磷酸鐵鋰電池儲能系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種磷酸鐵鋰電池儲能系統，其特征在于：所述磷酸鐵鋰蓄電池組包括M*N個單體磷酸鐵鋰蓄電池，所述M*N個單體磷酸鐵鋰蓄電池的連接方式為M組由N個單體磷酸鐵鋰蓄電池串聯的電池串并聯，每組所述電池串均串聯一個電子開關，每個所述電子開關與所述控制模塊連接，所述檢測模塊用于分別檢測每組所述電池串的電流、電壓和溫度并將檢測數據傳輸給控制器，這種磷酸鐵鋰電池儲能系統在每組電池串中串聯一個電子開關來分別控制每組電池串的通斷，對電池過充和過放進行完全管理，即在單體磷酸鐵鋰蓄電池或者一整組電池串變壞時，會切換到另外一組繼續運行，不影響應急或備電使用，保證了系統的持續運行，也給維修或維護留下了時間。
【專利說明】磷酸鐵鋰電池儲能系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電池儲能【技術領域】，尤其涉及一種磷酸鐵鋰電池儲能系統。
【背景技術】
[0002]目前，由于磷酸鐵鋰電池自身的優勢，已被廣泛應用于儲能裝置、電動汽車、電動自行車、電動工具等各個領域，中國國內和國外也有多家廠商研制磷酸鐵鋰電池管理系統；然而這些電池管理系統都主要應用于電動汽車的電池管理，這與發電廠、水電站以及各類變電站的電源系統中的電池管理系統具有明顯的不同。但是，磷酸鐵鋰電池在各類變電站等大電壓電源系統中使用過程中，會出現電池單體數量較多時的均衡和充放電的協調控制的問題、以及與充電機之間的協調控制問題，主要表現在因外界負載千奇萬變、以及電池串之間在充放電使用過程中極易產生的個體差異，均會導致整個系統通過物理開關進行切斷而使整個系統被迫停止運行，不適合備電需求，這在諸如IPG數據機房24小時不間斷運行環境中是不能被接受的；同時因物理開關的開合為帶電操作，也非常容易造成其自身的損傷和使用壽命；鋰電池在浮充狀態下，如果電池不一致，會發生單節電壓過高，如果只使用物理開關，而物理開關的壽命有限，失效后容易導致安全性事故發生，另外這樣也導致整個管理系統不能進行短路保護和反接保護。
實用新型內容
[0003]本實用新型要解決的技術問題是:由于現有的磷酸鐵鋰電池系統中只存在控制整體電池組通斷的物理開關，具有容易因為負載的不同或者單個電池的個體差異切斷整個供電系統，從而影響負載的持續運行的問題，本實用新型提供了一種磷酸鐵鋰電池儲能系統通過在每組電池串中串聯的電子開關來分別控制每組電池串的通斷來解決上述問題。
[0004]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:一種磷酸鐵鋰電池儲能系統，包括磷酸鐵鋰蓄電池組、檢測模塊、控制模塊、充放電模塊和繼電開關，所述磷酸鐵鋰蓄電池組與充放電模塊和繼電開關連接，所述充放電模塊和繼電開關與所述控制模塊連接，所述磷酸鐵鋰蓄電池組包括M*N個單體磷酸鐵鋰蓄電池，所述M*N個單體磷酸鐵鋰蓄電池的連接方式為M組由N個單體磷酸鐵鋰蓄電池串聯的電池串并聯，每組所述電池串均串聯一個電子開關，每個所述電子開關與所述控制模塊連接，所述檢測模塊用于分別檢測每組所述電池串的電流、電壓和溫度并將檢測數據傳輸給控制器，每個所述電子開關分別控制每組電池串的通斷，當某一組電池串中的單體磷酸鐵鋰蓄電池發生異常狀況時，最先反應的所述電子開關會以毫秒級的反應速度斷開，對其后的所述繼電開關起到前端屏障，不會因為負載的不同或者單體磷酸鐵鋰蓄電池的個體差異造成個別電池串發生過壓、欠壓、過流或者過溫的情況時切斷整個系統，保證了負載的持續運行，另外在單體磷酸鐵鋰蓄電池個數相同的情況下，每組電池串中的串聯的單體磷酸鐵鋰蓄電池就越少，檢測更為細致，控制效果更好，而且電子開關的數量也會相應增加。
[0005]具體的，所述控制模塊包括[0006]MCU控制芯片，與每個所述電子開關連接，接收處理每組電池串的電流、電壓和溫度的檢測數據并分別控制每個所述電子開關的通斷；
[0007]存儲器，與所述MCU控制芯片連接，用于存儲每組所述電池串的過壓、欠壓、過流和過溫的閥值；
