储能设备的控制电路和储能设备的制作方法

专利2025-03-14  23


本发明涉及储能设备,具体而言,涉及一种储能设备的控制电路和储能设备。


背景技术:

1、相关技术中,储能设备200’包括电池包202’和储能设备的控制电路100’,其中,储能设备的控制电路100’包括模拟前端芯片102’(analog front end,afe)、微控制单元104’(microcontroller unit,mcu)、隔离信号光耦芯片106’、通信隔离集成电路芯片108’和数字隔离集成电路芯片110’。

2、其中,如图1所示,模拟前端芯片102’侧的隔离信号光耦芯片106’、数字隔离集成电路芯片110’和通信隔离集成电路芯片108’由模拟前端芯片102’内部的低压差线性稳压器(low dropout regulator,ldo)供电输出通道提供供电。而微控制单元104’通过数字隔离集成电路芯片110’和隔离信号光耦芯片106’输出硬件信号对模拟前端芯片102’进行初始化,模拟前端芯片102’和微控制单元104’之间通过通信隔离集成电路芯片108’通信进行电芯电压,温度数据和故障等信息传输交互传输。

3、具体地,模拟前端芯片,也即模拟前端电路芯片。其中,模拟前端芯片具有采集电池包中电芯电压、电芯温度等模拟量、实现电芯单体电压均衡以及为隔离器件供电的职能。

4、由于模拟前端芯片需要向隔离器件供电,使得储能设备的控制电路对其它型号的模拟前端芯片的兼容性比较差,在模拟前端芯片故障的情况下,储能设备的控制电路则无法工作。


技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的由于模拟前端芯片需要向隔离器件供电,使得储能设备的控制电路对其它型号的模拟前端芯片的兼容性比较差的技术问题。

2、为此,本发明的第一个方面在于,提供了一种储能设备的控制电路。

3、本发明的第二个方面在于,提供了一种储能设备。

4、有鉴于此,根据本发明的第一个方面,本发明提供了一种储能设备的控制电路,储能设备包括电池包,储能设备的控制电路包括:开关电路,开关电路的第一端与电池包的正极连接;模拟前端芯片,模拟前端芯片的供电端与开关电路的第二端连接;微控制单元,微控制单元的驱动端与开关电路的控制端连接;外围电路,外围电路分别与模拟前端芯片和微控制单元连接;电源芯片,电源芯片的输入端与开关电路的第二端连接,电源芯片的输出端与外围电路的第一供电端连接;其中,微控制单元通过开关电路控制电源芯片向模拟前端芯片和外围电路供电。

5、本发明提出了一种储能设备的控制电路,该储能设备的控制电路包括开关电路、模拟前端芯片、微控制单元、外围电路和电源芯片。其中,开关电路将电池包的正极与电源芯片的输入端连通的同时,还将电池包的正极与模拟前端芯片的供电端连接,使得电池包可以分别向模拟前端芯片供电的同时,还向电源芯片进行供电,此时,微控制单元可以通过控制开关电路来控制电源芯片向模拟前端芯片和外围电路供电。

6、在此过程中,外围电路利用电源芯片独立供电,无需依赖模拟前端芯片进行供电,因此,在模拟前端芯片出现故障的情况下,可以直接替换其它厂商提供的模拟前端芯片,因此,提高了储能设备的控制电路的兼容性。

7、此外,由于不同厂商提供的模拟前端芯片的芯片特性存在差异,若更换不同厂商提供的模拟前端芯片,需要对储能设备的控制电路所在的电路设计进行调整,显然,这会对储能设备的控制电路投入更多的人力成本、时间成本和物料成本,增加储能设备的控制电路的开发成本。

8、在本发明提出的技术方案中,在模拟前端芯片出现故障的情况下,可以直接替换其它厂商提供的模拟前端芯片,因此,无需对储能设备的控制电路所在的电路设计进行调整,因此,降低了储能设备的控制电路的开发成本。

9、相关技术中,采用模拟前端芯片向外围电路供电的情况下,模拟前端芯片向外供电的供电电流会受到限制,在外围电路需要的供电电流过大的情况下,模拟前端芯片无法满足外围电路的电流需求,此时,模拟前端芯片会按照其能提供的最大供电电流工作,使得模拟前端芯片严重发热。

