專利名稱：一種風光互補智能充放電控制器、電池管理系統及風光互補智能充電系統的制作方法
技術領域：
本申請涉及新能源控 制與應用技術領域，特別涉及一種風光互補智能充放電控制器、電池管理系統及風光互補智能充電系統。
背景技術：
目前，太陽能、風能對電池充電的技術已得到廣泛應用，而能源儲能系統的電池組的充、放電管理、能量管理則是能源系統的一個管理難點。現有技術中，風光互補充、放電儲能系統，都是由分立的風光互補充、放電控制器與電池組組成的；應用鋰電池的，也僅僅只是鋰電池的基礎上增加了鋰電池管理系統(BMS)，也仍然是獨立的部件，對電池的充、放電管理，電池的能量管理都是逆變系統根據電池電壓簡單的估算得到，再者，目前市場上的電池管理系統中，充放電一致性管理大多只有應用到鋰電池上，而電池管理系統(BMS)中的主控制(電開關管)的電流是業界難以解決的難題，也是故障率最高的部分，同時，使用該器件后，在電池充電完成、過溫、過壓的情況下，電池管理系統會將其關閉，由于電開關管的反應速度慢，在系統恢復供電時的延遲將導致控制器的備用電源處于斷開狀態，容易導致后端負載斷電的巨大損失，使得系統的可靠性和效率低下。

發明內容
本申請的目的之一是在于避免現有技術中的不足之處而提供一種風光互補智能充放電控制器，該風光互補智能充放電控制器，可與電池管理系統進行通訊，通過電池管理系統獲取電池組的使用情況等信息，并且反應速度快，不會導致后端負載斷電，可通過合理的維護和管理，使得電池組得到合理利用。為此給出一種風光互補智能充放電控制器，設置有與電池管理系統通訊的第一接口和與電池組連接的電池接口。風光互補智能充放電控制器包括風能支路、太陽能支路和第一主控芯片；
風能支路包括依次連接的整流電路、風機剎車電路、第一檢測電路、第一 MPPT控制器、
第二檢測電路、輸出控制電路和第五檢測電路，整流電路通過風能輸入端與風能連接，整流電路還與第一主控芯片的I端連接，風機剎車電路還與第一主控芯片的2端連接，第一檢測電路還與第一主控芯片的3端連接，第一 MPPT控制器還與第一主控芯片的4端連接，第二檢測電路還與第一主控芯片的5端連接，輸出控制電路還與第一主控芯片的6端連接；太陽能支路包括依次連接的第三檢測電路、防反接電路、第二 MPPT控制器和第四檢測電路，第三檢測電路通過太陽能輸入端與太陽能連接，第三檢測電路還與第一主控芯片的10端連接，防反接電路還與第一主控芯片的9端連接，第二 MPPT控制器還與第一主控芯片的8端連接；
第二檢測電路與輸出控制電路之間的接點、第四檢測電路的輸出端均連接電池接口 ；第一接口設于第一主控芯片的7端。第一主控芯片為MCU或者DSP。本申請的一種風光互補智能充放電控制器的有益效果是，通過在風光互補智能充放電控制器設置有第一接口，用于與電池管理系統進行通訊，無需使用開關管來實現，而是通過電池管理系統檢測電池組的使用情況，將使用情況反饋至風光互補智能充放電控制器，由風光互補智能充放電控制器對電池組進行合理的維護和管理，反應速度快，不會導致后端負載斷電，使得電池組得到合理利用。
