(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)实用新型专利
(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201820476534.5
(22)申请日 2018.04.05
(73)专利权人 宁波兆科新能源科技有限公司
地址 315000 浙江省宁波市鄞州区盛梅北
路65号032幢5号楼102室
(72)发明人 张德添 周杰 何翔程
(51)Int.Cl.
H02J 7/00(2006.01)
H02J 9/06(2006.01)
H01M 10/42(2006.01)
(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利
(54)实用新型名称
(57)摘要
本实用新型涉及一种支持带中线UPS的锂电
池储能系统，包括锂电池组及UPS主机，所述锂电
池组通过电池管理系统与UPS主机的正负极相
连，所述锂电池组的正极导线并联锂电池组上半
电池组上半段充电开关及锂电池组上半段放电
开关分别串联二极管；所述锂电池组的负极导线
并联锂电池组下半段充电开关及锂电池组下半
段放电开关，所述锂电池组下半段充电开关及锂
电池组下半段放电开关分别串联二极管，所述锂
电池组与UPS主机之间设有电池中性线。采用在
BMS内部将充、放电回路区隔，上、下两部分独立
监测并控制充电，既解决了电池过充、过放问题，
又能有效解决上、下半段电池的电压容量不一致
性问题。权利要求书1页 说明书3页 附图3页CN 207977764 U 2018.10.16
C N 207977764
U
1.一种支持带中线UPS的锂电池储能系统，包括锂电池组及UPS主机，所述锂电池组通过电池管理系统与UPS主机的正负极相连，其特征在于，所述锂电池组的正极导线并联锂电池组上半段充电开关及锂电池组上半段放电开关，所述锂电池组上半段充电开关及锂电池组上半段放电开关分别串联二极管；所述锂电池组的负极导线并联锂电池组下半段充电开关及锂电池组下半段放电开关，所述锂电池组下半段充电开关及锂电池组下半段放电开关分别串联二极管，所述锂电池组与UPS主机之间设有电池中性线。
2.根据权利要求1所述的一种支持带中线UPS的锂电池储能系统，其特征在于，所述电池管理系统包括MCU及与所述MCU相连的电流传感器、人机接口HMI及电池管理单元BMU，所述电池管理单元分别与单体电池正负极相连，所述电流传感器与MCU之间设有模数变换器，所述电池管理单元BMU的主负接触器及主正接触器分别控制电池组上半段充电开关、锂电池组上半段放电开关、锂电池组下半段充电开关及锂电池组下半段放电开关的接通，其中：
所述电流传感器，用于检测锂电池组电流；
所述电池管理单元BMU，用于检测单体电池的电压；
所述人机接口HMI，用于系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介。
3.根据权利要求1所述的一种支持带中线UPS的锂电池储能系统，其特征在于，所述电池管理系统与UPS主机通过RS232、RS485、CAN总线进行通讯，或者电池管理系统通过UPS主机的干接点、湿接点进行信号输出。
权 利 要 求 书1/1页CN 207977764 U
一种支持带中线UPS的锂电池储能系统
技术领域
[0001]本发明涉及供电保障设备，尤其涉及一种支持带中线UPS的锂电池储能系统。
背景技术
[0002]UPS电源，即不间断电源，是将蓄电池与主机相连接，通过主机逆变器等模块电路将直流电转换
成市电的系统设备。当前UPS电源供应领域，应用铅酸解决方案比例高达90%以上，然而近年来，锂电池技术的快速发展，优势也逐渐凸显，与传统铅酸电池相比，锂电池具有能量密度高、体积小、放电倍率大、质量轻、寿命长、使用温度范围宽等优势，锂电UPS解决方案已成为客户的新选择。
[0003]UPS按设计电路工作频率来分，可分为工频机和高频机。工频机是以传统的模拟电路原理来设计，机器内部电力器件（如变压器、电感、电容器等）都较大，一般在带载较大运行时存在较小噪声，但该机型在恶劣的电网环境条件中耐抗性能较强，可靠性及稳定性均比高频机强。而高频机是以微处理器（CPU蕊片）作为处理控制中心，是将繁杂的硬件模拟电路烧录于微处理器中，以软件程序的方式来控制UPS的运行。因此，体积大大缩小，重量大大降低，制造成本低，售价相对低。高频机逆变频率一般在20KHZ以上。但高频机在恶劣的电网及环境条件下耐受能力差，较适用于电网比较稳定及灰尘较少、温/湿度合适的环境。[0004]在实际使用中，高频机UPS需要接中线，中线将电池组等分为上、下两部分；当采用传统的铅酸蓄电池，由于其充放电特性，设定合适的浮充电压和充电电流即可；而如果锂电池采用铅酸的方法，容易造成锂电池组过充或过放现象。
发明内容
[0005]针对上述现有技术的现状，本发明所要解决的技术问题在于提供一种既解决了电池过充、过放问题，又能有效解决上、锂电池组下半段电压容量不一致性问题的支持带中线UPS的锂电池储能系统。