10、显然,相关技术中所采用的模拟前端芯片向外围电路供电的供电设计无法满足外围电路供电的同时,还会使得模拟前端芯片运行在极端工况下,影响模拟前端芯片的工作寿命。

11、在本发明提出的技术方案中,外围电路利用电源芯片独立供电,无需依赖模拟前端芯片进行供电,可以满足外围电路供电的同时,还延长了模拟前端芯片的工作寿命。

12、在一些技术方案中,可选地,外围电路也即相关技术中的隔离器件。

13、示例性地,外围电路包括数字隔离芯片、通信隔离芯片、隔离光耦中的一种或多种。

14、在一些技术方案中,可选地,开关电路包括:第一开关管,第一开关管的第一端与电池包的正极连接,第一开关管的第二端分别与模拟前端芯片的供电端和电源芯片的输入端连接;第二开关管,第二开关管的第一端与第一开关管的控制端连接,第二开关管的第二端接地,第二开关管的控制端与微控制单元的驱动端连接;其中,微控制单元通过第二开关管控制第一开关管导通或截止,以控制电源芯片向模拟前端芯片和外围电路供电。

15、在该技术方案中,第一开关管的第一端与电池包的正极连接,第一开关管的第二端分别与模拟前端芯片的供电端和电源芯片的输入端,因此,在第一开关管处于导通时,电池包的正极与模拟前端芯片的供电端和电源芯片的输入端连通,进而向模拟前端芯片和电源芯片进行供电,而在第一开关管处于截止时,电池包的正极与模拟前端芯片的供电端和电源芯片的输入端切断,进而停止向模拟前端芯片和电源芯片进行供电。

16、在此过程中,可以利用第一开关管来实现是否向模拟前端芯片和电源芯片供电的控制。

17、在一些技术方案中,第一开关管是指n型衬底、p沟道,靠空穴的流动运送电流的mos管(positive channel metal oxide semiconductor,pmos)。

18、在该技术方案中,通过设置第二开关管,以便利用第二开关管来实现第一开关管的控制,进而实现电池包的正极是否与模拟前端芯片的供电端和电源芯片的输入端连通的控制。

19、在一些技术方案中,第二开关管为n型金属氧化物半导体(negative channel-metal-oxide-semiconductor,nmos)。

20、在该技术方案中,可以采用低电平信号来控制第二开关导通,进而控制第一开关管导通,显然,对于储能设备的控制电路来说,可以在储能设备的控制电路工作的过程中,降低储能设备的控制电路的功耗。

21、在一些技术方案中,可选地,储能设备的控制电路还包括:驱动电路,位于微控制单元的驱动端与开关电路的控制端之间,驱动电路的输入端与微控制单元的驱动端连接,驱动电路的输出端与开关电路的控制端连接,驱动电路的第一供电端与电池包的正极连接;其中,微控制单元通过驱动电路驱动开关电路导通或截止。

22、在该技术方案中,通过设置驱动电路,以便利用驱动电路来驱动开关电路导通或截止,在此过程中,可以使用电压较小的控制信号即可实现开关电路的控制,在实现微控制电源驱动开关电路导通或截止的同时,降低了储能设备的控制电路的功耗。

23、在上述技术方案中,由于驱动电路的第一供电端与电池包的正极连接,因此,驱动电路可以直接利用电池包进行供电,因此,无需利用模拟前端芯片或微控制单元向驱动电路的第一供电端供电,进而确保驱动电路的正常运行。

24、在一些技术方案中,可选地,驱动电路包括:第一光耦,第一光耦的第一端脚与微控制单元的第一供电输出端连接,第一光耦的第三端脚与开关电路的控制端连接,第一光耦的第四端脚与电池包的正极连接;第三开关管,第三开关管的第一端与第一光耦的第二端脚连接,第三开关管的第二端接地,第三开关管的控制端与微控制单元的驱动端连接;第一电阻,第一电阻的第一端与第一光耦的第五端脚连接,第一电阻的第二端接地。

