微电网储能系统用电池组均衡监测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及微电网储能系统用电池组均衡监测技术领域，具体涉及一种微电网储能系统用电池组均衡监测装置及方法，装置包括功率电源模块、控制电源模块、均衡主动监测模块和主控制模块，所述功率电源模块输入端连接主控制模块，功率电源输出端分别为控制电源模块和均衡主动监测模块供电，所述均衡主动监测模块包括多组均衡控制模块、均衡执行模块和主动监测模块，所述主控制模块通过均衡控制模块连接至各均衡执行模块控制端，直流均衡电源通过均衡执行模块执行端连接至电池单体，电池单体同时通过主动监测模块连接至主控制模块。本发明专利技术具备主动监测功能、成本低、兼容性好、稳定性高，能够实现电池组内各单体电池的有效均衡。

【技术实现步骤摘要】
微电网储能系统用电池组均衡监测装置及方法
本专利技术涉及微电网储能系统用电池组均衡监测
，具体涉及一种微电网储能系统用电池组均衡监测装置及方法。
技术介绍
电池组内包含多组单体电池，作为微电网储能系统主要能量来源，其在使用时多采用串并联的方式进行连接，由于客观存在的单体电池性能差异，导致其在长时间输出能量时，必然出现各单体容量不一致的情况，长时间使用势必缩短电池组整体使用寿命，增加储能系统维护成本，因而必须加装电池组均衡系统，而电池组均衡系统的准确动作离不开前端的微电网储能系统用电池组均衡监测装置。在实现本专利技术过程中，专利技术人发现现有技术中至少存在以下缺陷：1、电池组均衡监测功能不完善，均衡系统前端装置采用被动监测的模式，容易导致电池组均衡系统出现误判断，达不到有效均衡的效果或产生安全隐患；2、电池组均衡系统的前端均衡监测装置成本高，且稳定性、兼容性差。经分析发现，出现上述问题的主要原因是：1、技术手段不足，难以实现电池组均衡系统前端装置的主动监测功能；2、大都采用国外技术成熟的锂电池组均衡监测集成模块，采购成本高，变通性差，对于单体电池高于5V的个体难以实现主动监测。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于：提供一种微电网储能系统用电池组均衡监测装置及方法，具备主动监测功能、成本低、兼容性好、稳定性高，能够实现电池组内各单体电池的有效均衡。本专利技术为解决其技术问题所采用的技术方案为：所述微电网储能系统用电池组均衡监测装置，包括功率电源模块、控制电源模块、均衡主动监测模块和主控制模块，所述功率电源模块输入端连接主控制模块，功率电源输出端分别为控制电源模块和均衡主动监测模块供电，所述均衡主动监测模块包括均衡控制模块、均衡执行模块和主动监测模块，所述均衡执行模块个数与电池组内电池单体的个数相匹配，所述主控制模块通过均衡控制模块连接至各均衡执行模块控制端，直流均衡电源正、负极通过均衡执行模块执行端连接至对应电池单体的正负极，对应电池单体的正负极同时连接至主动监测模块的电压信号输出端，主动监测模块的电压信号输出端连接至主控制模块，主控制模块连接至主动监测模块控制端。使用时，主控制模块向主动监测模块发送电池单体识别命令，由主动监测模块采集相应电池单体的电压信号并通过电压信号输出端将采集的数据发送至主控制模块，主控制模块根据接收到的数值大小判断是否需要执行均衡动作，如果需要，主控制模块向均衡控制模块发送执行均衡动作的指令，由均衡控制模块选通需要执行均衡动作的电池单体，均衡执行模块执行端连通直流均衡电源和对应的电池单体进行均衡操作，均衡操作执行一定时间，主控制模块判断是否已到达均衡执行预设时间(一般为2-5分钟)，以判断其是否需要继续执行均衡操作，如果需要，则继续执行，如果不需要，切断直流均衡电源与当前电池单体的连接，继续进行其他电池单体的监测及均衡操作。