一种集中组串式电化学储能控制器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种集中组串式电化学储能控制器，包括有控制系统模块和AD采集模块，控制系统模块包括有电源接口、EMC线路、系统电源、CAN电源、CAN接口、CAN驱动器、通信隔离器、电池电源、MCU控制器、N路继电器状态检测线路、N路继电器即驱动线路、信号采集接口、N路电芯电压线路和温度采样接口，AD采集模块包括有信号接口、信号隔离驱动器、滤波和被动均衡线路、N路电池组监控器、电压和温度采样接口。本实用新型专利技术通过增加了主动均衡功能，杜绝了组串式电化学储能系统因长期运行导致的电芯电压不均衡现象，规避了储能系统因电芯电压不均衡而导致的暂停运营现象，减少系统维护次数，降低维护成本，使储能系统长期高效稳定运行，发挥最大效能。挥最大效能。挥最大效能。

【技术实现步骤摘要】
一种集中组串式电化学储能控制器


[0001]本技术涉及储能控制器领域，具体涉及到一种集中组串式电化学储能控制器。

技术介绍

[0002]随着新能源行业的蓬勃发展，新能源电化学储能系统成为新能源行业的一块重要组成部分。而锂电池是目前市面上技术最成熟应用最广泛的电化学储能系统，其中锂电池主要以组串式方式应用于储能市场；例如：电动汽车动力电池系统、风光电电力调频储能系统、电网电力调频储能系统、工商业电力储能系统、家用储能系统、家用移动电源、电瓶车锂电池系统等。组串式电化学储能控制器是保障组串式电化学储能系统安全运行的核心，储能控制器直接影响电化学储能系统运行的好坏。
[0003]目前市面上运行的电化学储能系统多为组串式锂电池组储能系统。而许多的组串式锂电池组系统在完成安装运行一年左右，就开始出现各种故障，被迫暂停运行进行维护，而停止运行的大多数原因为组串式锂电池组长期运行后电芯电量不均衡。如果电池储能系统电芯电压在极度不均衡条件下强制使用，将导致不均衡电芯过充或过放，造成电芯永久损坏，严重时发生爆炸。因此，组串式电化学储能控制器解决电化学电池组在组串式应用中的均衡技术尤为重要。组串式电池组的均衡技术有主动均衡和被动均衡两种技术，目前市面上以被动均衡为主，主动均衡较少。被动均衡技术是对电池组中电芯电量较高电芯通过电阻放电以达到电芯平均电量的技术，主动均衡是对电池组中电芯电量较低的电芯进行单独补电以达到电芯平均电量的技术。被动均衡技术简单，大多数电池PACK监控芯片已集成被动均衡功能；而主动均衡实现相对复杂，控制严格且成本较高，这也是市面上主动均衡应用较少的原因。
[0004]目前较为流行的主动均衡IC方案为ADI(亚德诺)LTC3300：采用隔离变压器的双向同步反激式平衡，和TI(德州仪器)EMB1428：采用MOS管的开关矩阵阵列平衡。两个IC方案虽然都完成了复杂的逻辑信号集成，但是LTC3300控制大量隔离变压器，相当于一个控制系统有相应电芯数量个电源模块，成本和故障率高；EMB1428控制大量MOS管，而MOS管使用相对较严格，由于MOS管不具有电气隔离，一旦MOS管损坏，极易导致电路失效甚至发生安全事故。也有一些厂商采用多组继电器矩阵排列为电芯补电的非IC主动均衡方案，但是他们选用的继电器封装过大，且在PCB布板过程中未严格进行电器隔离，这样将导致他们的控制器只适用于低压系统，而无法适用于大型储能800V
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1500V的系统。
[0005]针对上述问题，本技术提出了一种专门针对各组串式化学储能场景的一种集中串式电化学储能控制器。