[0008]顯示器，與所述MCU控制芯片連接，用于顯示每組電池串的電流、電壓和溫度的檢測數據以及每組電池串的電流、電壓和溫度的檢測數據與所述過壓、欠壓、過流和過溫的閥值對比情況；
[0009]報警模塊，與所述MCU控制芯片連接，用于在任意一組所述電池串發生過壓、欠壓、過流或者過溫的情況下發出報警信號通知工作人員；
[0010]通信模塊，分別與外部電腦和所述MCU控制芯片連接，用于所述MCU控制芯片將所述每組電池串的電流、電壓和溫度的檢測數據傳輸給外部電腦以及將通過所述電腦輸入的每組所述電池串的過壓、欠壓、過流和過溫的閥值傳輸給所述MCU控制芯片。
[0011 ] 作為優選，所述檢測模塊包括M個電壓檢測電路、M個電流檢測電路和M個溫度檢測電路，所述M個電壓檢測電路的輸入端分別與每組所述電池串連接，輸出端與所述MCU控制芯片連接，所述M個電流檢測電路的輸入端分別與每組所述電池串連接，輸出端與所述MCU控制芯片連接，所述M個溫度檢測電路的輸入端分別與每組所述電池串連接，輸出端與所述MCU控制芯片連接。
[0012]作為優選，所述電子開關為IGBT或者M0SET。
[0013]為了分別控制所述磷酸鐵鋰蓄電池組的充放電，所述充放電模塊包括充電控制電路和放電控制電路，均與所述MCU控制芯片連接；
[0014]所述MCU控制芯片，在任意一組所述電池串發生過壓、欠壓、過流或者過溫時控制所述充電控制電路和放電控制電路停止充電或者放電。
[0015]作為優選，所述報警模塊包括用于發出報警音的揚聲器和用于發出警報閃光的警報燈。
[0016]本實用新型的有益效果是，這種磷酸鐵鋰電池儲能系統在每組電池串中串聯一個電子開關來分別控制每組電池串的通斷，解決了對繼電開關過度依賴，即任意一組電池串發生異常而導致的不穩定均可通過電子開關進行處理；不會因為負載的不同或者單體磷酸鐵鋰蓄電池的個體差異造成個別電池串發生過壓、欠壓、過流或者過溫的情況時切斷整個系統，對電池過充和過放進行完全管理，即在單體磷酸鐵鋰蓄電池或者一整組電池串變壞時，會切換到另外一組繼續運行，不影響應急或備電使用，保證了系統的持續運行，也給維修或維護留下了時間；另外還保障了在短路、反接等極端狀況的安全，利用電子開關理論上的無限壽命，保證電池過充或過放的可靠性；進行短路保護和反接保護。
[0017]這種磷酸鐵鋰電池儲能系統主要是結構上的創新，即每一路電子開關后，加載物理開關這么一種結構的創新；該結構延長了系統的壽命，電子開關是理論上的無限壽命，避免了對物理開關的損傷；該結構適用于儲能領域，尤其是鋰電池儲能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0019]圖1是本實用新型磷酸鐵鋰電池儲能系統的最優實施例的結構示意圖。【具體實施方式】
[0020]現在結合附圖對本實用新型作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本實用新型的基本結構，因此其僅顯示與本實用新型有關的構成。
[0021]如圖1所示，本實用新型提供了一種磷酸鐵鋰電池儲能系統，包括磷酸鐵鋰蓄電池組、檢測模塊、控制模塊、充放電模塊和繼電開關，磷酸鐵鋰蓄電池組與充放電模塊和繼電開關連接，磷酸鐵鋰蓄電池組包括M*N個單體磷酸鐵鋰蓄電池，M*N個單體磷酸鐵鋰蓄電池的連接方式為M組由N個單體磷酸鐵鋰蓄電池串聯的電池串并聯，每組電池串均串聯一個 MOSET。
[0022]控制模塊包括
[0023]MCU控制芯片，與每個MOSET連接，接收處理每組電池串的電流、電壓和溫度的檢測數據并分別控制每個MOSET的通斷；
[0024]繼電開關與MCU控制芯片連接，檢測模塊包括M個電壓檢測電路、M個電流檢測電路和M個溫度檢測電路，M個電壓檢測電路的輸入端分別與每組電池串連接，輸出端與MCU控制芯片連接，M個電流檢測電路的輸入端分別與每組電池串連接，輸出端與MCU控制芯片連接，M個溫度檢測電路的輸入端分別與每組電池串連接，輸出端與MCU控制芯片連接，以上M個電壓檢測電路、M個電流檢測電路和M個溫度檢測電路分別檢測每組電池串的電流、電壓和溫度并將檢測數據傳輸給MCU控制芯片，充放電模塊包括充電控制電路和放電控制電路，均與MCU控制芯片連接，在任意一組電池串發生過壓、欠壓、過流或者過溫時控制充電控制電路和放電控制電路停止充電或者放電；
