CN114465303A - 一种通过电池直流侧取电的储能电池保护系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通过电池直流侧取电的储能电池保护系统，包括第一开关、第二开关、电池柜、分励脱扣器、延时继电器、第一变换器、主正继电器和主负继电器和直流母排，所述直流母排包括第一直流母排和第二直流母排，所述电池柜的正极经所述第一开关电连接所述第一直流母排和所述变换器的正输入端，所述电池柜的负极经所述第二开关电连接所述第二直流母排和所述第一变换器的负输入端，所述第一变换器的正输出端和负输出端之间电性耦接所述延时继电器和分励脱扣器，所述电池柜的正极经所述主正继电器电连接所述第一直流母排，所述电池柜的负极经所述主负继电器电连接所述第二直流母排。

Description

一种通过电池直流侧取电的储能电池保护系统

技术领域

本发明涉及储能控制技术领域，具体涉及一种通过电池直流侧取电的储能电池保护系统。

背景技术

在现有的储能系统中，通常会采用UPS来给控制设备进行辅助供电，但是一般常规项目中，UPS所配的铅酸蓄电池能量并不大，容易出现长时间未启动出现馈电，或是由于外部所需辅助供电的设备过多，功率过大，出现UPS无法支持所需要的时间，导致整个系统在无外部电源接入的情况下无法启动。

为此现有技术为了应付更加多变的环境下，以便可以在长时间未启动仍然保持可以黑启动的能力，以及可以支撑更大功率，更多设备长时间运行，故使用电池柜直流侧供电来代替UPS做不间断电源。

但是现有技术的这种结构，在长时间未启动的情况下，电池柜直流侧不断放电将导致电池柜过放，而过放将导致内部的电池损坏，进而无法启动储能系统。

且在多电池柜并联的情况下，长期通过单一电柜的直流侧取电，会造成此电柜损耗较大，在正常使用的过程中，容易导致电柜间不均衡，导致充放电容量下降。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种通过电池直流侧取电的储能电池保护系统，防止电池柜因为过放导致损坏，且可以避免单一电柜取电导致的多电柜不均衡的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用的一种技术方案为：

一种通过电池直流侧取电的储能电池保护系统，包括第一开关、第二开关、电池柜、分励脱扣器、延时继电器、第一变换器、主正继电器和主负继电器和直流母排，所述直流母排包括第一直流母排和第二直流母排，所述电池柜的正极经所述第一开关电连接所述第一直流母排和所述第一变换器的正输入端，所述电池柜的负极经所述第二开关电连接所述第二直流母排和所述第一变换器的负输入端，所述第一变换器的正输出端和负输出端之间电性耦接所述延时继电器和所述分励脱扣器；所述电池柜的正极经所述主正继电器电连接所述第一直流母排，所述电池柜的负极经所述主负继电器电连接所述第二直流母排。

本发明的有益效果在于：当上电时，手动闭合第一开关和第二开关，第一变换器输出电流供给各设备和延时继电器，储能系统的上位机操作BMS控制闭合主负继电器和主正继电器，直流母排供电后延时继电器完成延时，分励脱扣器控制第一开关和第二开关断开，避免关机后电池柜持续放电导致电池损坏以及长时间单一电池柜放电后导致的多柜不平衡问题。

附图说明

图1为本发明的一种通过电池直流侧取电的储能电池保护系统的结构示意图。

图2为本发明的一种通过电池直流侧取电的储能电池保护系统上电流程图。

图3为本发明的一种通过电池直流侧取电的储能电池保护系统下电流程图

图4为本发明的另一种通过电池直流侧取电的储能电池保护系统的结构示意图

标号说明：

1、断路器；2、电池柜；3、分励脱扣器；4、延时继电器；5、DC/DC变换器；6、DC/AC变换器；7、从控箱；8、直流母排；81、第一直流母排；82、第二直流母排；91、第一二极管；92、第二二极管；10、第三断路器；电池管理系统BMS。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

请参照图1，本发明实施例提供了一种通过电池直流侧取电的储能电池保护系统，包括第一开关、第二开关、电池柜、分励脱扣器、延时继电器、第一变换器、主正继电器和主负继电器和直流母排，所述直流母排包括第一直流母排和第二直流母排，所述电池柜的正极经所述第一开关电连接所述第一直流母排和所述第一变换器的正输入端，所述电池柜的负极经所述第二开关电连接第二直流母排和所述第一变换器的负输入端，所述第一变换器的正输出端和负输出端之间电性耦接所述延时继电器和所述分励脱扣器；所述电池柜的正极经所述主正继电器电连接第一直流母排，所述电池柜的负极经主负继电器电连接所述第二直流母排。

