双向智能充放电装置和系统的制作方法

1.本实用新型涉及电池充放电技术领域，尤其涉及双向智能充放电装置和系统。


背景技术：

2.随着锂电池的应用普及以及锂电池的着火安全事故此起彼伏，威胁着大家的财产、人生安全。为此，锂电池的安全充电、环境检测、安全防护、应急控制等至关重要。
3.目前市面上的锂电池大多采用普通的充电器+通讯板(又名仓控板)的方式，且充电器仅仅具备电池充电功能，不具备电池放电功能，无法实现当前较多的应用场景，且无法支持电池核容、停电充电、换电等应用需求。
4.另外，由于充电器与仓控板大多是采用干接点或是rs485通讯连接；充电时，锂电池包系统的实时数据都需要通过这个仓控板进行数据整理后再由这个仓控板对充电进行发数据控制，在充电控制、充电保护、完全防护都存在较大的不确定性、不安全性；再加上任何何产品、器件都存在一定的单点故障，在整个充电系统中，由于增加这个仓控板后，对系统的复杂程度大大成倍率增加，在充电器以外的任何一个器件损坏，如若发生通讯失败或部分异常时，将无法及时调整充电的充电状态与数据，将会导致锂电池的安全风险。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供双向智能充放电装置和系统，既能满足对电池组的充电功能又能满足对电池组的放电功能，具有更强应用范围，且主控电路通过获取bms单元的管理信息，能够实时获取电池组的充放电状态，有效避免电池组的过充和过放，在bms单元对电池组的安全管理的基础上，对双向充放电功率电路进行主动充放电管理以实现双重防护，有效提升电池组的充放电安全系数。
6.为了实现上有目的，本实用新型公开了一种双向智能充放电装置，其包括双向充放电功率电路、主控电路、第一通讯单元和第二通讯单元，所述双向充放电功率电路用于对电池组进行充电和放电，所述双向充放电功率电路包括双向充放电功率单元和防反接单元，所述双向充放电功率单元呈拓扑结构，所述双向充放电功率单元和防反接单元电连接；所述主控电路电连接所述双向充放电功率电路，所述主控电路用于控制所述双向充放电功率电路充电动作和放电动作；所述第一通讯单元通讯连接所述主控电路和bms单元，所述bms单元通讯连接所述电池组，所述bms单元用于监控并管理所述电池组，所述主控电路通过所述第一通讯单元获取所述bms单元的管理信息；所述第二通讯单元通讯连接所述主控电路和充电换电柜监控系统，所述充电换电柜监控系统通过所述第二通讯单元获取所述bms单元的管理信息。
7.与现有技术相比，本实用新型一方面通过双向充放电功率电路对电池组进行充电和放电，使得本实用新型既能满足对电池组的充电功能又能满足对电池组的放电功能，从而具有更强应用范围；另一方面，主控电路通过所述第一通讯单元获取所述bms单元的管理信息，使得主控电路能够实时获取电池组的充放电状态，主控电路，有效避免电池组的过充
和过放，在bms单元对电池组的安全管理的基础上对双向充放电功率电路进行主动充放电管理以实现双重防护，有效提升电池组的充放电安全系数，且双向充放电功率电路具有防反接单元，能够避免因反接而导致的安全事故；再一方面，本实用新型相对传统充放电电路结构更加简单，有效提升可靠性并降低生产成本。
8.较佳地，所述双向智能充放电装置还包括电流电压检测电路，所述电流电压检测电路分别电连接所述双向充放电功率电路和主控电路，所述电流电压检测电路用于检测所述双向充放电功率电路的输入电流、输入电压、输出电流、输出电压和所述电池组的电压，并将检测数据传输至所述主控电路。
9.较佳地，所述双向智能充放电装置还包括温度检测电路，所述温度检测电路分别电连接所述双向充放电功率电路和主控电路，所述温度检测电路用于检测所述双向充放电功率电路的温度，并将检测数据传输至所述主控电路。
10.较佳地，所述双向智能充放电装置还包括功率电路驱动电路，所述功率电路驱动电路分别电连接所述双向充放电功率电路和主控电路，所述功率电路驱动电路用于驱动所述双向充放电功率电路的充电动作和放电动作。
