一種儲能系統的開關裝置的制作方法

本發明涉及儲能系統領域，特別是涉及一種儲能系統的開關裝置。

背景技術：

目前，儲能系統使用自供電的方式時，無法對儲能系統的供電功耗進行充分管理，僅可以進行降功耗處理，無法進行功耗的完全切斷，即無法實現零功耗。儲能系統在使用電池組供電的情況下，電池管理系統的處于實時消耗電池組電能的狀態。特別是當電池組發生單體電池或者電池組壓欠壓時，電池管理系統與輔助供電電路或模塊仍然存在電量消耗，這將導致儲能電池的狀況進一步惡化，最終導致儲能電池過放電而損壞。

技術實現要素：

本發明的目的是克服現有技術中的不足之處，提供一種儲能系統的開關裝置，可以實現零功耗處理，防止電池管理系統持續的耗電，避免電池組在欠壓的情況下進一步消耗電量，導致電池狀況的惡化，損壞電池。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種儲能系統的開關裝置，包括：儲能單元、開關單元、開關驅動單元、dc/dc單元及微控制器，

所述儲能單元通過開關單元分別與負載及dc/dc單元的輸入端連接；所述開關驅動單元的輸入端與所述dc/dc單元的第一輸出端連接，控制端與所述微控制器連接，驅動端驅動所述開關單元接通或斷開；所述dc/dc單元的第二輸出端分別與外部設備、微控制器的供電輸入端連接；所述微控制器的通訊控制端與所述外部設備連接。

作為進一步優選的方案，所述dc/dc單元包括dc/dc電源模塊、第一電容、第二電容及第三電容，

所述dc/dc電源模塊的第一電壓輸出端的正極與所述開關驅動單元的輸入端連接，第一電壓輸出端的負極串聯所述第一電容后與第一電壓輸出端的正極連接，所述dc/dc電源模塊的第二電壓輸出端的正極與所述微控制器的供電管腳連接，第二電壓輸出端的負極接地；

所述第二電容跨接于所述dc/dc電源模塊第二電壓輸出端的正極與第二電壓輸出端的負極之間；

所述第三電容跨接于所述dc/dc電源模塊的電壓輸入端的正極與電壓輸入端的負極之間。

作為進一步優選的方案，所述開關單元包括按鍵開關及與所述按鍵開關并聯連接的繼電器開關。

作為進一步優選的方案，所述開關驅動單元包括繼電器控制電路及與所述繼電器控制電路連接的驅動電路，所述繼電器控制電路控制所述繼電器開關的通斷，所述驅動電路驅動所述繼電器控制電路的通斷。

作為進一步優選的方案，所述驅動電路包括光耦隔離器、第四電阻和第五電阻；

所述光耦隔離器的集電極與所述dc/dc單元的第一輸出端連接，發射極與所述繼電器控制電路的控制端連接；所述光耦隔離器的二極管的陽極串聯所述第四電阻后與所述dc/dc單元的第二輸出端連接，所述光耦隔離器的二極管的陰極串聯所述第五電阻后與所述微控制器的信號輸出端連接。

作為進一步優選的方案，所述繼電器控制電路包括三極管、第一電阻、第二電阻、第三電阻、二極管和繼電器，

所述三極管的基極串聯所述第二電阻后與所述驅動電路的輸出端連接，集電極與所述繼電器的線圈的一端連接；所述繼電器的線圈的另一端串聯所述第一電阻后與所述驅動電路連接，所述三極管的發射極與負載的負極連接，且所述第三電阻的兩端跨接于三極管的基極和發射極之間；

所述二極管與所述繼電器的線圈并聯。

作為進一步優選的方案，所述按鍵開關為自復位開關。

作為進一步優選的方案，所述儲能單元為電池組。

作為進一步優選的方案，所述電池組包括若干個以串聯和/或并聯方式連接的單體電池。

本發明相比于現有技術的優點及有益效果如下：

本發明為一種儲能系統的開關裝置，其設有開關單元、dc/dc單元、開關驅動單元以及微控制器，當出現儲能電池欠壓時，微控制器發出通訊指令給開關驅動單元，開關驅動單元驅動開關單元斷開開關，儲能系統斷開供電通路，儲能系統進入關機狀態，實現儲能系統的零功耗處理，防止外部設備持續地耗電，避免電池組在欠壓的情況下進一步消耗電量，導致電池狀況的惡化，損壞電池。

附圖說明

圖1為發明的儲能系統的開關裝置的原理框圖；

圖2為圖1的儲能系統的開關裝置的電路原理圖。

具體實施方式

為了便于理解本發明，下面將參照相關附圖對本發明進行更全面的描述。附圖中給出了本發明的較佳實施方式。但是，本發明可以以許多不同的形式來實現，并不限于本文所描述的實施方式。相反地，提供這些實施方式的目的是使對本發明的公開內容理解的更加透徹全面。

需要說明的是，當元件被稱為“固定于”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當一個元件被認為是“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。本文所使用的術語“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說明的目的，并不表示是唯一的實施方式。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬于本發明的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本發明的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施方式的目的，不是旨在于限制本發明。本文所使用的術語“及/或”包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。

實施例

請參閱圖1，本發明提供一種儲能系統的開關裝置10，包括：儲能單元100、開關單元200、開關驅動單元300、dc/dc單元400及微控制器500。其中，所述儲能單元100包括儲能電池組，用于為儲能系統提供電源，開關單元200用于啟動系統和接通供電回路，開關驅動單元300用于驅動開關單元200的通斷，dc/dc單元400從儲能電池組取電，用于向微控制器、開關驅動單元和其他外部設備供電，微控制器(mcu)500具有通訊功能和控制管腳，可以接收外部設備的指令，并且向開關驅動單元發出控制信號，從而執行繼電器的斷開與閉合動作。要說明的是，所述儲能單元為電池組。所述電池組包括若干個以串聯和/或并聯方式連接的單體電池。在圖2中微控制器為u2。