由上述描述可知，本发明的有益效果在于：当上电时，手动闭合第一开关和第二开关，第一变换器输出电流供给各设备和延时继电器，储能系统的上位机操作BMS控制闭合主负继电器和主正继电器，直流母排供电后延时继电器完成延时，分励脱扣器控制第一开关和第二开关断开，避免关机后电池柜持续放电导致电池损坏。

进一步地，还包括第三开关，与所述延时继电器和分励脱扣器串联连接于所述第一变换器的正输出端和负输出端之间。

由上述描述可知，第一开关和第二开关断开后，断开第三开关，避免延时继电器继续得电，导致分励脱扣器一直处于工作状态，导致长时间工作可能的损坏。

进一步地，所述第三开关、第一开关和第二开关联动。

由上述描述可知，第三开关、第一开关和第二开关联动，从而第一开关和第二开关断开后，自动断开第三开关，提高系统的稳定性和安全性，同时也保证了分励脱扣器得电工作后，可以断开第三开关，保证分励脱扣器不容易损坏。

进一步地，所述第一开关和所述第二开关闭合后，所述延时继电器延时设定时间后，所述分励脱扣器控制第一开关和第二开关断开。

进一步地，所述第一开关、所述第二开关以及第三开关闭合后，所述延时继电器的线圈得电，所述延时继电器延时设定时间后，所述延时继电器的主触点闭合，所述分励脱扣器得电后控制所述第一开关、所述第二开关以及所述第三开关断开。

由上述描述可知，延时继电器延时设定时间后，主触点闭合，从而分励脱扣器得电，实现延时继电器对分励脱扣器的控制，进而实现对第一开关、所述第二开关以及第三开关闭合的控制。

进一步地，所述第三开关、第一开关和第二开关集成于同一断路器上。

由上述描述可知，第三开关、第一开关和第二开关集成于同一断路器上，从而采用一个3P断路器完成三个联动的断路器工作，简化了电路也节约了成本。

进一步地，还包括第二变换器，所述第二变换器的输入端电性连接所述第一变换器的输出端。

由上述描述可知，多个变换器使得系统具有多个输出电压，能适应更多的用电设备的需求。

进一步地，所述第一变换器为DC/DC变换器，第二变换器为DC/AC变换器。

由上述描述可知，变换器包括DC/DC变换器和DC/AC变换器，既具有直流输出也具有交流输出，能供给直流设备也能供给交流设备使用。

进一步地，所述DC/AC变换器的输出电压为市电电压。

由上述描述可知，DC/AC变换器的输出电压为市电电压，则可直接与市电兼容。

进一步地，所述设定时间为直流母排完成上高压所需时间。

由上述描述可知，设定时间为直流母排完成上高压所需时间，可确保直流母排上高压完成后方才切断第一开关和第二开关，避免上高压无法正常完成。

进一步地，还包括有第一二极管和第二二极管，所述第一二极管的阴极电连接所述第一开关，阳极电连接第一直流母排；所述第二二极管的阳极电连接所述第二开关，阴极电连接第二直流母排。

由上述描述可知，第一二极管和第二二极管用于避免储能系统完成上高压前直流母排上产生电压，防止直流侧电流流入直流母排上，导致储能系统产生误判。

进一步地，还包括电池管理系统BMS，所述电池管理系统BMS连接所述分励脱扣器的两端，在异常情况下控制所述分励脱扣器得电，使得所述第一开关，第二开关断开

由上述描述可知，在直流侧取电过程中，BMS会实时监控电池的状态，如果出现过温、低温、电池SOC过低等告警，BMS会通过D+、D-输出24V电源，使分励脱扣器得电，断开第一开关及第二开关。

本发明的一种通过电池直流侧取电的储能电池保护系统用于储能设备的电池柜直流侧，防止电池柜直流侧发生过放导致内部的电池损坏。

实施例一

请参照图1，本实施例的一种通过电池直流侧取电的储能电池保护系统包括断路器1、电池柜2、分励脱扣器3、延时继电器4、第一变换器5、第二变换器6、从控箱7和直流母排8。