11.较佳地，所述电池组设于电池仓内，所述电池仓内还设有温度传感器、灭火器传感器、风扇传感器、仓门传感器、烟雾传感器或到位传感器中的一者或多者的组合。
12.具体地，所述双向智能充放电装置还包括电池环境温度检测电路、灭火器状态检测电路、风扇运行状态检测电路、仓门状态检测电路、烟雾状态检测电路、电池在位检测电路中的一者或多者的组合；
13.所述电池环境温度检测电路分别电连接所述主控电路和温度传感器，所述电池环境温度检测电路用于检测所述温度传感器的数据，并将检测数据传输至所述主控电路；
14.所述灭火器状态检测电路分别电连接所述主控电路和灭火器传感器，所述灭火器状态检测电路用于检测所述灭火器传感器的数据，并将检测数据传输至所述主控电路；
15.所述风扇运行状态检测电路分别电连接所述主控电路和风扇传感器，所述风扇运行状态检测电路用于检测所述风扇传感器的数据，并将检测数据传输至所述主控电路；
16.所述仓门状态检测电路分别电连接所述主控电路和仓门传感器，所述仓门状态检测电路用于检测所述仓门传感器的数据，并将检测数据传输至所述主控电路；
17.所述烟雾状态检测电路分别电连接所述主控电路和烟雾传感器，所述烟雾状态检测电路用于检测所述烟雾传感器的数据，并将检测数据传输至所述主控电路；
18.所述电池在位检测电路分别电连接所述主控电路和到位传感器，所述电池在位检测电路用于检测所述到位传感器的数据，并将检测数据传输至所述主控电路。
19.较佳地，所述电池仓还设有仓门、加热器、散热风扇、照明灯、指示灯或灭火器中的一者或多者的组合，所述双向智能充放电装置还包括仓门驱动电路、加热器驱动电路、散热风扇驱动电路、照明灯驱动电路、指示灯驱动电路、灭火器驱动电路中的一者或多者的组合；
20.所述仓门驱动电路分别电连接所述主控电路和仓门，所述仓门驱动电路用于驱动所述仓门动作；
21.所述加热器驱动电路分别电连接所述主控电路和加热器，所述加热器驱动电路用于驱动所述加热器动作；
22.所述散热风扇驱动电路分别电连接所述主控电路和散热风扇，所述散热风扇驱动电路用于驱动所述散热风扇动作；
23.所述照明灯驱动电路分别电连接所述主控电路和照明灯，所述照明灯驱动电路用于驱动所述照明灯动作；
24.所述指示灯驱动电路分别电连接所述主控电路和指示灯，所述指示灯驱动电路用于驱动所述指示灯动作；
25.所述灭火器驱动电路分别电连接所述主控电路和灭火器，所述灭火器驱动电路用于驱动所述灭火器动作。
26.较佳地，所述第一通讯单元为rs485通讯端口、rs232通讯端口或can通讯端口中的一者或多者的组合；所述第二通讯单元为rs485通讯端口或can通讯端口中的一者或多者的组合。
27.较佳地，所述双向智能充放电装置还包括电源电路，所述电源电路电连接所述双向充放电功率电路，所述电源电路用于电连接外部电源以对所述双向智能充放电系统供电。
28.相应地，本实用新型还公开了一种双向智能充放电系统，其包括充电换电柜监控系统、电池仓和如上所述的双向智能充放电装置，所述电池仓设有电池组、bms单元和充放电口，所述bms单元和充放电口分别电连接所述电池组，所述双向充放电功率电路通过所述充放电口对所述电池组进行充电和放电。
附图说明
29.图1是本实用新型的双向智能充放电系统的结构示意图；
30.图2是拓扑结构为双向buckboost电路的双向充放电功率单元的电路示意图；
31.图3是拓扑结构为双向buckboost电路的双向充放电功率单元的又一电路示意图。
具体实施方式
32.为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
33.请参阅图1
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图3所示，本实施例的双向智能充放电系统，包括充电换电柜监控系统200、电池仓300和双向智能充放电装置100，电池仓300设有电池组301、bms单元302和充放电口315，bms单元302和充放电口分别电连接电池组301，该双向智能充放电装置100包括双向充放电功率电路1、主控电路2、第一通讯单元3和第二通讯单元4，双向充放电功率电路1通过充放电口315对电池组301进行充电和放电。