所述儲能單元100通過開關單元200分別與負載及dc/dc單元400的輸入端連接；所述開關驅動單元300的輸入端與所述dc/dc單元400的第一輸出端連接，控制端與所述微控制器500連接，驅動端驅動所述開關單元200接通或斷開；所述dc/dc單元400的第二輸出端分別與外部設備、微控制器500的供電輸入端連接；所述微控制器500的通訊控制端與所述外部設備連接。其中外部設備包括其他需要供電的模塊或模組，比如均衡模塊、can通訊模塊、又如集中監控系統的供電等。

請參閱圖2，所述dc/dc單元400包括dc/dc電源模塊、第一電容c1、第二電容c2及第三電容c3，

所述dc/dc電源模塊的第一電壓輸出端(vo1)的正極與所述開關驅動單元的輸入端連接，第一電壓輸出端(vo1)的負極串聯所述第一電容c1后與第一電壓輸出端(vo1)的正極連接，所述dc/dc電源模塊的第二電壓輸出端(vo2)的正極與所述微控制器的供電管腳連接，第二電壓輸出端(vo2)的負極接地；

所述第二電容c2跨接于所述dc/dc電源模塊的第二電壓輸出端(vo2)的正極與第二電壓輸出端(vo2)的負極之間；

所述第三電容c3跨接于所述dc/dc電源模塊的電壓輸入端(vi)的正極與電壓輸入端(vi)的負極之間。

所述開關單元200包括按鍵開關sw及與所述按鍵開關sw并聯連接的繼電器開關rl。要說明的是，所述按鍵開關sw為自復位開關sw。

所述開關驅動單元300包括繼電器控制電路310及與所述繼電器控制電路310連接的驅動電路320，所述繼電器控制電路310控制所述繼電器開關rl的通斷，所述驅動電路320驅動所述繼電器控制電路310的通斷。

所述驅動電路320包括光耦隔離器u1、第四電阻r4和第五電阻r5，所述光耦隔離器u1的集電極與所述dc/dc單元400的第一輸出端連接，發射極與所述繼電器控制電路310的控制端連接；所述光耦隔離器u1的二極管的陽極串聯所述第四電阻r4后與所述dc/dc單元400的第二輸出端連接，所述光耦隔離器u1的二極管的陰極串聯所述第五電阻r5后與所述微控制器500的信號輸出端連接。

所述繼電器控制電路310包括三極管q1、第一電阻r1、第二電阻r2、第三電阻r3、二極管d1和繼電器，所述三極管q1的基極串聯所述第二電阻r2后與所述驅動電路320的輸出端連接，集電極與所述繼電器的線圈的一端連接；所述繼電器的線圈的另一端串聯所述第一電阻r1與所述驅動電路連接，所述三極管q1的發射極與負載的負極連接，且所述第三電阻r3的兩端跨接于三極管q1的基極和發射極之間；所述二極管d1與所述繼電器的線圈并聯。

工作過程：

請查閱圖1-2，儲能系統的開關裝置按照圖示方式與儲能電池連接。初始狀態時，自復位開關sw與功率繼電器rl均處于斷開狀態，dc/dc電源模塊m1因無電壓輸入，所以dc/dc電源模塊m1無電壓輸出，開關裝置始終處于失電狀態，系統沒有無法工作，則系統功耗為零。

當系統需要啟動時，人工手動按下自復位開關sw，此時功率線b+與bc+接通，dc/dc電源模塊m1存在輸入電壓，即儲能電池組的總電壓ub，并且dc/dc電源模塊m1立即產生輸出電壓vo1和vo2，第一電壓輸出端輸出的第一電壓vo1用于向開關驅動單元供電，第二電壓輸出端輸出的第二電壓vo2用于向微控制器u2和外部電路供電，第一電壓vo1和第二電壓vo2僅電壓值不同，電壓輸出時間相同；微控制器u2上電后立即輸出繼電器控制信號，置低控制管腳crt，光電耦合器u1導通，則vo1輸出電壓經光電耦合器u1、第二電阻r2、三極管q1，使得三極管q1的集電極c與發射極e處于導通狀態；則第一電壓vo1輸出電壓經r1、三極管q1向繼電器開關rl控制端供電，使繼電器開關rl吸和，功率線b+與bc+因繼電器開關rl閉合而始終接通。

人工松開自復位開關sw，自復位開關sw因具有自復位功能，所以自復位開關sw自動恢復到初始的斷開位置。因儲能系統的開關裝置執行快速，從人工按下自復位開關sw到松開自復位開關sw的極短時間內，繼電器開關rl可以由斷開切換至閉合狀態，即功率線b+與bc+可以快速出于導通并維持dc/dc電源模塊m1的輸入供電。同時，功率線b+與bc+導通后，儲能電池可以向后端負載供電。

當儲能電池組發生嚴重的單體欠壓或者總壓欠壓保護，儲能系統為了避免儲能電池過放電損壞，需要切斷所有功耗，此時儲能系統的電池管理系統bms向微控制器u2發出通訊指令或者操作使能管腳en，使得微控制器u2將控制管腳crt置高，光電耦合器u1斷開，三極管q1無基極驅動電流，三極管q1處于非導通狀態，繼電器開關rl因驅動電流消失而斷開功率線b+與bc+，則dc/dc電源模塊m1無輸入電壓，儲能系統的開關裝置失去供電處于關機狀態，儲能系統的功耗為零。

如需要儲能系統啟動，需要再次按下自復位開關sw，則再次執行儲能系統上電過程，完成儲能系統的再次供電進入工作狀態。

以上所述實施方式僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。