本申請的目的之二是在于避免現有技術中的不足之處而提供一種電池管理系統，該電池管理系統可與風光互補智能充放電控制器進行通訊，無需使用開關管來實現，而是通過將檢測到的電池組使用情況告知風光互補智能充放電控制器，由風光互補智能充放電控制器通過合理的維護和管理，反應速度快，不會導致后端負載斷電，使得電池組得到合理利用。為此給出一種電池管理系統，電池管理系統分別與電池組的單個電池連接，包括與風光互補智能充放電控制器通訊的第二接口。電池管理系統包括第二主控芯片、電流檢測電路和多個單電池的檢測控制電路，每個檢測控制電路與第二主控芯片通訊，電流檢測電路檢測電池組的總電流并將電流信息反饋至第二主控芯片，所述第二接口設于第二主控芯片。檢測控制電路包括控制管理器、電壓檢測電路、驅動電路和均衡電路，電壓檢測電路檢測電池兩端的電壓并把電壓信息反饋至控制管理器，當該電池電壓過高時，控制管理器通過驅動電路驅動均衡電路將多余的電量轉移至電量少的電池。均衡電路包括開關管和電感，開關管由驅動電路控制導通/斷開，開關管導通時，過高電壓的電池將多余的電量儲存于電感，開關管關斷時，電感存儲的能量由開關管的內置的阻尼二極管將電能轉移到下一個電池，將電池的多余電能轉移到電能少的電池上，達到均衡的效果。電池兩端接有濾波電容，電感兩端接有用于限流保護的功率電阻。第二主控芯片為MCU或者DSP。本申請的一種電池管理系統的有益效果是，通過在電池管理系統設置有第二接口，用于與風光互補智能充放電控制器進行通訊，與現有技術的電池管理系統不同的是取消開關管的使用，通過電池管理系統將檢測到的電池組的使用情況通過上傳數據告知風光互補智能充放電控制器，由風光互補智能充放電控制器調節電池組的充、放電參數，不必斷開電池組與風光互補智能充放電控制器的連接，大大降低了因斷開電池管理系統主路開關管而導致系統突發斷電的異常，反應速度快，不會導致后端負載斷電，使整個系統的可靠性和效率同時提高。本申請的目的之三是在于避免現有技術中的不足之處而提供一種風光互補智能充電系統，該風光互補智能充電系統可降低電路的損耗與提高可靠性，以及可做到提前預防電池的異常、防止單個電池短板的問題，通過合理的維護與管理，使得電池得到合理利用，反應速度快，不會導致后端負載斷電。為此給出一種風光互補智能充電系統，包括電池組、以上所述的風光互補智能充放電控制器和以上所述的電池管理系統，電池組、風光互補智能充放電控制器和電池管理系統對應連接。本申請的一種風光互補智能充電系統的有益效果是，通過在風光互補智能充放電控制器與電池管理系統的通訊，與現有技術相比取消開關管的使用，通過電池管理系統將檢測到的電池組的使用情況通過上傳數據告知風光互補智能充放電控制器，由風光互補智能充放電控制器調節電池組的充、放電參數，不必斷開電池組與風光互補智能充放電控制器的連接，大大降低了因斷開電池管理系統主路開關管而導致系統突發斷電的異常，反應速度快，不會導致后端負載斷電，使整個系統的可靠性和效率同時提高。


圖I是一種風光互補智能充放電控制器的示意圖 圖2是圖I的電路框圖
圖3是一種電池管理系統的電路示意圖 圖4是圖3的電路框圖 圖5是一種風光互補智能充電系統的示意圖 圖I至圖5中包括有
1—風光互補智能充放電控制器；
2——電池管理系統；
3-電池組。
具體實施例方式實施例I。本實施例的一種風光互補智能充放電控制器如圖I所不，設置與電池管理系統2通訊的第一接口設置有與電池管理系統2通訊的第一接口和與電池組3連接的電池接口。本實施例通過在風光互補智能充放電控制器I設置有第一接口，用于與電池管理系統2進行通訊，無需使用開關管來實現，而是通過電池管理系統2檢測電池組3的使用情況，將使用情況反饋至風光互補智能充放電控制器1，由風光互補智能充放電控制器I對電池組3進行合理的維護和管理，反應速度快，不會導致后端負載斷電，使得電池組得到合理利用。如圖2所示，風光互補智能充放電控制器I包括風能支路、太陽能支路和第一主控