其中，优选方案为：所述功率电源模块包括接线端子J1、电源隔离模块DCDC1-DCDC2、光电耦合器P1、稳压二极管W1-W2、功率开关管Q1和三极管Q2，三极管Q2的基极与主控制模块任一I/O端口相连，三极管Q2的集电极连接光电耦合器P1输入端发光管的负极侧，光电耦合器P1输入端发光管的正极侧通过电阻R5连接3.3V电源正极，三极管Q2的发射极连接3.3V电源负极，光电耦合器P1输出端的正负极分别连接至网络标号KG和网络标号DS，接线端子J1分别与保险丝F1和二极管D1的正极端相连，二极管D1的负极端连接12V电源正极，保险丝F1分别与二极管D2和二极管D3的负极端相连，二极管D3的负极端与二极管D4的正极端相连，二极管D2和二极管D3的正极端均连接12V电源负极，二极管D4的负极端与二极管D5的正极端相连，二极管D5的负极端分别与电容C1的正极端和功率开关管Q1的漏极相连，电容C1的负极端连接12V电源负极，功率开关管Q1的漏极与基极之间并联电阻R1，电源隔离模块DCDC1和电源隔离模块DCDC2的输入正极端均与功率开关管Q1的源极相连，电源隔离模块DCDC1的输入正极端和负极端并联电容C2，电容C2的负极端12V电源正极，电源隔离模块DCDC1的输出正极端和负极端依次并联有电容C3、电容C6和稳压二极管W1，稳压二极管W1的负极端接网络标号485VCC+，稳压二极管W1的正极端接网络标号485GND，电源隔离模块DCDC2的输入负极端连接12V电源负极，电源隔离模块DCDC2的输出正极端和负极端依次并联有电容C4、电容C5和稳压二极管W2，稳压二极管W2的负极端连接5V电源正极，稳压二极管W2的正极端连接5V电源负极。功率电源模块主要采用常规电子器件，电路成本低、可靠性高，通过光电耦合器P1实现对功率开关管Q1的隔离开关控制，进而实时控制电源隔离模块DCDC1、DCDC2的系统供电响应速度，克服了现有技术中均衡系统电源供电稳定性差的不足，同时设置稳压二极管W1-W2，进一步保证了均衡系统供电的安全性，增强了电源输出的可靠性。所述控制电源模块包括三端稳压器V1-V2和电源隔离模块DCDC3，电源隔离模块DCDC3的输入正极端和负极端并联电容C7，电源隔离模块DCDC3的输出正极端和负极端依次并联有电容C8和电容C9，电源隔离模块DCDC3的输出正极端与三端稳压器V1的输入端相连，电源隔离模块DCDC3的输出负极端与3.3V电源负极相连，三端稳压器V1的输出端与3.3V电源正极相连，三端稳压器V1的输出端与参考端之间并联有电阻R6，三端稳压器V1的参考端与三端稳压器V2的阴极相连，电容C10与电阻R7串联后并联在三端稳压器V1的输出端和参考端之间，三端稳压器V2的阳极与3.3V电源负极相连，电阻R7与电阻R8串联后并联在3.3V电源正、负极之间，三端稳压器V2的参考极连接在电阻R7与电阻R8之间，3.3V电源正、负极之间还依次并联有电容C11和电容C12，确保了控制电源的精度和可靠性，为主控制模块的可靠和准确动作提供保障。所述均衡执行模块包括三极管Q3，稳压二极管W3，继电器K1，接线端子J2-J3，三极管Q3的基极与均衡执行模块控制端相连，均衡执行模块控制端连接主控制模块，三极管Q3的集电极分别与稳压二极管W3的正极端和继电器K1线圈控制输入负极端相连，继电器K1线圈控制输入正极端和稳压二极管W3的负极端分别与12V电源正极相连，电阻R9和发光二极管LED1串联后并联在继电器K1线圈控制侧的两端，直流均衡电源负极DC-通过继电器K1功率端串联自恢复保险丝F2和电池单体负极，电池单体负极与接线端子J2相连，直流均衡电源负极DC-和直流均衡电源正极DC+并联二极管D6，二极管D6的负极端与电池单体正极相连，电池单体正极与接线端子J3相连，每块单体电池对应设置一组均衡执行模块，实现对不同单体电压的主动监测，兼容性强、安全可靠、控制响应及时简单。所述均衡控制模块包括光电耦合器P2和译码器U3，译码器U3的输入端均与主控制模块的I/O端口相连，译码器U3的I/O端口连接至光电耦合器P2发光侧的输出端，光电耦合器P2发光侧的输入端与5V电源正极相连，光电耦合器P2受光侧的输入端与12V电源正极相连，光电耦合器P2受光侧的输出端与均衡执行模块控制端相连，译本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微电网储能系统用电池组均衡监测装置，其特征在于，包括功率电源模块、控制电源模块、均衡主动监测模块和主控制模块，所述功率电源模块输入端连接主控制模块，功率电源输出端分别为控制电源模块和均衡主动监测模块供电，所述均衡主动监测模块包括均衡控制模块、均衡执行模块和主动监测模块，所述均衡执行模块个数与电池组内电池单体的个数相匹配，所述主控制模块通过均衡控制模块连接至各均衡执行模块控制端，直流均衡电源正、负极通过均衡执行模块执行端连接至对应电池单体的正负极，对应电池单体的正负极同时连接至主动监测模块的电压信号输出端，主动监测模块的电压信号输出端连接至主控制模块，主控制模块连接至主动监测模块控制端。

