專利名稱：一種不間斷電源、電池管理系統及不間斷供電系統的制作方法
技術領域：
本申請涉及新能源控制與應用技術領域，特別涉及一種不間斷電源、電池管理系統及不間斷供電系統。
背景技術：
目前，不間斷電源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，不間斷供電系統，都是由分立的不間斷電源、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不間斷電源，該不間斷電源，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，可以去掉傳統電池管理系統(BMS)中用于過流/過充保護的開關管，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。為此給出一種不間斷電源，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。不間斷電源包括市電支路、旁路支路和第一主控芯片；
市電支路包括依次連接的第一電壓檢測電路、A/D轉換器、直流電壓檢測電路和D/A轉換器，第一電壓檢測電路、A/D轉換器、直流電壓檢測電路和D/A轉換器均與第一主控芯片連接，第二電壓檢測電路通過市電輸入端與市電連接；
直流電壓檢測電路和D/A轉換器之間的接點與第一主控芯片之間接有電流檢測電路； 電流檢測電路連接電池接口；
第一接口設于第一主控芯片；
旁路支路包括第二電壓檢測電路，第二電壓檢測電路通過應急電源輸入端與應急電源連接，第二電壓檢測電路與主控芯片連接；
第二電壓檢測電路、D/A轉換器和第一主控芯片通過轉換開關電路與交流負載連接。本申請的一種不間斷電源的有益效果是，通過在不間斷電源設置有第一接口，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，將使用情況反饋至不間斷電源，由不間斷電源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不間斷電源進行通訊，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不間斷電源，由不間斷電源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，包括與不間斷電源通訊的第二接口。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，用于與不間斷電源進行通訊，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不間斷電源，由不間斷電源調節電池組的充、放電參數，不必斷開電池組與不間斷電源的連接，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不間斷供電系統，該不間斷供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。為此給出一種不間斷供電系統，包括電池組、以上所述的不間斷電源和以上所述的電池管理系統，電池組、不間斷電源和電池管理系統對應連接。本申請的一種不間斷供電系統的有益效果是，通過在不間斷電源與電池管理系統的通訊，與現有技術相比取消了原有電池管理系統(BMS)中用于充、放電保護開關管的使用，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不間斷電源，由不間斷電源調節電池組的充、放電參數，不必斷開電池組與不間斷電源的連接，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是一種不間斷電源的示意圖 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是一種不間斷供電系統的示意圖 圖I至圖5中包括有
1—不間斷電源；
2——電池管理系統；
3-電池組。
具體實施例方式實施例I。本實施例的一種不間斷電源如圖I所示，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。本實施例通過在不間斷電源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，將使用情況反饋至不間斷電源1，由不間斷電源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，不間斷電源I包括市電支路、旁路支路和第一主控芯片；
市電支路包括依次連接的第一電壓檢測電路、A/D轉換器、直流電壓檢測電路和D/A轉換器，第一電壓檢測電路、A/D轉換器、直流電壓檢測電路和D/A轉換器均與第一主控芯片連接，第二電壓檢測電路通過市電輸入端與市電連接；
直流電壓檢測電路和D/A轉換器之間的接點與第一主控芯片之間接有電流檢測電路； 電流檢測電路連接電池接口；
第一接口設于第一主控芯片；
旁路支路包括第二電壓檢測電路，第二電壓檢測電路通過應急電源輸入端與應急電源連接，第二電壓檢測電路與主控芯片連接；
第二電壓檢測電路、D/A轉換器和第一主控芯片通過轉換開關電路與交流負載連接。當整機需要檢修時，利用旁路支路為交流負載供電，可保證交流負載不斷電。本實施例的工作原理如下
系統啟動時，不間斷電源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；
當有市電輸入時，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；
若市電處于異常時，不間斷電源會第一時間發出報警信息，通知用戶及時處理，同時，控制充、放電工作模式，保證系統的安全，做到系統有預見性。系統還設置有通訊接口，可與上位機(監控系統)進行數據上傳，將獲取到的電池管理系統檢測到電池的充電電量、電壓數據及單電池相關數據、狀態與各個檢測電路、A/D轉換器、D/A轉換器的運行數據告知用戶，可以實現任何地點、任何時間都可以對整套系統的運行數據了解得一清二楚。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包括與不間斷電源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，用于與不間斷電源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不間斷電源1，由不間斷電源I調節電池組3的充、放電參數，不必斷開電池組3與不間斷電源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，使整個系統的可罪性和效率同時提聞。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，實時將數據上傳至不間斷電源，讓不間斷電源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)會發送數據通知不間斷電源I調整充電電壓與電流，保證系統的可靠性。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)上傳的數據通知不間斷電源逆變調節、控制的充、放電參數，不必通過斷開電池組3與不間斷電源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與不間斷電源I通訊、數據交換，達至IJ調整MPPT控制器、整流(充電)器電流、電壓的目的。實施例3。
本實施例的一種不間斷供電系統如圖5所示，包括電池組3、實施例I的不間斷電源I和實施例2的電池管理系統2，電池組3、不間斷電源I和電池管理系統2對應連接。本實施例將不間斷電源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不間斷電源1，由不間斷電源I調節電 池組3的充、放電參數，不間斷電源與電池管理系統2 (BMS)、電池組3更完美的結合。使不間斷電源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，用戶還可以通過在不間斷電源I的通訊接口設置人機對話界面，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
1.一種不間斷電源，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所述的一種不間斷電源，其特征是，包括市電支路、旁路支路和第一王控芯片； 市電支路包括依次連接的第一電壓檢測電路、A/D轉換器、直流電壓檢測電路和D/A轉換器，第一電壓檢測電路、A/D轉換器、直流電壓檢測電路和D/A轉換器均與第一主控芯片連接，第二電壓檢測電路通過市電輸入端與市電連接； 直流電壓檢測電路和D/A轉換器之間的接點與第一主控芯片之間接有電流檢測電路； 電流檢測電路連接電池接口； 第一接口設于第一主控芯片； 旁路支路包括第二電壓檢測電路，第二電壓檢測電路通過應急電源輸入端與應急電源連接，第二電壓檢測電路與主控芯片連接； 第二電壓檢測電路、D/A轉換器和第一主控芯片通過轉換開關電路與交流負載連接。
3.根據權利要求2所述的一種不間斷電源，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，包括與不間斷電源通訊的第二接口。
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。
10.一種不間斷供電系統，其特征是，包括電池組、權利要求I至3任意一項所述的不間斷電源和權利要求4至9任意一項所述的電池管理系統，電池組、不間斷電源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，特別涉及一種不間斷電源、電池管理系統及不間斷供電系統，其中的不間斷供電系統包括對應連接的電池組、不間斷電源和電池管理系統，本申請通過不間斷電源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不間斷電源，由不間斷電源調節電池組的充、放電參數，不必斷開電池組與不間斷電源的連接，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H02J9/06GK102856976SQ20121036018
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