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心/T O風能支路包括依次連接的整流電路、風機剎車電路、第一檢測電路、第一 MPPT控制器、第二檢測電路、輸出控制電路和第五檢測電路，整流電路通過風能輸入端與風能連接，整流電路還與第一主控芯片的I端連接，風機剎車電路還與第一主控芯片的2端連接，第一檢測電路還與第一主控芯片的3端連接，第一 MPPT控制器還與第一主控芯片的4端連接，第二檢測電路還與第一主控芯片的5端連接，輸出控制電路還與第一主控芯片的6端連接;
太陽能支路包括依次連接的第三檢測電路、防反接電路、第二 MPPT控制器和第四檢測電路，第三檢測電路通過太陽能輸入端與太陽能連接，第三檢測電路還與第一主控芯片的10端連接，防反接電路還與第一主控芯片的9端連接，第二 MPPT控制器還與第一主控芯片的8端連接。第二檢測電路與輸出控制電路之間的接點、第四檢測電路的輸出端均連接電池接□。第一接口設于第一主控芯片的7端。具體的，第一主控芯片為MCU或者DSP。本實施例的工作原理如下
系統啟動時，風光互補智能充放電控制器會對總系統進行巡檢，根據電池管理系統2(BMS)上傳的充電信息、指標要求進行調整；
當有風能、太陽能輸入時，第一 MPPT控制器和第二 MPPT控制器會調節系統跟蹤最大功率跟蹤模式，結合電池管理系統2實時上傳的數據，對電池組3充電參數實現實時的調整；當風能、太陽能輸入的功率足夠時(超出電池充電要求或充飽時)，風光互補智能充放電控制器會控制第一 MPPT控制器和第二 MPPT控制器跟蹤電流、電壓，若遇臺風或風能嚴重過剩時，系統會啟動風機剎車電路，控制風機(即風能采集器)的轉速，或關閉第一 MPPT控制器，保證電池的充電可靠性，確保用戶負載的供電可靠；
若太陽能、風能都處于異常時，風光互補智能充放電控制器會發提前發出報警，告知用戶，做好應急措施。實施例2。本實施例的一種電池管理系統如圖3所示，電池管理系統2分別與電池組3的單個電池連接，電池管理系統2包括與風光互補智能充放電控制器I通訊的第二接口。本實施例通過在電池管理系統2設置有第二接口，用于與風光互補智能充放電控制器I進行通訊，與現有技術的電池管理系統2不同的是取消開關管的使用，通過電池管理系統2將檢測到的電池組3的使用情況通過上傳數據告知風光互補智能充放電控制器I，由風光互補智能充放電控制器I調節電池組3的充、放電參數，不必斷開電池組3與風光互補智能充放電控制器I的連接，大大降低了因斷開電池管理系統2主路開關管而導致系統突發斷電的異常，反應速度快，不會導致后端負載斷電，使整個系統的可靠性和效率同時提聞。如圖4所示，電池管理系統2包括第二主控芯片、電流檢測電路和多個單電池的檢測控制電路，每個檢測控制電路與第二主控芯片通訊，電流檢測電路檢測電池組3的總電流并將電流信息反饋至第二主控芯片，所述第二接口設于第二主控芯片。具體的，檢測控制電路包括控制管理器、電壓檢測電路、驅動電路和均衡電路，電壓檢測電路檢測電池兩端的電壓并把電壓信息反饋至控制管理器，當該電池電壓過高時，控制管理器通過驅動電路驅動均衡電路將多余的電量轉移至電量少的電池。具體的，均衡電路包括開關管和電感，開關管由驅動電路控制導通/斷開，開關管導通時，過高電壓的電池將多余的電量儲存于電感，開關管關斷時，電感存儲的能量由開關管的內置的阻尼二極管將電能轉移到下一個電池，將電池的多余電能轉移到電能少的電池上，達到均衡的效果。具體的，電池兩端接有濾波電容，電感兩端接有用于限流保護的功率電阻。具體的，第二主控芯片為MCU或者DSP。
本實施例的工作原理如下
