来实时采集当前的输入输出状态，温度采集电路用以采集当前工作环境下的温度情况；单片机计算所有电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵盟，韩涛，李楠，康伟德，刘波，赵鑫，
申请(专利权)人：邵盟，
类型：新型
国别省市：内蒙古,15