一种储能单元均衡电路及具有该均衡电路的储能系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于蓄电池技术领域。
【背景技术】
[0002]储能单元由于单体电压、容量、最大电流等因素的限制，在实际使用过程中大多数都采用串并联的成储能系统进行工作，受单体储能单元的不一致性的影响和环境因素的影响，储能系统内部会出现单只落后的现象，在出现单只落情况后，大多数是整组更换，造成大量浪费。
[0003]为了避免出现单只落后的现象，目前也出现了带有均衡功能的智能电池，其通过采集各个单体电池的状态信息，借助于微控制器内的均衡模块控制各个电池进行能量转移。但是，现有的技术方案中，单体电池只采集上一个单体电池的模拟信号，单体电池只能与其相邻的单体电池通信，而不能与其他所有的单体电池通信，这样在实际使用过程中，单体电池之间的一致性仍然无法保证，此外，现在的传输模拟信号的单体电池，如果某一单体电池需要与其他所有的单体电池通信，需要额外增加线路，这样造成了电路结构的复杂，也降低了工作的可靠性。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题就是提供一种储能单元均衡电路及具有该均衡电路的储能系统，简化信息传输和能量传输结构，提高工作的可靠性。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案:一种储能单元均衡电路，该均衡电路与储能单元连接，该均衡电路包括有
[0006]一信息采样电路，用于采集储能单元的状态信息并传输至微控制器；
[0007]一组外接端子，其中包括与储能单元的输出端子相连接的电源端子，以及与其他储能单元进行能量与通讯传输的能量与通讯端子，所述能量与通讯端子通过能量与通讯传输导线传输电能及通讯信号；
[0008]一隔离型直流转直流变换器，与微控制器及能量与通讯端子连接，用于控制能量与通讯端子进行能量与通讯的传输；
[0009]在充放电过程中，储能系统中各储能单元的状态信息通过能量与通讯传输导线进行通讯，微控制器中设置的均衡模块对状态信息进行比较处理，并进行均衡控制，使能量通过能量与通讯传输导线在各储能单元间转移。
[0010]优选的，该均衡电路还包括有防止能量与通讯传输导线短路的保护电路。
[0011]优选的，所述保护电路包括一个单向导电模块，所述电源端子的正端子与单向导电模块的一端相连接，所述单向导电模块的另一端与均衡电路的能量与通讯端子的一个端子相连接。
[0012]优选的，该均衡电路还包括有一非隔离型直流转直流变换器，所述非隔离型直流转直流变换器与电源端子及隔离型直流转直流变换器相连接。
[0013]优选的，该均衡电路还设有输入或者输出通讯信息的第二通讯端子，所述第二通讯端子与微控制器相连接，所述第二通讯端子与储能系统中其他储能单元的第二通讯端子进行通讯。
[0014]优选的，该均衡电路还包括一个与其他储能单元进行通讯的无线收发电路，所述无线收发电路的一端与微控制器相连接，所述无线收发电路的另一端与收发天线相连接。
[0015]优选的，所述均衡电路外接于储能单元外部，所述均衡电路的电源端子的正端子与储能单元的正端相连，所述均衡电路的电源端子的负端子与储能单元的负端相连。
[0016]优选的，所述均衡电路内置于储能单元内部，所述均衡电路还设有储能电流采样电阻或霍尔传感器R3，R3的一端与储能单元的内侧负端相连，R3的另一端与微控制器的一个模数转换引脚、储能单元的外侧输出负端子相连接。
[0017]一种具有均衡电路的储能系统，该储能系统包括两个以上的储能单元，所述储能系统中设置有权利要求1至8任意一项所述的均衡电路，所述均衡电路的数量等于或大于储能单元数量，当所述均衡电路的数量等于储能单元的数量时，所述均衡电路采用串联的模式，形成一个完整的环形能量转移与数据传输的电路环；当所述均衡电路的数量大于储能单元数量时，所述均衡电路采用串并联的模式，形成一个以上的完整的环形能量转移与数据传输的电路环。
[0018]优选的，所述储能系统为串联储能系统或串并联储能系统，所述串联储能系统是由两个以上储能单元串联组成，所述串并联储能系统是两组或两组以上串联储能系统并联组成。
[0019]本发明的储能单元均衡电路，能量转移和通讯在能量与通讯传输导线由于传输的是数字信号在确保单体电池之间互相通信的同时，也确保电路的简化和可靠。另外，均衡电路可内置于储能单元内部实现与储能单元的一体化设置，可以保证各个储能单元之间可以进行级联，所有均衡器上的连接线无需接入储能单元的主回路，确保均衡器与均衡器之间的接线方法的一致性，不会出现接线的错误。
【附图说明】
[0020]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步描述:
[0021]图1为储能单元均衡电路实施例1电路图；
[0022]图2为储能单元均衡电路实施例2电路图；
[0023]图3为隔离型直流转直流变换器电路图；
[0024]图4为外置均衡电路串联储能系统原理图；
[0025]图5为内置均衡电路串联储能系统原理图；
[0026]图6为串并联均衡电路储能系统一原理图；
[0027]图7为串并联均衡电路储能系统二原理图；
[0028]图8为串联均衡电路储能系统原理图(比储能单元组多一个(N个)储能单元的冗余系统)；
[0029]图9为串联均衡电路储能系统(利用第二通讯端子进行通讯)原理图。
【具体实施方式】
[0030]以下结合图1的电路图具体说明储能单元均衡电路实施例1。
[0031]该储能单元均衡电路外接在储能单元外部，与储能单元并联，其包括有:一微控制器，一电压采样电路，一隔离型直流转直流变换器，一非隔离型直流转直流变换器，一组外接端子，其中包括与储能单元的输出端子相连接的电源端子，以及与储能系统中其他储能单元进行能量与通讯传输的能量与通讯端子；此外还包括有电流采样电路、温度采样电路、第二通讯端子、一个无线收发电路、性能状态指示电路。
[0032]所述均衡电路的电源端子的正端子与储能元件的正端相连；均衡电路的电源端子的负端子与储能元件的负端相连；均衡电路的电源端子的正端子与非隔离型直流转直流变换器的输入端相连接；非隔离型直流转直流变换器另一端与均衡电路的电源端子的负端子相连接；非隔离型直流转直流变换器输出端与隔离型直流转直流变换器的输入端相连接；隔离型直流转直流变换器的输出端与均衡电路的输出端子相连接；隔离型直流转直流变换器的受控制端与微控制器相连接。
[0033]所述隔离型的直流转直流变换器是一种通用开关电源电路，作为优选，如图3所示，采用电压利用率高的推挽式开关电源电路作为能量传输装置，该装置有一个控制端，接收来自微控制器的信号，使变换器可以输出一连串通讯信号。作为优选，控制端通过控制直流转直流变换器内置的高频开关管，输出脉冲通讯信号，或对直流转直流变换器的输出直流信号进行调制，输出通讯信号。所述非隔离型的DC/DC能量升压传输变换器是一种斩波式升压电路。
[0034]所述电压采样电路是由电压采样电阻Rl和电压采样电阻R2两个分压电阻串联组成，所述电压采样电阻Rl与电源端子的正端子相连接，所述电压采样电阻R2与电源端子的负端子相连接；电压采样电阻Rl与R2的连接点与微控制器的一个模数转换引脚相连接。
[0035]所述电流采样电路包括储能单元充放电流采样电路、输入均衡电流采样电路。所述储能单元充放电流采样电路及输入均衡电流采样电路为一种电阻型电流采样电路或是霍尔隔离电流采样