[发明专利]一种基于嵌入式芯片的全钒液流电池管理系统

说明书

本发明属于电池技术领域，公开了一种基于嵌入式芯片的全钒液流电池管理系统，包括主控单元、信号采集电路、电源转换电路、逆变器、继电器控制模块、显示模块、光纤通信模块和故障报警模块，主控单元的核心控制器为型号为STM32的嵌入式芯片，信号采集电路、显示模块、光纤通信模块和故障报警模块与主控单元电连接；信号采集电路用于采集全钒液电池的电压信号、电流信号以及温度信号后发送给主控单元；主控单元通过光纤通信模块与上位机连接。本发明可以实现电池侧实时数据监测及保护，可以广泛应用于电池领域。

技术领域

本发明属于电池技术领域，具体涉及一种基于嵌入式芯片的全钒液流电池管理系统。

背景技术

全钒液流电池（Vanadium Flow Battery,缩写VFB）是绿色的产业化的新型液流电池之一。钒电池具有容量大，功率和容量独立设计，循环寿命长，绿色环保以及安全性高等特点，在光伏发电、后备电源、智能电网、军用蓄电等领域都有宽泛的使用前景。电池管理系统（Battery Management System，缩写BMS）是电池与用户之间的纽带，可以提高电池的利用率，防止电池出现过充和过放，延长电池的寿命。

国内外相关行业对BMS的研究和开发大部分都集中在电动汽车电池上。全钒液流电池由于推广较晚、推广范围较窄、控制设备昂贵以及调试环境欠缺的限制条件，钒电池的BMS研制较晚。随着钒电池的推广，越来越多的研究机构和公司也开始重视钒电池管理系统的研发。大部分研究机构像国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司一样，大多采用西门子 S7-200 型号 PLC 对钒流电池进行实时监控和数据信息的采集，但是PLC端口有限，扩展成本较高且增加智能化接口困难。

发明内容

本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种基于嵌入式芯片的全钒液流电池管理系统，以提高电池的利用率，防止电池出现过充和过放，保证全钒液流电运行可靠。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种全钒液流电池管理系统，包括主控单元、信号采集电路、电源转换电路、逆变器、继电器控制模块、显示模块、光纤通信模块和故障报警模块，所述主控单元的核心控制器为型号为STM32的嵌入式芯片，所述信号采集电路、显示模块、光纤通信模块和故障报警模块与所述主控单元电连接；所述信号采集电路用于采集全钒液电池的电压信号、电流信号以及温度信号后发送给所述主控单元；所述电源转换电路用于将系统电源转换为低压直流电为系统供电，所述逆变器用于将系统电源进行逆变转换后为钒电池中的循环泵供电，所述继电器控制模块的输入端与主控单元的输出端连接，输出端分别与所述循环泵和系统电源的控制端连接；所述主控单元通过所述光纤通信模块与上位机连接。

所述信号采集电路包括按钮、霍尔电压传感器、霍尔电流传感器和温度传感器，霍尔电压传感器用于直接监测钒电池的两端电压，电流传感器直接套在电池的供电线路上，用于采集钒电池的电流信号，温度传感器放置钒电池侧，用于钒电池测量温度。

所述温度传感器型号为DS18B20。

所述电源转换电路包括第一电源转换模块和第二电源转换模块，所述第一电源转换模块用于将48V直流电压的系统电源转换为24V直流电压后给所述主控模块的继电器控制模块内的继电器供电，所述第二电源转换模块用于将24V直流电压转换为5V直流电压后给所述信号采集电路供电。

所述的一种全钒液流电池管理系统，还包括保护电路，所述保护电路包括多个独立设置的光耦TLP250，所述主控模块的输出端分别通过一个光耦TLP250与所述继电器控制模块的输入端连接。

所述主控模块用于根据信号采集电路的采集信号，发送控制信号至继电器控制模块控制循环泵的启停，还用于在系统启动完成后将系统电源从备用电池切换为钒电池，以及用于系统的故障检测、显示、SOC估计和校准。