家庭储能供配电系统的制作方法

1.本实用新型涉及家庭储能技术领域，尤其涉及一种家庭储能供配电系统。


背景技术：

2.随着家庭储能系统的不断发展，多能源协调控制和家庭能量管理是未来智能电网发展的重要研究方向。目前，家庭储能系统主要用于将电网的电能在电网用电低谷时段进行存储，并在用电高峰时段释放，以降低用电成本，减轻电网负担，但是其并未很好的考虑电动汽车的充电问题。


技术实现要素：

3.本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的目的在于提出一种家庭储能供配电系统，该系统不仅能够解决并离网下汽车充电的供配电问题，而且结构紧凑。
4.为达到上述目的，本实用新型实施例提出了一种家庭储能供配电系统，包括：双向变流器，双向变流器的第一交流端用于在并网时连接到电网，双向变流器的第二交流端连接到家庭用电器，双向变流器用于将电网提供的第一交流电转换为第一直流电，并将第一交流电转换为第二交流电以给家庭用电器供电；梯次电池组，梯次电池组连接到双向变流器的直流端，梯次电池组在双向变流器并网时根据双向变流器输出的第一直流电进行充电；车载充电机，车载充电机的一端与梯次电池组相连，车载充电机的另一端通过充电连接装置连接到电动汽车的动力电池，车载充电机用于根据梯次电池组提供的电能为电动汽车动力电池充电；电池管理模块，电池管理模块与梯次电池组相连，电池管理模块用于采集梯次电池组的工作参数；控制器，控制器分别与双向变流器、电池管理模块和车载充电机相连，控制器在接收到车载充电机的充电请求时，获取双向变流器的工作状态信息和梯次电池组的工作参数，当根据双向变流器的工作状态信息和梯次电池组的工作参数控制双向变流器停止工作时，通过控制器控制梯次电池组为车载充电机供电。
5.根据本实用新型实施例的家庭储能供配电系统，将双向变流器的第一交流端在并网时连接到电网，第二交流端连接到家庭用电器，通过双向变流器将第一交流电转换为第二交流电给家庭用电器供电，同时梯次电池组连接到双向变流器的直流端，梯次电池组在双向变流器并网时根据双向变流器输出的第一直流电进行充电，同时车载充电机的一端与梯次电池组相连，另一端通过充电连接装置连接到电动汽车的动力电池，车载充电机根据梯次电池组提供的电能为电动汽车动力电池充电，并且电池管理模块与梯次电池组相连，电池管理模块采集梯次电池组的工作参数，控制器分别与双向变流器、电池管理模块和车载充电机相连，并在接收到车载充电机的充电请求且根据双向变流器的工作状态信息和梯次电池组的工作参数控制双向变流器停止工作时，通过控制器控制梯次电池组为车载充电机供电。由此，不仅能够解决并离网下汽车充电的供配电问题，而且结构紧凑。
6.根据本实用新型的一个实施例，控制器包括人机交互模块，人机交互模块用于显
示梯次电池组的工作参数。
7.根据本实用新型的一个实施例，上述的家庭储能供配电系统，还包括ups蓄电池，ups蓄电池通过第一直流电源和第二直流电源，分别给电池管理模块和控制器供电。
8.根据本实用新型的一个实施例，ups蓄电池连接到双向变流器的第二交流端，其中，双向变流器在并网时还将输出的第二交流电提供给ups蓄电池进行充电。
9.根据本实用新型的一个实施例，第一直流电源的一端与ups蓄电池相连，第一直流电源的另一端与电池管理模块相连，在离网时，ups蓄电池用于为第一直流电源提供短时能量，以便第一直流电源控制电池管理模块启动上电；第二直流电源的一端与ups蓄电池相连，第二直流电源的另一端与控制器相连，在离网时，ups蓄电池用于为第二直流电源提供短时能量，以便第二直流电源控制控制器启动上电；其中，第一直流电源输出的直流电压小于第二直流电源输出的直流电压。
10.根据本实用新型的一个实施例，双向变流器在离网时将梯次电池组输出的直流电转换为第二交流电，并为家庭用电器供电。
11.根据本实用新型的一个实施例，上述的家庭储能供配电系统，还包括接口转换器，接口转换器的一端连接第二直流电源的输出端，接口转换器的另一端连接控制器，以便控制器通过所述转换器与第二直流电源进行通信。
12.根据本实用新型的一个实施例，电池管理模块包括can通信接口，电池管理模块通过can通信接口连接控制器，并将梯次电池组的工作参数发送至控制器。
13.根据本实用新型的一个实施例，双向变流器包括半双工通信接口，双向变流器通过半双工通信接口连接控制器，以将工作状态信息发送至控制器。
14.根据本实用新型的一个实施例，控制器在接收到并离网切换信号后控制双向变流器进行整流或逆变切换。
15.本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
16.图1为根据本实用新型一个实施例的家庭储能供配电系统的结构示意图；
17.图2为根据本实用新型另个实施例的家庭储能供配电系统的结构示意图。
具体实施方式
18.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
19.下面参考附图描述本实用新型实施例提出的家庭储能供配电系统。
20.图1为根据本实用新型一个实施例的家庭储能供配电系统的结构示意图，参考图1所示，该家庭储能供配电系统包括：双向变流器110、梯次电池组130、车载充电机140、电池管理模块150和控制器160。