25、在该技术方案中,第一光耦的第一端脚与微控制单元的第一供电输出端连接,以便利用微控制单元向第一光耦中的发光二极管供电,同时,利用第三开关管的导通或截止来向第一光耦的第二端脚输入信号,以控制第一光耦中的发光二极管发光,而第一光耦的第四端脚与电池包的正极连接,并在接收到发光二极管发出的光线的情况下,通过第一光耦的第三端脚向开关电路的控制端输出对应的信号,以控制开关电路导通或截止。

26、在此过程中,第一光耦的使用,可以将开关电路与微控制单元隔离开来,进而提高储能设备的控制电路的可靠性。

27、在上述技术方案中,通过设置第三开关管,以便利用第三开关管的导通或截止来实现第一光耦的输入,在此过程中,可以提高微控制单元的带载能力。

28、在一些技术方案中,可选地,第三开关管为n型金属氧化物半导体(negativechannel-metal-oxide-semiconductor,nmos)。

29、在一些技术方案中,可选地,第一电阻的阻值可以根据实际使用需要进行取值,在此不再赘述。

30、在一些技术方案中,可选地,驱动电路还包括:第二电阻,位于第三开关管的控制端与接地点之间,第二电阻的第一端与第三开关管的控制端连接,第二电阻的第二端与接地点连接。

31、在该技术方案中,利用设置的第二电阻来拉低第三开关管的控制端的电压,进而在第三开关管的控制端无高电平输入的情况下,使得第三开关管的控制端置低,从而确保储能设备的控制电路的可靠性。

32、在一些技术方案中,可选地,模拟前端芯片还包括第一供电端,储能设备的控制电路还包括:第一二极管,位于电源芯片的输出端与外围电路的第一供电端之间,第一二极管的正极与电源芯片的输出端连接,第一二极管的负极与外围电路的第一供电端连接;第二二极管,第二二极管的正极与模拟前端芯片的第一供电端连接,第二二极管的负极与外围电路的第一供电端连接;其中,在电源芯片故障的情况下,微控制单元控制模拟前端芯片通过模拟前端芯片的第一供电端向外围电路供电。

33、在该技术方案中,通过设置第一二极管和第二二极管,以便利用第一二极管和第二二极管来限制供电电流流向,进而避免模拟前端芯片的第一供电端与电源芯片的输出端输出供电的相互干扰,使得储能设备的控制电路出现损坏。

34、具体地,可以避免电源芯片的输出端输出供电流向模拟前端芯片,也能避免模拟前端芯片的第一供电端输出供电给电源芯片,进而造成模拟前端芯片和电源芯片的损坏,显然,设置的第一二极管和第二二极管可以提高储能设备的控制电路的可靠性。

35、此外,本发明提出的储能设备的控制电路能够在电源芯片故障的情况下,利用模拟前端芯片通过第一供电端向外围电路供电,实现了外围电路的备用供电。

36、显然,在电源芯片故障的情况下,仍能保证外围电路的供电,以此来提高储能设备的控制电路的可靠性。

37、在一些技术方案中,可选地,微控制单元用于在接收到上电信号的情况下,对上电信号进行响应,控制第二开关管导通;其中,在第二开关管导通的情况下,第一开关管导通,电池包向电源芯片和模拟前端芯片供电。

38、在该技术方案中,上电信号可以理解为控制模拟前端芯片和外围电路供电的信号,其中,在微控制单元接收到上电信号的情况下,对上电信号进行响应,以利用微控制单元的驱动端输出对应的电平信号,使得第二开关管在接收到上电信号对应的电平信号的情况下,进行导通,在第二开关管导通的情况下,第一开关管导通,此时,电池包的正极与电源芯片和模拟前端芯片连通,以便向电源芯片和模拟前端芯片供电。

39、在此过程中,能够使得模拟前端芯片上电运行,进而满足储能设备的控制电路的工作需要。

40、在此过程中,外围电路的供电不再受到模拟前端芯片的控制,使得在模拟前端芯片出现故障的情况下,储能设备的控制电路能够有效进行控制,以此来提高储能设备的控制电路的可靠性。

