一种储能电池全生命周期智能充放电维保装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种储能电池全生命周期智能充放电维保装置及方法，包括HMI控制屏、DSP控制主板和维保电路；所述HMI控制屏与所述DSP控制主板通信连接，所述DSP控制主板和所述维保电路连接；所述维保电路包括储能电池接口、充放电主电路、系统保护模块、大功率充电电源和负载箱；其中，储能电池接口和充放电主电路连接，充放电主路和负载箱连接，充放电主电路还和大功率电源、系统保护模块连接。本申请改变了原来只能放电的工作特性，使充电流更加平稳，使用一个霍尔传感器可采集充、放电信号，具有防止电池正负极反接、防过流、防过压、防过热等保护功能，使充放电电流更加稳定准确。使充放电电流更加稳定准确。使充放电电流更加稳定准确。

【技术实现步骤摘要】
一种储能电池全生命周期智能充放电维保装置及控制方法


[0001]本专利技术属于电池充放电领域，具体涉及一种储能电池全生命周期智能充放电维保装置及控制方法。

技术介绍

[0002]储能电池一般作为设备的备用或者应急电源一起安装在设备上，当设备的主电源无法正常工作时，储能电池启动，为设备的关键负载供电，保证设备照常运转。例如航空蓄电池作为储能电池的一种随航装载到飞机上，当飞机处于应急状态时为飞机的关键负载供电。通常情况下，飞机的主电源正常工作，飞机的设备都由主电源供电；但是当主电源不能正常工作时，飞机就会进入应急工作状态，此时为了保证飞机安全着陆，飞机关键负载必须要由应急设备进行供电，因此，作为应急备用电源的航空蓄电池的性能就显得尤为重要。
[0003]由于充放电方式的不当，很多储能电池都不同程度地存在使用寿命达不到设计寿命的问题，造成了巨大的浪费。随着储能蓄电池产量的增大，报废的蓄电池越来越多，给环境带来了巨大的污染隐患。因此，设法延长蓄电池的使用寿命，不仅可以节省资源、减少污染，而且还能直接产生巨大的经济效益。市面上的蓄电池充电设备种类繁多，但是大部分结构简单，智能化程度低，充电功率小，不能实时的检测和跟踪蓄电池的状态，在造成浪费的同时也对蓄电池造成了极大的损害，缩短了蓄电池的使用寿命。复杂的航空蓄电池维护工艺也给操作人员带来极大的压力。