其中，直流母排8包括第一直流母排81和第二直流母排82，第一直流母排81上具有第一二极管91，第二直流母排82上具有第二二极管92，断路器1包括联动的第一断路器和第二断路器，电池柜2的正极经第一断路器和第一二极管91与第一直流母排81电连接，电池柜2的负极经第二断路器和第二二极管92与第二直流母排82电连接，电池柜2的正极经由从控箱7的主正继电器电连接第一直流母排81，电池柜2的负极经由从控箱7的主负继电器电连接第二直流母排82，其中，第一二极管91的阴极连接第一断路器，阳极连接主正继电器，第二二极管92的阴极连接主负继电器，阳极连接第二断路器。

第一二极管91和第二二极管92用于避免储能系统完成上高压前直流母排上产生电压，导致储能系统产生误判。

第一二极管91的阴极电连接第一变换器5的第一输入端，第二二极管92的阳极极电连接第一变换器5的第二输入端。

进一步的，第一变换器5可以是DC/DC变换器，从而DC/DC变换器将电池柜2的直流电压输出转换成第一电压，例如为24V。进一步的，第二变换器6电连接第二变换器5的两个输出端，第二变换器6可以是DC/AC变换器，将DC/DC变换器5的输出转换成储能设备的交流电压，例如为220V交流电压。

第一变换器5的正输出端和负输出端之间电性耦接延时继电器4、分励脱扣器3和第三开关10。其中，延时继电器4包括线圈和主触点，线圈一端连接第一变换器5的输出端，一端连接第三开关10，分励脱扣器3连接延时继电器4的主触点。

当断路器1闭合后，第一变换器5输出电压给延时继电器4供电，延时继电器4得电计时，完成计时后延时继电器4主触点吸合，分励脱扣器3得电开始工作，切断断路器1，第三开关10与断路器1联动，在断路器1切断后一同断开，避免延时继电器4继续得电，导致分励脱扣器3一直处于工作状态，导致长时间工作可能的损坏。

本实施例中，第三开关10具体是断路器1的第三断路器，从而采用一个3P断路器1完成三个联动的断路器1工作，简化了电路也节约了成本。

值得说明的是，本实施例的第一变换器5和第二变换器6的具体拓扑结构不限于图中所示，其依然可以实现本发明的效果。例如第一变换器5可以是DC/AC变换器，分励脱扣器3和延时继电器4可以从DC/AC变换器的输出端进行取电，仅需选择具有合适工作电压的延时继电器4和分励脱扣器3即可，并且此时第二变换器6可以是AC/DC变换器，AC/DC变换器的输入端可以连接在DC/AC变换器的输出端，均可实现本发明的目的。

本发明在工作中，上电情况的工作过程如图2所示：

首先手动闭合断路器1，电池柜2通过直流侧输出电能给第一变换器5，第一变换器5将电池柜2的直流电压转换成第一电压(例如24V直流电)输出，供给储能系统的各个控制设备工作使用，同时第二变换器6接收24V直流电转换成220V交流电；由于第三开关10与断路器1联动，第三开关与断路器1同时闭合，此时延时继电器4线圈通电，延时计时开始。

进一步的，判断是否完成上高压，如果上高压完成，电池柜2通过直流母排给第一变换器供电，延时继电器4延时设定时间后，延时继电器4的主触点吸合，分励脱扣器3得电开始工作，将电柜直流侧断路器1和第三开关10脱开，本实施例中，设定时间可以选择5-10分钟区间内。

若在特殊情况，例如仅需查看内部信息的情况下，也可闭合断路器1但不进行上高压，这种情况下系统仅得电一小段时间，之后自动完成关机，不进行储能系统的充放电。

下电情况的工作过程如图3所示：

判断断路器1是否闭合，其中，断路器1闭合的同时，第三开关10也闭合；断路器1闭合后，延时继电器3的线圈得电计时开始，第一变换器将电池柜的直流电压转换成第一电压输出；进一步的，储能系统的上位机操作BMS控制从控箱7内部的主负继电器和主正继电器断开，完成下高压，此过程中断路器1代替直流母排给第一变换器5供电，支持储能系统的各设备正常工作；

