一种储能系统短路检测及保护电路技术方案

本发明专利技术公开了一种储能系统短路检测及保护电路，设计储能系统技术领域，包括：短路检测模块通过采集单元采集储能系统输出回路中的电压信号，并通过比较器单元以预设阈值为短路判定标准将电流信号转换为短路状态下的高电平信号或者正常状态下的低电平信号；信号锁存模块基于与非门电路构成锁存器对电平信号进行反转，并通过锁存器保证外界干扰下电平信号的稳定；电路保护模块在短路发生时，响应于信号锁存模块输出电平信号由高至低的过程，将电平信号拉低控制输出回路关断

【技术实现步骤摘要】
一种储能系统短路检测及保护电路


[0001]本专利技术涉及储能系统
，具体涉及一种储能系统短路检测及保护电路
。

技术介绍

[0002]当前，储能系统作为高效
、
清洁能源，能有效解决可再生能源的不稳定性和间歇性，保障电网安全
。
对于国家而言，可以用储能系统峰谷套利，储能系统是有效推动能源绿色低碳转型的重要装备基础和关键技术支撑
。
对于人民来说，储能系统降低了用电成本，实现不间断供电，提升人民生活幸福感
。
而作为储能系统中的一类，锂电池还可以用于电动汽车等多个绿色领域
。
发展锂电池
PACK
面向世界能源竞争，支撑绿色低碳科技创新应运而生
。
[0003]考虑到用电安全性，当下锂电池
PACK
应配有短路保护功能，可以有效的保护锂电池免受短路的危害，更重要的是保护人身财产安全
。
锂电池作为一种高能量密度的储能系统，如果发生短路，会在短时间内导致电池内部的化学反应失控，产生大量的热量，极容易造成火灾或爆炸
。
而在装备过程中发生锂电池短路的事件尤为常见，因此锂电池保护电路的设计和实现就非常重要，该电路需要具备很好的可靠性和冗余性设计
。