技术实现思路

[0004]鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，本专利技术旨在提供一种储能电池智能充放电维保电路、装置及控制方法。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术实施例采用如下技术方案：
[0006]第一方面，提供一种储能电池全生命周期智能充放电维保装置，包括HMI控制屏、DSP控制主板和维保电路；所述HMI控制屏与所述DSP控制主板通信连接，所述DSP控制主板和所述维保电路连接；所述维保电路包括储能电池接口、充放电主电路、系统保护模块、大功率充电电源和负载箱；其中，储能电池接口和充放电主电路连接，充放电主路和负载箱连接，充放电主电路还和大功率电源、系统保护模块连接。
[0007]根据本申请实施例提供的技术方案，所述DSP控制主板还包括从主控芯片引出的储能电池采样接口、充放电主电路采样和控制接口、大功率充电电源采样和控制接口、通信接口；其中，所述通信接口与HMI控制屏连接，所述储能电池采样接口与储能电池接口连接；所述充放电主电路采样和控制接口与充放电主路、系统保护模块的采样端连接，所述大功率充电电源采样和控制接口与大功率充电电源连接。
[0008]根据本申请实施例提供的技术方案，所述充放电主电路的“电池正端”、“电池负端”连接待充放电的储能电池正、负极；电解电容E6并联在电池接线端，E6正极与电池正端连接，E6负极与电池负端连接；电池正端功率导线再穿过电流霍尔传感器采样模块H1后与
滤波电感L1连接，电感L1的输出依次与并联的4个MOS管Q3、Q4、Q5、Q6的漏级连接，并联的4个MOS管的源级都连接至主电路负端，“放电PWM”端依次连接MOS管Q3、Q4、Q5、Q6的门极，四个MOS管的门极再经过电阻R31与主电路的电池负端连接；电感L1的输出再分别与两个继电器模块RLY1B、RLY2B的输入连接，继电器RLY1B的输出经过电容E7的正极后与主电路主电路的电池负端连接，“充电电源正端”和“充电电源负端”连接至电容E7的两端；继电器模块RLY2B的输出经过并联的电解电容E1、E2、E3、E4的正极后分别连接至二级管DB1、DB2的正极，二级管DB1、DB2的负极连接至电池负端；电解电容E1、E2、E3、E4的负极在经过滤波电感L2后分别连接至电容E5负端和负载箱负端；电容E5正端连接至负载箱正端；电池正负端电压信号连接至所述储能电池采样接口，充电电源正负端电压信号连接至所述的大功率充电电源采样和控制接口；放电PWM引脚经过MOS管驱动电路连接至所述的充放电主电路采样和控制接口。
[0009]根据本申请实施例提供的技术方案，所述电流霍尔传感器采样模块电路结构为：充放电主电路的“电池正端”输入穿过电流霍尔传感器H2后输出至电感L1左侧；电流霍尔传感器H2的电流信号从M端输出经过电阻R37、R38与地连接；电容C6与电阻R37、R38并联；电流霍尔传感器H2的电流信号再从M端输出从经过电阻R34连接至运算放大器U7A的正端，运算放大器U7A的正端再经过电阻R36连接至地，运算放大器U7A的输出直接连接至U7A的负端；运算放大器U7A的输出再经过电阻R35连接至集成串联二极管D3的3引脚和充电采样接端，充电采样端再与DSP控制主板的充放电主路采样和控制接口连接，集成串联二极管D3的2引脚与3.3V连接，D3的1引脚与地连接；电阻R35的另一端经过电容C5连接至地，运算放大器U7A的输出再经过电阻R12连接至运算放大器U4B的负端，运算放大器U4B的输出经电阻R11与其负端连接，运算放大器U4B的输出再经过电阻R39连接至集成串联二极管D4的3引脚和放电采样端，放电采样端再与DSP控制主板的充放电主路采样和控制接口连接,串联二极管D4的2引脚与3.3V连接，串联二极管D3的1引脚与地连接；电阻R39的另一端经过电容C3连接至地。
[0010]根据本申请实施例提供的技术方案，所述继电器模块的电路机构为：电感L1右侧连接至继电器K1的4引脚，K1的3引脚作为继电器输出连接至“充电电源正端”或者四个电解电容E1、E2、E3、E4正端；12V经过继电器K1的线圈连接至三极管Q1的C端；集成并联二极管DTO2的3引脚与12V连接，1、2引脚与三极管Q1的C端相连；三极管Q1的E端与地连接，DSP控制主板的控制IO依次经过电阻R3、R2连接至三极管Q1的B端；三极管Q1的B端还经过R6连接至地；电阻R3的靠近电阻R2的一端同时与DTO1的1、2引脚相连，DTO1的3引脚连接系统保护模块的保护信号端。
[0011]根据本申请实施例提供的技术方案，系统保护模块包括充电过流保护子模块、电池反接保护子模块、放电过流保护子模块；其中，
[0012]充电过流保护子模块的电路结构为：充电采样信号连接至运算放大器U1A的正端，运算放大器U1A的负端直接与U1A的输出连接；U1A的输出在经过电阻R10连接至比较器U2B的负端，比较器U2B的负端再经过电阻R16连接至地，U2B的正端与2.5V基准电压连接，U2B的输出经过电阻R9连接至集成并联二极管DTO3的3引脚，U2B的输出再经过电阻R7连接至5V；
[0013]电池反接保护子模块的电路结构为：电池正极经过电阻R22连接至运算放大器U2A的正端，U2A的正端再经过电阻R23连接至地；电池负极经过电阻R19连接至U2A的负端，U2A