当延时继电器4延时预设时间完成，主触点闭合，分励脱扣器3得电工作，断路器1脱开，系统下电。

紧急情况下，也可不闭合断路器1直接下高压关闭系统。

实施例二

如图4所示，本实施例的系统，在实施例一的基础上还包括电池管理系统BMS，电池管理系统BMS连接分励脱扣器的两端，在直流侧取电过程中，BMS会实时监控电池的状态，如果出现过温、低温、电池SOC过低等告警，BMS会通过D+、D-输出24V电源，使分励脱扣器得电，断开第一开关及第二开关。

并且在图4中多电池柜并联的情况下，通过分励脱扣器、延时继电器以及电池管理系统BMS的控制，不会导致用于启动的电池柜的直流侧过放，造成此电柜损耗较大，保证正常使用的过程中电柜间的均衡。

综上所述，本发明提供的一种通过电池直流侧取电的储能电池保护系统，当上电时，手动闭合断路器，变换器输出电流供给各设备和延时继电器，储能系统的上位机操作BMS控制闭合主负继电器和主正继电器，直流母排供电后延时继电器完成延时，分励脱扣器控制断路器断开，避免关机后电池柜持续放电导致电池损坏，断路器断开后，自动断开第三开关，提高系统的稳定性和安全性，第一二极管和第二二极管用于避免储能系统完成上高压前直流母排上产生电压，导致储能系统产生误判。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (11)

1.一种通过电池直流侧取电的储能电池保护系统，其特征在于：包括第一开关、第二开关、电池柜、分励脱扣器、延时继电器、第一变换器、主正继电器和主负继电器和直流母排，所述直流母排包括第一直流母排和第二直流母排，所述电池柜的正极经所述第一开关电连接所述第一直流母排和所述第一变换器的正输入端，所述电池柜的负极经所述第二开关电连接所述第二直流母排和所述第一变换器的负输入端，所述第一变换器的正输出端和负输出端之间电性耦接所述延时继电器和所述分励脱扣器；所述电池柜的正极经所述主正继电器电连接所述第一直流母排，所述电池柜的负极经所述主负继电器电连接所述第二直流母排。

2.根据权利要求1所述的一种通过电池直流侧取电的储能电池保护系统，其特征在于：还包括第三开关，与所述延时继电器和分励脱扣器串联连接于所述第一变换器的正输出端和负输出端之间。

3.根据权利要求2所述的一种通过电池直流侧取电的储能电池保护系统，其特征在于：所述第三开关、第一开关和第二开关联动。

4.根据权利要求3所述的一种通过电池直流侧取电的储能电池保护系统，其特征在于：所述第三开关、第一开关和第二开关集成于同一断路器上。

5.根据权利要求1所述的一种通过电池直流侧取电的储能电池保护系统，其特征在于：所述第一开关和所述第二开关闭合后，所述延时继电器延时设定时间后，所述分励脱扣器控制第一开关和第二开关断开。

6.根据权利要求2-4任一项所述的一种通过电池直流侧取电的储能电池保护系统，其特征在于：所述第一开关、所述第二开关以及第三开关闭合后，所述延时继电器的线圈得电，所述延时继电器延时设定时间后，所述延时继电器的主触点闭合，所述分励脱扣器得电后控制所述第一开关、所述第二开关以及所述第三开关断开。

7.根据权利要求1所述的一种通过电池直流侧取电的储能电池保护系统，其特征在于：还包括第二变换器，所述第二变换器的输入端电性连接所述第一变换器的输出端。

8.根据权利要求7所述的一种通过电池直流侧取电的储能电池保护系统，其特征在于：所述第一变换器为DC/DC变换器，所述第二变换器为DC/AC变换器。

9.根据权利要求1所述的一种通过电池直流侧取电的储能电池保护系统，其特征在于：所述设定时间为直流母排完成上高压所需时间。

10.根据权利要求1所述的一种通过电池直流侧取电的储能电池保护系统，其特征在于：还包括第一二极管和第二二极管；所述第一二极管的阴极电连接所述第一开关，阳极电连接第一直流母排；所述第二二极管的阳极电连接所述第二开关，阴极电连接第二直流母排。

11.根据权利要求1所述的一种通过电池直流侧取电的储能电池保护系统，其特征在于，还包括电池管理系统BMS，所述电池管理系统BMS连接所述分励脱扣器的两端，在异常情况下控制所述分励脱扣器得电，使得所述第一开关，第二开关断开。

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