34.其中，双向充放电功率电路1用于对电池组301进行充电和放电，双向充放电功率电路1包括双向充放电功率单元和防反接单元，双向充放电功率单元呈拓扑结构，双向充放电功率单元和防反接单元电连接。
35.可以理解的是，双向充放电功率单元为诸如双向的buckboost电路、llc电路等拓扑结构的电路，图2和图3分别示出了两种可用于本实施例的拓扑结构为双向buckboost电路的双向充放电功率单元。通过该类型的双向充放电功率单元和防反接单元，使得本实施例的双向充放电功率电路1能够对电池组301进行充电和放电，并有效避免因接反而导致的
安全事故。
36.主控电路2电连接双向充放电功率电路1，主控电路2用于控制双向充放电功率电路1充电动作和放电动作。
37.第一通讯单元3通讯连接主控电路2和bms单元302，bms单元302通讯连接电池组301，bms单元302用于监控并管理电池组301，主控电路2通过第一通讯单元3获取bms单元302的管理信息。优选地，第一通讯单元3为rs485通讯端口、rs232通讯端口或can通讯端口中的一者或多者的组合，以满足日常通讯使用需求。这里的bms单元302的管理数据包括但不限于电池组301的电芯电压数据、电池温度数据、电流数据、压差数据等。
38.第二通讯单元4通讯连接主控电路2和充电换电柜监控系统200，充电换电柜监控系统200通过第二通讯单元4获取bms单元302的管理信息。优选地，第二通讯单元4为rs485通讯端口或can通讯端口中的一者或多者的组合。充电换电柜监控系统200为一充放电总监控台，充电换电柜监控系统200可以通讯连接多个双向智能充放电装置100，以实现对所有双向智能充放电装置100的充放电状态的全局监控。
39.值得注意的是，本实施例的双向智能充放电装置100还可以预留更多的通讯单元4以供后续拓展使用，在此不做赘述。
40.较佳地，双向智能充放电装置100还包括电流电压检测电路5，电流电压检测电路5分别电连接双向充放电功率电路1和主控电路2，电流电压检测电路5用于检测双向充放电功率电路1的输入电流、输入电压、输出电流、输出电压和电池组301的电压，并将检测数据传输至主控电路2。
41.较佳地，双向智能充放电装置100还包括温度检测电路6，温度检测电路6分别电连接双向充放电功率电路1和主控电路2，温度检测电路6用于检测双向充放电功率电路1的温度，并将检测数据传输至主控电路2。
42.较佳地，双向智能充放电装置100还包括功率电路驱动电路7，功率电路驱动电路7分别电连接双向充放电功率电路1和主控电路2，功率电路驱动电路7用于驱动双向充放电功率电路1的充电动作和放电动作。
43.由于主控电路2实时获得了双向充放电功率电路1的输入电流、输入电压、输出电流、输出电压、电池组301的电压、电路温度等数据，在主控电路2的合理的硬件电路结构下，结合bms单元302提供的管理信息，主控电路2能够对上述数据进行反馈，以实时控制双向充放电功率电路1的充电/放电电压、电流以及涓流、恒流、恒压模式或是维护充电、保护停机、紧急停机等。
44.该主控电路2还可以为单片机或dsp，主控电路2在上述数据的基础上，结合电池组301的充电/放电曲线需求，安全且有效地对电池组301的电量完全充满和对电池组301的电量完全放出。
45.较佳地，电池组301设于电池仓300内，电池仓300内还设有温度传感器303、灭火器传感器304、风扇传感器305、仓门传感器306、烟雾传感器307或到位传感器308中的一者或多者的组合。
46.具体地，双向智能充放电装置100还包括电池环境温度检测电路8、灭火器状态检测电路9、风扇运行状态检测电路10、仓门状态检测电路11、烟雾状态检测电路12、电池在位检测电路13中的一者或多者的组合；