21.其中，双向变流器110的第一交流端用于在并网时连接到电网100，双向变流器110
的第二交流端连接到家庭用电器120，双向变流器110用于将电网100提供的第一交流电转换为第一直流电，并将第一交流电转换为第二交流电以给家庭用电器120供电；梯次电池组130连接到双向变流器110的直流端，梯次电池组130在双向变流器110并网时根据双向变流器110输出的第一直流电进行充电；车载充电机140的一端与梯次电池组130相连，车载充电机140的另一端通过充电连接装置141连接到电动汽车动力电池142，车载充电机140用于根据梯次电池组130提供的电能为电动汽车的动力电池142充电；电池管理模块150与梯次电池组130相连，电池管理模块150用于采集梯次电池组130的工作参数；控制器160分别与双向变流器110、电池管理模块150和车载充电机140相连，控制器160在接收到车载充电机140的充电请求时，获取双向变流器110的工作状态信息和梯次电池组130的工作参数，当根据双向变流器110的工作状态信息和梯次电池组130的工作参数控制双向变流器110停止工作时，通过控制器160控制梯次电池组130为车载充电机140供电。
22.需要说明的是，双向变流器110的工作状态信息可包括工作电压、工作电流以及有无故障等等，控制器160在接收到并离网切换信号后控制双向变流器110进行整流或逆变切换，即根据实际需求选择内部电路进行整流或逆变，以满足供配电需求等；梯次电池组130的工作参数可包括梯次电池组130的总荷电量、工作电压、工作电流以及有无故障等等。
23.具体来说，如图1所示，在双向变流器110并网时，当需要给家用电器120供电时，控制器160可控制双向变流器110中的第一转换电路(如由整流电路和逆变电路构成的转换电路)工作，将电网100提供的第一交流电转换为第二交流电给家庭用电器120供电。
24.当需要给梯次电池组130充电时，控制器160可控制双向变流器110中的第二转换电路(如由双向整流电路构成的转换电路，此时工作于整流状态)工作，将电网100提供的第一交流电转换为第一直流电给梯次电池组130充电。当然，在一些情况下，如用电高峰且梯次电池组130能量充足时，控制器160可控制双向变流器110中的第二转换电路(此时工作于逆变状态)工作，将梯次电池组130输出的直流电转换为交流电提供给电网100。
25.当需要给电动汽车的动力电池142充电时，可包括两种方式，一种是根据双向变流器110的工作状态信息和梯次电池组130的工作参数确定梯次电池组130的能量不足或者当前处于用电低谷，此时控制器160可控制双向变流器110中的第二转换电路工作，将电网100提供的第一交流电转换为第一直流电给车载充电机140，由车载充电机140通过充电连接装置141给电动汽车的动力电池142充电，此时电网100可同时给梯次电池组130和动力电池142充电。另一种是根据双向变流器110的工作状态信息和梯次电池组130的工作参数确定梯次电池组130的能量充足或者当前处于用电高峰，此时控制器160可控制双向变流器110中的第二转换电路停止工作，并控制梯次电池组130为车载充电机140供电，由车载充电机140通过充电连接装置141给电动汽车的动力电池142充电。由此，可有效解决并网时电动汽车的动力电池的充电问题。
26.当双向变流器110离网时，即此时无法通过电网100给家庭用电器120、梯次电池组130和汽车动力电池142中的一种或多种提供电能，但是由于梯次电池组130中存储有电能且其与车载充电机140相连，因此可以通过梯次电池组130给电动汽车的动力电池142充电，当需要给电动汽车的动力电池142充电时，控制器160可先获取梯次电池组130的工作参数以确定其是否满足充电条件，如果满足充电条件，如电量足够且无任何故障，则控制其处于放电状态，以给车载充电机140提供电能，由车载充电机140通过充电连接装置141给电动汽
车的动力电池142充电。由此，可有效解决离网时电动汽车的动力电池的充电问题。
27.也就是说，在双向变流器110并网时，控制器160可控制双向变流器110工作，以通过电网100给家庭用电器120、梯次电池组130和电动汽车的动力电池142中的一种或多种提供电能，或者在双向变流器110并网时，控制器160可控制双向变流器110中的部分电路工作，以通过电网100给家庭用电器120提供电能，同时控制梯次电池组130给电动汽车的动力电池142提供电能，具体可根据电网100的使用状态以及梯次电池组130的能量提供电能，例如在用电高峰期，仅给家庭用电器120提供电能，而在用电低谷期时，可对梯次电池组130和电动汽车的动力电池142提供电能。而在双向变流器110离网时，可由梯次电池组130给电动汽车的动力电池142提供电能，以满足充电需求。
28.由此，通过上述家庭储能供配电系统，能够实现并离网下汽车充电的供配电问题，并且结构紧凑，可靠性高。
29.在本实用新型的一些实施例中，双向变流器110在离网时将梯次电池组130输出的直流电转换为第二交流电，并为家庭用电器120供电。