【技术特征摘要】
1.一种微电网储能系统用电池组均衡监测装置，其特征在于，包括功率电源模块、控制电源模块、均衡主动监测模块和主控制模块，所述功率电源模块输入端连接主控制模块，功率电源输出端分别为控制电源模块和均衡主动监测模块供电，所述均衡主动监测模块包括均衡控制模块、均衡执行模块和主动监测模块，所述均衡执行模块个数与电池组内电池单体的个数相匹配，所述主控制模块通过均衡控制模块连接至各均衡执行模块控制端，直流均衡电源正、负极通过均衡执行模块执行端连接至对应电池单体的正负极，对应电池单体的正负极同时连接至主动监测模块的电压信号输出端，主动监测模块的电压信号输出端连接至主控制模块，主控制模块连接至主动监测模块控制端。2.根据权利要求1所述的微电网储能系统用电池组均衡监测装置，其特征在于，所述功率电源模块包括接线端子J1、电源隔离模块DCDC1-DCDC2、光电耦合器P1、稳压二极管W1-W2、功率开关管Q1和三极管Q2，三极管Q2的基极与主控制模块任一I/O端口相连，三极管Q2的集电极连接光电耦合器P1输入端发光管的负极侧，光电耦合器P1输入端发光管的正极侧通过电阻R5连接3.3V电源正极，三极管Q2的发射极连接3.3V电源负极，光电耦合器P1输出端的正负极分别连接至网络标号KG和网络标号DS，接线端子J1分别与保险丝F1和二极管D1的正极端相连，二极管D1的负极端连接12V电源正极，保险丝F1分别与二极管D2和二极管D3的负极端相连，二极管D3的负极端与二极管D4的正极端相连，二极管D2和二极管D3的正极端均连接12V电源负极，二极管D4的负极端与二极管D5的正极端相连，二极管D5的负极端分别与电容C1的正极端和功率开关管Q1的漏极相连，电容C1的负极端连接12V电源负极，功率开关管Q1的漏极与基极之间并联电阻R1，电源隔离模块DCDC1和电源隔离模块DCDC2的输入正极端均与功率开关管Q1的源极相连，电源隔离模块DCDC1的输入正极端和负极端并联电容C2，电容C2的负极端12V电源正极，电源隔离模块DCDC1的输出正极端和负极端依次并联有电容C3、电容C6和稳压二极管W1，稳压二极管W1的负极端接网络标号485VCC+，稳压二极管W1的正极端接网络标号485GND，电源隔离模块DCDC2的输入负极端连接12V电源负极，电源隔离模块DCDC2的输出正极端和负极端依次并联有电容C4、电容C5和稳压二极管W2，稳压二极管W2的负极端连接5V电源正极，稳压二极管W2的正极端连接5V电源负极。3.根据权利要求1所述的微电网储能系统用电池组均衡监测装置，其特征在于，所述控制电源模块包括三端稳压器V1-V2和电源隔离模块DCDC3，电源隔离模块DCDC3的输入正极端和负极端并联电容C7，电源隔离模块DCDC3的输出正极端和负极端依次并联有电容C8和电容C9，电源隔离模块DCDC3的输出正极端与三端稳压器V1的输入端相连，电源隔离模块DCDC3的输出负极端与3.3V电源负极相连，三端稳压器V1的输出端与3.3V电源正极相连，三端稳压器V1的输出端与参考端之间并联有电阻R6，三端稳压器V1的参考端与三端稳压器V2的阴极相连，电容C10与电阻R7串联后并联在三端稳压器V1的输出端和参考端之间，三端稳压器V2的阳极与3.3V电源负极相连，电阻R7与电阻R8串联后并联在3.3V电源正、负极之间，三端稳压器V2的参考极连接在电阻R7与电阻R8之间，3.3V电源正、负极之间还依次并联有电容C11和电容C12。4.根据权利要求1所述的微电网储能系统用电池组均衡监测装置，其特征在于，所述均衡执行模块包括三极管Q3，稳压二极管W3，继电器K1，接线端子J2-J3，三极管Q3的基极与均衡执行模块控制端相连，均衡执行模块控制端连接主控制模块，三极管Q3的集电极分别与稳压二极管W3的正极端和继电器K1线圈控制输入负极端相连，继电器K1线圈控制输入正极端和稳压二极管W3的负极端分别与12V电源正极相连，电阻R9和发光二极管LED1串联后并联在继电器K1线圈控制侧的两端...

【专利技术属性】
技术研发人员：王梓龙，韩英丽，王克山，王美芳，李为，
申请(专利权)人：山东中瑞电气有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37