[0006]本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种支持带中线UPS的锂电池储能系统，包括锂电池组及UPS主机，所述锂电池组通过电池管理系统与UPS主机的正负极相连，所述锂电池组的正极导线并联锂电池组上半段充电开关及锂电池组上半段放电开关，所述锂电池组上半段充电开关及锂电池组上半段放电开关分别串联二极管；所述锂电池组的负极导线并联锂电池组下半段充电开关及锂电池组下半段放电开关，所述锂电池组下半段充电开关及锂电池组下半段放电开关分别串联二极管，所述锂电池组与UPS主机之间设有电池中性线。
[0007]进一步的，所述电池管理系统包括MCU及与所述MCU相连的电流传感器、人机接口HMI及电池管理单元BMU，所述电池管理单元分别与单体电池正负极相连，所述电流传感器与MCU之间设有模数变换器，所述电池管理单元BMU的主负接触器及主正接触器分别控制电池组上半段充电开关、锂电池组上半段放电开关、锂电池组下半段充电开关及锂电池组下半段放电开关的接通，其中：
[0008]所述电流传感器，用于检测锂电池组电流；
[0009]所述电池管理单元BMU，用于检测单体电池的电压；
[0010]所述人机接口HMI，用于系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介。
[0011]进一步的，所述电池管理系统与UPS主机通过RS232、RS485、CAN总线进行通讯，或者电池管理系统通过UPS主机的干接点、湿接点进行信号输出。
[0012]与现有技术相比，本发明的有益效果是：本方案采用在BMS内部将充、放电回路区隔，上、下两部分独立监测并控制充电，既解决了电池过充、过放问题，又能有效解决上、下半段电池的电压容量不一致性问题。本发明设计，适合大规模推广。
附图说明
[0013]图1是本发明的电路连接关系图；
[0014]图2是本发明的电池管理系统连接框图；
[0015]图3是本发明实施例2的电路连接关系图。 具体实施方式
[0016]下面将结合本发明实施例中的附图，为本发明实施例中的优选实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0017]为便于描述，在下文中出现的：所述锂电池组上半段放电开关用K1表示、所述锂电池组上半段充电开关K2表示、所述锂电池组下半段放电开关用K3表示、所述锂电池组下半段充电开关用K4表示。
[0018]如图1-2所示，一种支持带中线UPS的锂电池储能系统，包括锂电池组及UPS主机，所述锂电池组通过电池管理系统与UPS主机的正负极相连，所述锂电池组的正极导线并联锂电池组上半段充电开关及锂电池组上半段放电开关，所述锂电池组上半段充电开关及锂电池组上半段放电开关分别串联二极管；所述锂电池组的负极导线并联锂电池组下半段充电开关及锂电池组下半段放电开关，所述锂电池组下半段充电开关及锂电池组下半段放电开关分别串联二极管，所述锂电池组与UPS主机之间设有电池中性线。
[0019]所述电池管理系统包括MCU及与所述MCU相连的电流传感器、人机接口HMI及电池管理单元BMU，所述电池管理单元分别与单体电池正负极相连，所述电流传感器与MCU之间设有模数变换器，所述电池管理单元BMU的主负接触器及主正接触器分别控制电池组上半段充电开关、锂电池组上半段放电开关、锂电池组下半段充电开关及锂电池组下半段放电开关的接通，其中：
[0020]所述电流传感器，用于检测锂电池组电流；
[0021]所述电池管理单元BMU，用于检测单体电池的电压；
[0022]所述人机接口HMI，用于系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介。
[0023]所述电池管理系统与UPS主机通过RS232、RS485、CAN总线进行通讯，或者电池管理系统通过UPS主机的干接点、湿接点进行信号输出。
[0024]电池管理系统监控所有单体电池的电压及温度，根据电压、电流、温度等信息控制充电开关：K2、K4的断开或闭合，放电开关：K1、K3断开或闭合。
[0025]工作原理：
[0026]上半部分充电回路
[0027]UPS+→K2 → D2 →BAT+ → M
[0028]电池管理系统侦测到单体电压过充、过温、充电过流时，断开开关K2，否则闭合。[0029]上半部分放电回路
[0030]BAT+ → D1 → K1→ UPS+→ M
[0031]电池管理系统侦测到单体电压过放、过温、放电过流时，断开开关K1，否则闭合。[0032]下半部分充电回路
[0033]M→ BAT- → D4 →K4 → UPS-
[0034]电池管理系统侦测到单体电压过充、过温、充电过流时，断开开关K3，否则闭合。[0035]下半部分放电回路
[0036]M→ UPS- → K3→ D3 → BAT-
[0037]电池管理系统侦测到单体电压过放、过温、放电过流时，断开开关K3，否则闭合。[0038]实施例2
[0039]本实施例较实施例1的区别在于，多个锂电池组可采用模块化设计，具体的，每两个锂电池组采用上下对称分布，其中，置于上端的锂电池组采用实施例1中的锂电池组上半段接线结构；置于下端的锂电池组采用实施例1中的锂电池组下半段接线结构；以此类推可实现对多个锂电池组的管理，完成UPS扩容锂电池储能系统。
[0040]对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
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