30.具体来说，当双向变流器110离网时，此时无法通过电网100给家庭用电器120、梯次电池组130和汽车动力电池142中的一种或多种提供电能，但是由于梯次电池组130中存储有电能，因此可以通过梯次电池组130给家庭用电器120供电，以满足用电需求。也就是说，当双向变流器110离网时，不仅可以通过梯次电池组130给电动汽车的动力电池142充电，解决汽车充电问题，而且还可以通过梯次电池组130给家庭用电器120供电，解决家庭用电问题。
31.在本实用新型的一些实施例中，如图2所示，上述的家庭储能供配电系统还包括ups蓄电池170，ups蓄电池170通过第一直流电源171和第二直流电源172，分别给电池管理模块150和控制器160供电。可选的，ups蓄电池170连接到双向变流器110的第二交流端，其中，双向变流器110在并网时还将输出的第二交流电提供给ups蓄电池170进行充电。
32.进一步的，第一直流电源171的一端与ups蓄电池170相连，第一直流电源171的另一端与电池管理模块150相连，在离网时，ups蓄电池170用于为第一直流电源171提供短时能量，以便第一直流电源171控制电池管理模块150启动上电；第二直流电源171的一端与ups蓄电池172相连，第二直流电源的172另一端与控制器160相连，在离网时，ups蓄电池170用于为第二直流电源172提供短时能量，以便第二直流电源172控制控制器160启动上电；其中，第一直流电源171输出的直流电压小于第二直流电源172输出的直流电压。
33.具体来说，如图2所示，在双向变流器110并网时，在控制器160控制双向变流器110工作以给家庭用电器120供电时，由于ups蓄电池170连接到双向变流器110的第二交流端，因此双向变流器110输出的第二交流电还提供给ups蓄电池170，以给ups蓄电池170充电。而在双向变流器110离网时，由ups蓄电池170通过第一直流电源171给电池管理模块150提供短时能量，使得电池管理模块150能够启动上电，同时通过第二直流电源172给控制器160提供短时能量，使得控制器160能够启动上电。
34.也就是说，在双向变流器110并网时，在给家庭用电器120供电的同时还给ups蓄电池170充电，以保证ups蓄电池170具有充足的电能，以便在离网切换时，能够通过第一直流电源171给电池管理模块150提供短时能量，保证电池管理模块150能够启动上电，同时通过第二直流电源172给控制器160提供短时能量，保证控制器160能够启动上电，从而有效避免
了在离网切换时，由于切换期间控制器160和电能管理模块150无启动能量来源，导致两者无法启动上电，进而导致无法完成离网切换的问题。
35.需要说明的是，当双向变流器110离网时，除了可以通过梯次电池组130给电动汽车的动力电池142充电，解决汽车充电问题，通过梯次电池组130给家庭用电器120供电，解决家庭用电问题，还可以通过梯次电池组130给ups蓄电池170充电，以保证ups蓄电池170一直能够具有充足的电能。
36.在本实用新型的一些实施例中，如图2所示，上述的家庭储能供配电统还包括接口转换器180，接口转换器180的一端连接第二直流电源172的输出端，接口转换器180的另一端连接控制器160，以便控制器160通过接口转换器180与第二直流电源172进行通信，以便控制器160对第二直流电源172实时监控。
37.在本实用新型的一些实施例中，电池管理模块150包括can通信接口(图中未示出)，电池管理模块150通过can通信接口连接控制器160，并将梯次电池组130的工作参数通过can总线发送至控制器160。
38.在本实用新型的一些实施例中，控制器160包括人机交互模块(图中未示出)，人机交互模块用于显示梯次电池组130的工作参数，以便于用户可以实时查看。
39.在本实用新型的一些实施例中，双向变流器110包括半双工通信接口(图中未示出)，双向变流器110通过半双工通信接口连接控制器160，以将工作状态信息发送至控制器160。进一步的，人机交互模块还可以双向变流器110的工作参数，以便于用户可以实时查看。
40.根据本实用新型实施例的家庭储能供配电系统，不仅能够实现解决并/离网供电以及汽车充电问题，而且系统结构紧凑，无需人工参与，自动化程度高。
41.需要说明的是，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
42.应当理解，本实用新型的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，
现场可编程门阵列(fpga)等。
43.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
44.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
45.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
46.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。