47.电池环境温度检测电路8分别电连接主控电路2和温度传感器303，电池环境温度检测电路8用于检测温度传感器303的数据，并将检测数据传输至主控电路2。该检测数据具体为电池仓300内的环境温度数据。
48.灭火器状态检测电路9分别电连接主控电路2和灭火器传感器304，灭火器状态检测电路9用于检测灭火器传感器304的数据，并将检测数据传输至主控电路2。该检测数据具体为灭火器的余量数据和/或是否可用数据。
49.风扇运行状态检测电路10分别电连接主控电路2和风扇传感器305，风扇运行状态检测电路10用于检测风扇传感器305的数据，并将检测数据传输至主控电路2。该检测数据具体为风扇的转速和/或停启状态。
50.仓门状态检测电路11分别电连接主控电路2和仓门传感器306，仓门状态检测电路11用于检测仓门传感器306的数据，并将检测数据传输至主控电路2。该检测数据具体为仓门是打开还是关闭。
51.烟雾状态检测电路12分别电连接主控电路2和烟雾传感器307，烟雾状态检测电路12用于检测烟雾传感器307的数据，并将检测数据传输至主控电路2。该检测数据具体为电池仓300内是否有烟雾和/或烟雾浓度。
52.电池在位检测电路13分别电连接主控电路2和到位传感器308，电池在位检测电路13用于检测到位传感器308的数据，并将检测数据传输至主控电路2。该检测数据具体为电池组301是否正确置入电池仓300内。
53.较佳地，电池仓300还设有仓门309、加热器310、散热风扇311、照明灯312、指示灯313或灭火器314中的一者或多者的组合，双向智能充放电装置100还包括仓门驱动电路14、加热器驱动电路15、散热风扇驱动电路16、照明灯驱动电路17、指示灯驱动电路18、灭火器驱动电路19中的一者或多者的组合。
54.仓门驱动电路14分别电连接主控电路2和仓门309，仓门驱动电路14用于驱动仓门309动作。
55.加热器驱动电路15分别电连接主控电路2和加热器310，加热器驱动电路15用于驱动加热器310动作。
56.散热风扇驱动电路16分别电连接主控电路2和散热风扇311，散热风扇驱动电路16用于驱动散热风扇311动作。
57.照明灯驱动电路17分别电连接主控电路2和照明灯312，照明灯驱动电路17用于驱动照明灯312动作。
58.指示灯驱动电路18分别电连接主控电路2和指示灯313，指示灯驱动电路18用于驱动指示灯313动作。
59.灭火器驱动电路19分别电连接主控电路2和灭火器314，灭火器驱动电路19用于驱动灭火器314动作。
60.该主控电路2在上述数据的基础上，结合上述获得的各项检测数据，以使对电池仓300环境进行反馈并驱动对应部件动作，以避免安全事故发生。
61.较佳地，双向智能充放电装置100还包括电源电路20，电源电路20电连接双向充放电功率电路1，电源电路20用于电连接外部电源以对双向智能充放电系统供电。
62.结合图1
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图3，本实用新型一方面通过双向充放电功率电路1对电池组301进行充
电和放电，使得本实用新型既能满足对电池组301的充电功能又能满足对电池组301的放电功能，从而具有更强应用范围；另一方面，主控电路2通过第一通讯单元3获取bms单元302的管理信息，使得主控电路2能够实时获取电池组301的充放电状态，主控电路2，有效避免电池组301的过充和过放，在bms单元302对电池组301的安全管理的基础上对双向充放电功率电路1进行主动充放电管理以实现双重防护，有效提升电池组301的充放电安全系数，且双向充放电功率电路1具有防反接单元，能够避免因反接而导致的安全事故；再一方面，本实用新型相对传统充放电电路结构更加简单，有效提升可靠性并降低生产成本。
63.以上所揭露的仅为本实用新型的优选实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。