技术实现思路

[0006]本技术提出了一种专门针对各组串式化学储能场景的一种集中组串式电化学储能控制器。
[0007]本技术的目的是提供一种集中组串式电化学储能控制器，包括有控制系统模块和AD采集模块，控制系统模块包括有电源接口、EMC线路、系统电源、CAN电源、CAN接口、CAN驱动器、通信隔离器、电池电源、MCU控制器、N路继电器状态检测线路、N路继电器即驱动线路、信号采集接口、N路电芯电压线路和温度采样接口，AD采集模块包括有信号接口、信号隔离驱动器、滤波和被动均衡线路、N路电池组监控器、电压和温度采样接口。
[0008]进一步的，控制系统模块在PCB排列时采用电气隔离排列，并在继电器线圈和触点中间开槽。
[0009]进一步的，控制系统模块和AD采样模块连接接口使两个模块电气连接，控制系统模块和AD采样模块隔离通信驱动器将控制系统模块和N路电池组电气隔离。
[0010]进一步的，N组继电器驱动线路采用595串转并信号驱动器，N组继电器状态检测线路线路采用165并转串寄存器。
[0011]进一步的，EMC线路为系统提供一个抗干扰能力强的电源。
[0012]进一步的，电源接口为系统提供电源并为电池充电提供电源。
[0013]进一步的，N组继电器驱动线路包括有n组继电器，n组继电器依次一字顺序排列，双刀双掷继电器的一路常开6号管脚接对应电芯的负极和相邻低电位电芯的正极；另一路常开7号管脚接对应电芯的正极和相邻高电位电芯的负极；继电器的一路公共5号管脚接充电电源的负极，另外一路公共8号管脚接充电电源的正极。
[0014]本技术具有以下优势：本技术通过增加了主动均衡功能，杜绝了组串式电化学储能系统因长期运行导致的电芯电压不均衡现象，规避了储能系统因电芯电压不均衡而导致的暂停运营现象，减少系统维护次数，降低维护成本，使储能系统长期高效稳定运行，发挥最大效能。
附图说明
[0015]图1为本技术的控制器系统框图；
[0016]图2为本技术的PCB结构布局图；
[0017]图3为本技术的电池电源原理图；
[0018]图4为本技术的N路继电器状态检测线路原理图；
[0019]图5为本技术的N路继电器驱动线路原理图；
[0020]图6为本技术的MCU控制器线路原理图；
[0021]图7为本技术的CAN驱动器线路原理图；
[0022]图8为本技术的EMC线路原理图；
[0023]图9为本技术的电压采样和被动均衡线路原理图；
[0024]图10为本技术的控制系统模块和AD采样模块连接接口原理图；
[0025]图11为本技术的电池充电原理图；
[0026]图12为本技术的AD采样模块隔离通信驱动线路原理图。
具体实施方式
[0027]本技术的目的是提供一种集中组串式电化学储能控制器，包括有控制系统模块和AD采集模块，控制系统模块包括有电源接口、EMC线路、系统电源、CAN电源、CAN接口、
CAN驱动器、通信隔离器、电池电源、MCU控制器、N路继电器状态检测线路、N路继电器驱动线路、信号采集接口、N路电芯电压线路和温度采样接口，AD采集模块包括有信号接口、信号隔离驱动器、滤波和被动均衡线路、N路电池监控器、电压和温度采样接口。
[0028]本实施例中，控制系统模块在PCB排列时采用电气隔离排列，并在继电器线圈和触点中间开槽。
[0029]本实施例中，控制系统模块和AD采样模块连接接口使两个模块电气连接，控制系统模块和AD采样模块隔离通信驱动器将控制系统模块和N路电池组电气隔离。
[0030]本实施例中，N组继电器驱动线路采用595串转并信号驱动器，N组继电器状态检测线路线路采用165并转串寄存器。
[0031]本实施例中，EMC线路为系统提供一个抗干扰能力强的电源。
[0032]本实施例中，电源接口为系统提供电源并为电池充电提供电源。
[0033]本实施例中，N组继电器驱动线路包括有n组继电器，n组继电器依次一字顺序排列，双刀双掷继电器的一路常开6号管脚接对应电芯的负极和相邻低电位电芯的正极；另一路常开7号管脚接对应电芯的正极和相邻高电位电芯的负极；继电器的一路公共5号管本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集中组串式电化学储能控制器，包括有控制系统模块和AD采集模块，其特征在于：所述控制系统模块包括有电源接口、EMC线路、系统电源、CAN电源、CAN接口、CAN驱动器、通信隔离器、电池电源、MCU控制器、N组继电器驱动线路、N路继电器状态检测线路、N路电芯电压线路和温度采样接口，所述AD采集模块包括有信号接口、信号隔离驱动器、滤波和被动均衡线路、N路电池监控器、电压和温度采样接口。2.如权利要求1所述的一种集中组串式电化学储能控制器，其特征在于：所述控制系统模块在PCB排列时采用电气隔离排列，并在继电器线圈和触点中间开槽。3.如权利要求1所述的一种集中组串式电化学储能控制器，其特征在于：所述控制系统模块和AD采样模块连接接口使两个模块电气连接，所述控制系统模块和AD采样模块隔离通信驱动器将控制系统模块和N路电池组电气隔离。4.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈光勇，陈光平，李奇，
申请(专利权)人：成都忆能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：