[0025]存儲器，與MCU控制芯片連接，用于存儲每組電池串的過壓、欠壓、過流和過溫的閥值；
[0026]顯示器，與MCU控制芯片連接，用于顯示每組電池串的電流、電壓和溫度的檢測數據以及每組電池串的電流、電壓和溫度的檢測數據與過壓、欠壓、過流和過溫的閥值對比情況；
[0027]報警模塊，包括用于發出報警音的揚聲器和用于發出警報閃光的警報燈，分別與MCU控制芯片連接，用于在任意一組電池串發生過壓、欠壓、過流或者過溫的情況下發出報警信號通知工作人員；
[0028]通信模塊，分別與外部電腦和MCU控制芯片連接，用于MCU控制芯片將每組電池串的電流、電壓和溫度的檢測數據傳輸給外部電腦以及將通過電腦輸入的每組電池串的過壓、欠壓、過流和過溫的閥值傳輸給MCU控制芯片。
[0029]以上述依據本實用新型的理想實施例為啟示，通過上述的說明內容，相關工作人員完全可以在不偏離本項實用新型技術思想的范圍內，進行多樣的變更以及修改。本項實用新型的技術性范圍并不局限于說明書上的內容，必須要根據權利要求范圍來確定其技術性范圍。
【權利要求】
1.一種磷酸鐵鋰電池儲能系統，其特征在于:包括磷酸鐵鋰蓄電池組、檢測模塊、控制模塊、充放電模塊和繼電開關，所述磷酸鐵鋰蓄電池組與充放電模塊和繼電開關連接，所述充放電模塊和繼電開關與所述控制模塊連接，所述磷酸鐵鋰蓄電池組包括M*N個單體磷酸鐵鋰蓄電池，所述M*N個單體磷酸鐵鋰蓄電池的連接方式為M組由N個單體磷酸鐵鋰蓄電池串聯的電池串并聯，每組所述電池串均串聯一個電子開關，每個所述電子開關與所述控制模塊連接，所述檢測模塊用于分別檢測每組所述電池串的電流、電壓和溫度并將檢測數據傳輸給控制器。
2.如權利要求1所述的磷酸鐵鋰電池儲能系統，其特征在于:所述控制模塊包括 MCU控制芯片，與每個所述電子開關連接，接收處理每組電池串的電流、電壓和溫度的檢測數據并分別控制每個所述電子開關的通斷； 存儲器，與所述MCU控制芯片連接，用于存儲每組所述電池串的過壓、欠壓、過流和過溫的閥值； 顯示器，與所述MCU控制芯片連接，用于顯示每組電池串的電流、電壓和溫度的檢測數據以及每組電池串的電流、電壓和溫度的檢測數據與所述過壓、欠壓、過流和過溫的閥值對比情況； 報警模塊，與所述MCU控制芯片連接，用于在任意一組所述電池串發生過壓、欠壓、過流或者過溫的情況下發出報警信號通知工作人員； 通信模塊，分別與外部電腦和所述MCU控制芯片連接，用于所述MCU控制芯片將所述每組電池串的電流、電壓和溫度的檢測數據傳輸給外部電腦以及將通過所述電腦輸入的每組所述電池串的過壓、欠壓、過流和過溫的閥值傳輸給所述MCU控制芯片。
3.如權利要求2所述的磷酸鐵鋰電池儲能系統，其特征在于:所述檢測模塊包括M個電壓檢測電路、M個電流檢測電路和M個溫度檢測電路，所述M個電壓檢測電路的輸入端分別與每組所述電池串連接，輸出端與所述MCU控制芯片連接，所述M個電流檢測電路的輸入端分別與每組所述電池串連接，輸出端與所述MCU控制芯片連接，所述M個溫度檢測電路的輸入端分別與每組所述電池串連接，輸出端與所述MCU控制芯片連接。
4.如權利要求1所述的磷酸鐵鋰電池儲能系統，其特征在于:所述電子開關為IGBT或者 MOSET。
5.如權利要求2所述的磷酸鐵鋰電池儲能系統，其特征在于:所述充放電模塊包括充電控制電路和放電控制電路，均與所述MCU控制芯片連接； 所述MCU控制芯片，在任意一組所述電池串發生過壓、欠壓、過流或者過溫時控制所述充電控制電路和放電控制電路停止充電或者放電。
6.如權利要求2所述的磷酸鐵鋰電池儲能系統，其特征在于:所述報警模塊包括用于發出報警音的揚聲器和用于發出警報閃光的警報燈。
【文檔編號】H02J7/00GK203788024SQ201420167967
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年4月8日 優先權日:2014年4月8日
【發明者】韓競科 申請人:江蘇博強新能源科技有限公司