電池管理系統2 (BMS)與電池組3連接，檢測單節電池的電壓、充電量、放電量、電池溫度數據，實時將數據上傳至風光互補智能充放電控制器，讓風光互補智能充放電控制器I實時調整充電系統、逆變器系統的運行參數，保證電池可靠、安全的使用。當發現單節電池過充時，系統會即開啟均衡電路，將該電池多余的電量轉移至電量少的電池，同時，電池管理系統2 (BMS)會發送數據通知風光互補智能充放電控制器I調整充電電壓與電流，保證系統的可靠性。當溫度傳感器感應到電池組3的溫度過高時，由第二主控芯片控制降低電池的電流和電壓。本實施例的電池管理系統2 (BMS)與常規的電池管理系統2 (BMS)相比，不同之處在于取消了充、放電主回路上的開關管(在電池充飽電、過壓、過溫時控制與系統斷開) 的使用，大大降低了電池管理系統2中因開關管在充電完畢與過壓關閉后系統恢復供電延遲而導致誤關機故障、開關管的損耗等諸多問題，也降低了因逆變器負載沖擊導致電池組3異常，提升系統可靠性與效率，通過電池管理系統2(BMS)上傳的數據通知太陽能逆變調節、控制的充、放電參數，不必通過斷開電池組3與風光互補智能充放電控制器I的連接才能實現相關均衡的功能，使整個系統可靠性提高；實現電池管理系統2與風光互補智能充放電控制器I通訊、數據交換，達到調整MPPT控制器、整流(充電)器電流、電壓的目的。實施例3。本實施例的一種風光互補智能充電系統如圖5所示，包括電池組3、實施例I的風光互補智能充放電控制器I和實施例2的電池管理系統2，電池組3、風光互補智能充放電控制器I和電池管理系統2對應連接。本實施例將風光互補智能充放電控制器I通過通訊線與電池組3管理系統(BMS)進行通訊連接，通過電池管理系統2將檢測到的電池組3的使用情況通過上傳數據告知風光互補智能充放電控制器1，由風光互補智能充放電控制器I調節電池組3的充、放電參數，以達到太陽能MPPT充電系統、風能跟蹤管控系統與電池管理系統2 (BMS)、電池組3更完美的結合。使風光互補智能充放電控制器I的儲能電池組3得到更完善的管理，使系統能實時了解儲能電池組3的運行狀態，充、放電容量，溫度等，全方位的保護電池，延長電池組3的使用壽命。同時，通過省去電池管理系統2 (BMS)系統中用作保護系統的開關管，反應速度快，不會導致后端負載斷電，簡化系統、提高了整個系統的效率與可靠性。另外，用戶還可以通過在風光互補智能充放電控制器I設置人機對話界面，以便了解整個(含電池組3)系統的運行狀態、參數以及控制。還可以通過與上位、網絡連接，實現異地監測與控制。本實施例的電池組3也可使用超級電容等其他儲能裝置。電池組放置有溫度傳感器，當溫度傳感器感應到電池組3的溫度過高時，由第二主控芯片控制降低電池的電流和電壓。最后應當說明的是，以上實施例僅用于說明本申請的技術方案而非對本申請保護范圍的限制，盡管參照較佳實施例對本申請作了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本申請的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本申請技術方案的實質和范圍。
權利要求
1.一種風光互補智能充放電控制器，其特征是，設置有與電池管理系統通訊的第一接口和與電池組連接的電池接口。