的输出分别经过电阻R17与负端相连；U2A的输出再经过电阻R21连接至比较器U1B的负端，电阻R21的另一端经过电容C4连接至地；电阻R21的另一端再连接至反并联集成二极管DTO4的3引脚，DTO4的2引脚与3.3V连接，DTO4的1引脚与地连接；比较器U1B的正端与2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种储能电池全生命周期智能充放电维保装置，其特征在于，包括HMI控制屏、DSP控制主板和维保电路；所述HMI控制屏与所述DSP控制主板通信连接，所述DSP控制主板和所述维保电路连接；所述维保电路包括储能电池接口、充放电主电路、系统保护模块、大功率充电电源和负载箱；其中，储能电池接口和充放电主电路连接，充放电主路和负载箱连接，充放电主电路还和大功率电源、系统保护模块连接。2.根据权利要求1所述的一种储能电池全生命周期智能充放电维保装置，其特征在于，所述DSP控制主板还包括从主控芯片引出的储能电池采样接口、充放电主电路采样和控制接口、大功率充电电源采样和控制接口、通信接口；其中，所述通信接口与HMI控制屏连接，所述储能电池采样接口与储能电池接口连接；所述充放电主电路采样和控制接口与充放电主路、系统保护模块的采样端连接，所述大功率充电电源采样和控制接口与大功率充电电源连接。3.根据权利要求2所述的一种储能电池全生命周期智能充放电维保装置，其特征在于，所述充放电主电路的“电池正端”、“电池负端”连接待充放电的储能电池正、负极；电解电容E6并联在电池接线端，E6正极与电池正端连接，E6负极与电池负端连接；电池正端功率导线再穿过电流霍尔传感器采样模块H1后与滤波电感L1连接，电感L1的输出依次与并联的4个MOS管Q3、Q4、Q5、Q6的漏级连接，并联的4个MOS管的源级都连接至主电路负端，“放电PWM”端依次连接MOS管Q3、Q4、Q5、Q6的门极，四个MOS管的门极再经过电阻R31与主电路的电池负端连接；电感L1的输出再分别与两个继电器模块RLY1B、RLY2B的输入连接，继电器RLY1B的输出经过电容E7的正极后与主电路主电路的电池负端连接，“充电电源正端”和“充电电源负端”连接至电容E7的两端；继电器模块RLY2B的输出经过并联的电解电容E1、E2、E3、E4的正极后分别连接至二级管DB1、DB2的正极，二级管DB1、DB2的负极连接至电池负端；电解电容E1、E2、E3、E4的负极在经过滤波电感L2后分别连接至电容E5负端和负载箱负端；电容E5正端连接至负载箱正端；电池正负端电压信号连接至所述储能电池采样接口，充电电源正负端电压信号连接至所述的大功率充电电源采样和控制接口；放电PWM引脚经过MOS管驱动电路连接至所述的充放电主电路采样和控制接口。4.根据权利要求3所述的一种储能电池全生命周期智能充放电维保装置，其特征在于，所述电流霍尔传感器采样模块电路结构为：充放电主电路的“电池正端”输入穿过电流霍尔传感器H2后输出至电感L1左侧；电流霍尔传感器H2的电流信号从M端输出经过电阻R37、R38与地连接；电容C6与电阻R37、R38并联；电流霍尔传感器H2的电流信号再从M端输出从经过电阻R34连接至运算放大器U7A的正端，运算放大器U7A的正端再经过电阻R36连接至地，运算放大器U7A的输出直接连接至U7A的负端；运算放大器U7A的输出再经过电阻R35连接至集成串联二极管D3的3引脚和充电采样接端，充电采样端再与DSP控制主板的充放电主路采样和控制接口连接，集成串联二极管D3的2引脚与3.3V连接，D3的1引脚与地连接；电阻R35的另一端经过电容C5连接至地，运算放大器U7A的输出再经过电阻R12连接至运算放大器U4B的负端，运算放大器U4B的输出经电阻R11与其负端连接，运算放大器U4B的输出再经过电阻R39连接至集成串联二极管D4的3引脚和放电采样端，放电采样端再与DSP控制主板的充放电主路采样和控制接口连接,串联二极管D4的2引脚与3.3V连接，串联二极管D3的1引脚与地连接；电阻R39的另一端经过电容C3连接至地。
5.根据权利要求3所述的一种储能电池全生命周期智能充放电维保装置，其特征在于，所述继电器模块的电路机构为：电感L1右侧连接至继电器K1的4引脚，K1的3引脚作为继电器输出连接至“充电电源正端”或者四个电解电容E1、E2、E3、E4正端；12V经过继电器K1的线圈连接至三极管Q1的C端；集成并联二极管DTO2的3引脚与12V连接，1、2引脚与三极管Q1的C端相连；三极管Q1的E端与地连接，DSP控制主板的控制IO依次经过电阻R3、R2连接至三极管Q1的B端；三极管Q1的B端还经过R6连接至地；电阻R3的靠近电阻R2的一端同时与DTO1的1、2引脚相连，DTO1的3引脚连接系统保护模块的保护信号端。6.根据权利要求2所述的一种储能电池全生命周期智能充放电维保装置，其特征在于，系统保护模块包括充电过流保护子模块、电池反接保护子模块、放电过流保护子模块；其中，充电过流保护子模块的电路结构为：充电采样信号连接至运算放大器U1A的正端，运算放大器U1A的负端直接与U1A的输出连接；U1A的输出在经过电阻R10连接至比较器U2B的负端，比较器U2B的负端再经过电阻R16连接至地，U2B的正端与2.5V基准电压连接，U2B的输出经过电阻R9连接至集成并联二极管DTO3的3引脚，U2B的输出再经过电阻R7连接至5V；...

【专利技术属性】
技术研发人员：李练兵，李脉，张金龙，李思佳，张佳伟，李东颖，李佳祺，段光欣，刘艳杰，于丽萍，刘汉民，田云峰，
申请(专利权)人：国网冀北张家口风光储输新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：