技术实现思路

[0004]为了避免锂电池等高密度储能系统装备以及日常使用过程中可能发生的短路风险，本专利技术提出了一种储能系统短路检测及保护电路，包括：
[0005]短路检测模块，用于通过采集单元采集储能系统输出回路中的电压信号，并通过比较器单元以预设阈值为短路判定标准将电流信号转换为短路状态下的高电平信号或者正常状态下的低电平信号；
[0006]微处理器，所述微处理器输出恒为高，但当电路中发生短路，接收到短路电流检测模块的信号输入时，微处理器输出低电平；
[0007]信号锁存模块，基于与非门电路构成锁存器对电平信号进行反转，并通过锁存器保证外界干扰下电平信号的稳定以及微处理器失效时的冗余处理；
[0008]电路保护模块，用于在短路发生时，响应于信号锁存模块输出电平信号由高至低的过程，将电平信号拉低控制输出回路关断
。
[0009]进一步地，所述采集单元包括：
[0010]连接采样电阻高压端的第一端口和连接采样电阻低压端的第二端口；所述采样电阻与第五十五电容并联，采样电阻的低压端通过第八电阻连接第一运算放大器的正极输入端，采样电阻的高压端通过第九电阻连接第二运算放大器的正极输入端；所述采样电阻的低压端还通过第五十三电容接地，采样电阻的高压端还通过第五十七电容接地；所述第一运算放大器的正极输入端通过第五十四电容接地，并通过第五十五电容连接第二运算放大器的正极输入端，所述第二运算放大器的正极输入端通过第五十八电容接地；所述第一运算放大器的负极输入端连接第一运算放大器的输出端；所述第二运算放大器的负极输入端连接第二运算放大器的输出端
。
[0011]进一步地，所述第五十三电容至所述第五十八电容的规格一致，所述第八电阻和所述第九电阻规格一致
。
[0012]进一步地，所述比较器单元包括：
[0013]第三运算放大器，所述第三运算放大器的负极输入端通过第十二电阻接地，并接入第一运算放大器输出端输出的电压信号；所述第三运算放大器的正极输入端通过第十一电阻接地，并通过第十电阻接入第二运算放大器输出端输出的电压信号；所述第三运算放大器的正电源端通过第十四电容接地，并接入系统电压，所述第三运算放大器的负电源端接地，所述第三运算放大器的输出端通过第十三电阻接地，并输出放大后的电压信号至第四运算放大器的正极输入端；所述第四运算放大器的负极输入端通过第十五电阻接地，并通过第十四电阻连接至第四运算放大器的正电源端；所述第四运算放大器的正电源端接入系统电压；所述第四运算放大器的负电源端接地；所述第四运算放大器的输出端输出电平信号
。
[0014]进一步地，所述信号锁存模块包括：
[0015]第四三极管，所述第四三极管的基极通过第十六电阻接入比较器单元输出的电平信号，并通过第十七电阻接地；所述第四三极管的发射极接地；所述第四三极管的集电极通过第十八电阻接入工作电压，并连接第三二极管的负极，所述第三二极管的正极输出电平信号，并通过第十九电阻接入工作电压，且连接第四二极管的正极，所述第四二极管的负极连接微处理器
。
[0016]进一步地，所述微处理器，用于在接收到短路检测模块输出的低电平信号时，通过第三二极管
、
第四二极管和第十九电阻组成的与门电路，与第十六电阻
、
第十七电阻
、
第四三极管和第十八电阻组成的非门电路，共同构成锁存器，通过所述锁存器在储能系统短路时确保信号锁存模块低电平信号的输出
。
[0017]进一步地，所述电路保护模块包括：
[0018]第一光耦，所述第一光耦的正极输入接入信号锁存模块输出的电平信号；所述第一光耦的负极输入接地；所述第一光耦的集电极接入工作电压；所述第一光耦的发射极连接至第五二极管的正极；所述第五二极管负极通过第二十电阻同时第六二极管的正极
、
第五三极管的基极和第六三极管的集电极，并通过第二十三电阻接地；所述第六二极管的负极连接第七二极管的正极；所述第五三极管的发射极通过第二十二电阻连接第七二极管的负极；所述第六三极管的基极连接第五三极管的集电极，第六三极管的发射极接地；所述第七二极管的负极连接第五十六稳压二极管的负极，并通过第二十一电阻连接第一零一场效应管的栅极；所述第一零一场效应管的源极连接第五十六稳压二极管的正极，并通过采样电阻接地；所述第一零一场效应管的漏极通过第六十九瞬态抑制二极管连接至第一零一场效应管的源极
。
[0019]进一步地，所述第五二极管
、
第六二极管和第七二极管为肖特基二极管
。
[0020]进一步地，当所述储能系统短路时，信号锁存模块由高电平信号输出切换为低电平信号输出，变换过程中第一零一场效应管的栅极
、
源极之间使能信号拉低，第一零一场效应管关断
。
[0021]与现有技术相比，本专利技术至少含有以下有益效果：
[0022](1)
本专利技术所述的一种储能系统短路检测及保护电路，通过纯电路的形式实现短
路检测盒保护，降低了对芯片的依赖性，通用性更强，且无需依赖元器件的熔断实现断路控制，售后和维护成本更低；
[0023](2)
通过采集单元中的滤波电路滤除共模干扰，并通过跟随器进行信号缓冲，最后通过从而提高电路的抗干扰能力
、
减少损耗并提高采样精度；
[0024](3)
通过比较器对电压信号进行检测从而对电路短路做出快速响应；
[0025](4)
通过信号锁存模块对信号进行锁存，保证不会因为信号不稳定或其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种储能系统短路检测及保护电路，其特征在于，包括：短路检测模块，用于通过采集单元采集储能系统输出回路中的电压信号，并通过比较器单元以预设阈值为短路判定标准将电流信号转换为短路状态下的高电平信号或者正常状态下的低电平信号；微处理器，所述微处理器输出恒为高，但当电路中发生短路，接收到短路电流检测模块的信号输入时，微处理器输出低电平；信号锁存模块，基于与非门电路构成锁存器对电平信号进行反转，并通过锁存器保证外界干扰下电平信号的稳定以及微处理器失效时的冗余处理；电路保护模块，用于在短路发生时，响应于信号锁存模块输出电平信号由高至低的过程，将电平信号拉低控制输出回路关断
。2.
如权利要求1所述的一种储能系统短路检测及保护电路，其特征在于，所述采集单元包括：连接采样电阻高压端的第一端口和连接采样电阻低压端的第二端口；所述采样电阻与第五十五电容并联，采样电阻的低压端通过第八电阻连接第一运算放大器的正极输入端，采样电阻的高压端通过第九电阻连接第二运算放大器的正极输入端；所述采样电阻的低压端还通过第五十三电容接地，采样电阻的高压端还通过第五十七电容接地；所述第一运算放大器的正极输入端通过第五十四电容接地，并通过第五十五电容连接第二运算放大器的正极输入端，所述第二运算放大器的正极输入端通过第五十八电容接地；所述第一运算放大器的负极输入端连接第一运算放大器的输出端；所述第二运算放大器的负极输入端连接第二运算放大器的输出端
。3.
如权利要求2所述的一种储能系统短路检测及保护电路，其特征在于，所述第五十三电容至所述第五十八电容的规格一致，所述第八电阻和所述第九电阻规格一致
。4.
如权利要求2所述的一种储能系统短路检测及保护电路，其特征在于，所述比较器单元包括：第三运算放大器，所述第三运算放大器的负极输入端通过第十二电阻接地，并接入第一运算放大器输出端输出的电压信号；所述第三运算放大器的正极输入端通过第十一电阻接地，并通过第十电阻接入第二运算放大器输出端输出的电压信号；所述第三运算放大器的正电源端通过第十四电容接地，并接入系统电压，所述第三运算放大器的负电源端接地，所述第三运算放大器的输出端通过第十三电阻接地，并输出放大后的电压信号至第四运算放大器的正极输入端；所述第四运算放大器的负极输入端通过第十五电阻接地，并通过第十四电阻连接至第四运算放大器的正电源端；所述第四运算放大器的正电源端接入系统电压；所述第四运算放大器的负电源端接地；所述第四运算放大器的输出端输出电平信号
。5.<...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈子杭，靳丙南，程亮，
申请(专利权)人：宁波德业储能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：