41、在一些技术方案中,可选地,微控制单元用于在接收到下电信号的情况下,对下电信号进行响应,控制第二开关管截止;其中,在第二开关管截止的情况下,第一开关管截止,电池包停止向电源芯片和模拟前端芯片供电。

42、在此过程中,微控制单元能够对外围电路的供电进行有效控制,从而提高储能设备的控制电路的可靠性。

43、在一些技术方案中,可选地,下电信号可以理解为,需要控制储能设备停止运行的信号。

44、在一些技术方案中,可选地,在储能设备接收到用户的关机指令后,生成下电信号。同理,在储能设备接收到用户的开机指令后,生成上电信号。

45、在一些技术方案中,可选地,微控制单元还具有第二供电输出端连接,微控制单元的第二供电输出端与外围电路的第二供电端连接,用于向外围电路供电,在微控制单元故障的情况下,微控制单元停止向外围电路的第二供电端和第一光耦的第一端脚供电,开关电路切断电池包与模拟前端芯片的供电端、电源芯片的输入端的连接。

46、在该技术方案中,由于微控制单元还具有第二供电输出端,其中,第二供电输出端与外围电路的第二供电端连接,同时,第一光耦的第一端脚还与微控制单元的第一供电输出端连接,在微控制单元故障的情况下,通过控制微控制单元停止向外围电路的第二供电端和第一光耦的第一端脚供电,使得电池包停止向模拟前端芯片和外围电路供电,从而对储能设备的控制电路进行保护,进而提高储能设备的控制电路的可靠性。

47、根据本发明的第二个方面,本发明提供了一种储能设备,包括:电池包;如第一方面中任一项的储能设备的控制电路。

48、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。


技术特征:

1.一种储能设备的控制电路,其特征在于,所述储能设备包括电池包,所述储能设备的控制电路包括:

2.根据权利要求1所述的储能设备的控制电路,其特征在于,所述开关电路包括:

3.根据权利要求2所述的储能设备的控制电路,其特征在于,所述储能设备的控制电路还包括:

4.根据权利要求3所述的储能设备的控制电路,其特征在于,所述驱动电路包括:

5.根据权利要求3所述的储能设备的控制电路,其特征在于,所述驱动电路还包括:

6.根据权利要求2所述的储能设备的控制电路,其特征在于,所述模拟前端芯片还包括第一供电端,所述储能设备的控制电路还包括:

7.根据权利要求2所述的储能设备的控制电路,其特征在于,所述微控制单元用于在接收到上电信号的情况下,对所述上电信号进行响应,控制所述第二开关管导通;

8.根据权利要求2所述的储能设备的控制电路,其特征在于,所述微控制单元用于在接收到下电信号的情况下,对所述下电信号进行响应,控制所述第二开关管截止;

9.根据权利要求4所述的储能设备的控制电路,其特征在于,所述微控制单元还具有第二供电输出端,所述微控制单元的第二供电输出端与所述外围电路的第二供电端连接,用于向所述外围电路供电,在所述微控制单元故障的情况下,所述微控制单元停止向所述外围电路的第二供电端和所述第一光耦的第一端脚供电,所述开关电路切断所述电池包与所述模拟前端芯片的供电端、所述电源芯片的输入端的连接。

10.一种储能设备,其特征在于,包括:


技术总结
本发明提供了一种储能设备的控制电路和储能设备。储能设备的控制电路包括开关电路,开关电路的第一端与电池包的正极连接;模拟前端芯片,模拟前端芯片的供电端与开关电路的第二端连接;微控制单元,微控制单元的驱动端与开关电路的控制端连接;外围电路,外围电路分别与模拟前端芯片和微控制单元连接;电源芯片,电源芯片的输入端与开关电路的第二端连接,电源芯片的输出端与外围电路的第一供电端连接;其中,微控制单元通过开关电路控制电源芯片向模拟前端芯片和外围电路供电。在模拟前端芯片出现故障的情况下,可以直接替换其它厂商提供的模拟前端芯片,因此,提高了储能设备的控制电路的兼容性。

技术研发人员:王朝,孙中伟,蔡远
受保护的技术使用者:深圳市华宝新能源股份有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
转载请注明原文地址: https://tieba.8miu.com/read-12069.html

最新回复(0)