2.根據權利要求I所述的一種風光互補智能充放電控制器，其特征是，包括風能支路、太陽能支路和第一主控芯片； 風能支路包括依次連接的整流電路、風機剎車電路、第一檢測電路、第一 MPPT控制器、第二檢測電路、輸出控制電路和第五檢測電路，整流電路通過風能輸入端與風能連接，整流電路還與第一主控芯片的I端連接，風機剎車電路還與第一主控芯片的2端連接，第一檢測電路還與第一主控芯片的3端連接，第一 MPPT控制器還與第一主控芯片的4端連接，第二檢測電路還與第一主控芯片的5端連接，輸出控制電路還與第一主控芯片的6端連接； 太陽能支路包括依次連接的第三檢測電路、防反接電路、第二 MPPT控制器和第四檢測電路，第三檢測電路通過太陽能輸入端與太陽能連接，第三檢測電路還與第一主控芯片的10端連接，防反接電路還與第一主控芯片的9端連接，第二 MPPT控制器還與第一主控芯片的8端連接； 第二檢測電路與輸出控制電路之間的接點、第四檢測電路的輸出端均連接電池接口 ； 第一接口設于第一主控芯片的7端。
3.根據權利要求2所述的一種風光互補智能充放電控制器，其特征是，第一主控芯片為MCU或者DSP。
4.一種電池管理系統，電池管理系統分別與電池組的單個電池連接，其特征是，包括與風光互補智能充放電控制器通訊的第二接口。
5.根據權利要求4所述的一種電池管理系統，其特征是，電池管理系統包括第二主控芯片、電流檢測電路和多個單電池的檢測控制電路，每個檢測控制電路與第二主控芯片通訊，電流檢測電路檢測電池組的總電流并將電流信息反饋至第二主控芯片，所述第二接口設于第二主控芯片。
6.根據權利要求5所述的電池管理系統，其特征是，檢測控制電路包括控制管理器、電壓檢測電路、驅動電路和均衡電路，電壓檢測電路檢測電池兩端的電壓并把電壓信息反饋至控制管理器，當該電池電壓過高時，控制管理器通過驅動電路驅動均衡電路將多余的電量轉移至電量少的電池。
7.根據權利要求6所述的電池管理系統，其特征是，均衡電路包括開關管和電感，開關管由驅動電路控制導通/斷開，開關管導通時，過高電壓的電池將多余的電量儲存于電感，開關管關斷時，電感存儲的能量由開關管的內置的阻尼二極管將電能轉移到下一個電池，將電池的多余電能轉移到電能少的電池上，達到均衡的效果。
8.根據權利要求7所述的電池管理系統，其特征是，電池兩端接有濾波電容，電感兩端接有用于限流保護的功率電阻。
9.根據權利要求5所述的一種電池管理系統，其特征是，第二主控芯片為MCU或者DSP。
10.一種風光互補智能充電系統，其特征是，包括電池組、權利要求I至3任意一項所述的風光互補智能充放電控制器和權利要求4至9任意一項所述的電池管理系統，電池組、風光互補智能充放電控制器和電池管理系統對應連接。
全文摘要
本申請涉及新能源控制與應用技術領域，特別涉及一種風光互補智能充放電控制器、電池管理系統及風光互補智能充電系統，其中的風光互補智能充電系統包括對應連接的電池組、風光互補智能充放電控制器和電池管理系統，本申請通過風光互補智能充放電控制器與電池管理系統的通訊，與現有技術相比取消電池管理系統中開關管的使用，通過電池管理系統將檢測到的電池組的運行參數通過上傳數據告知風光互補智能充放電控制器，由風光互補智能充放電控制器調節電池組的充、放電參數，不必斷開電池組與風光互補智能充放電控制器的連接，大大降低了因斷開電池管理系統主路開關管而導致系統突發斷電的異常，反應速度快，不會導致后端負載斷電，使整個系統的可靠性和效率同時提高。
文檔編號H02J7/35GK102856959SQ20121036016
公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月25日 優先權日2012年9月25日
發明者宋青華 申請人:廣東易事特電源股份有限公司