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CN116566002A - 储能电池防亏电保护装置、方法、计算机设备及存储介质 - Google Patents

储能电池防亏电保护装置、方法、计算机设备及存储介质 Download PDF

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CN116566002A
CN116566002A CN202310469272.5A CN202310469272A CN116566002A CN 116566002 A CN116566002 A CN 116566002A CN 202310469272 A CN202310469272 A CN 202310469272A CN 116566002 A CN116566002 A CN 116566002A
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CN
China
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energy storage
storage battery
management system
battery
battery management
Prior art date
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Pending
Application number
CN202310469272.5A
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李峥
高伟
冯玉川
何泓材
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suzhou Qingtao New Energy S&T Co Ltd
Original Assignee
Suzhou Qingtao New Energy S&T Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Publication of CN116566002A publication Critical patent/CN116566002A/zh
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Abstract

本申请提供了一种储能电池防亏电保护装置、方法、计算机设备及存储介质，装置包括与储能电池连接电池管理系统、与储能电池以及电池管理系统均连接的开关模块、连接在电池管理系统与储能电池之间的DC‑DC变压器以及连接在DC‑DC变压器与储能电池总正之间的分励脱扣器，在电池管理系统采集到的储能电池的电压低于第二预设阈值时，触发亏电保护，电池管理系统输出第一控制信号将分励脱扣器脱扣，使得储能电池停止对DC‑DC变压器供电。本申请通过在DC‑DC变压器以及储能电池总正的后端接入分励脱扣器，使得储能电池在亏电幅度较大时，触发亏电保护，以在不通过人工干预的情况下，解决储能电池在长时间放电后，电池管理系统自耗电导致储能电池亏电损坏的问题。

Description

储能电池防亏电保护装置、方法、计算机设备及存储介质
技术领域
本申请涉及电池管理技术领域，尤其涉及一种储能电池防亏电保护装置、方法、计算机设备及存储介质。
背景技术
锂离子电池能量密度高、循环寿命长，越来越多的应用于汽车、储能、备用电源等领域，但同时锂离子电池过充过放、亏电后，对电池的损伤是巨大的并且是不可逆的，所以必须要使用电池管理系统(BMS)对电池进行保护。随着越来越多对锂电池的需求，各种保护机制和应用被设计出来。其中有一种系统的电池管理系统(BMS)的供电来自电池本身，即通过DC/DC变压器把电池高电压转化成BMS使用的低电压(12V)。由于该系统设计一般是使用断路器对DC/DC实现供电或切断来控制BMS上电和下电的，虽然可以在电池电压低时切断放电继电器停止对外放电来保护电池，但是在长时间无人干预的工况下，因为BMS自身耗能，将会持续损耗电池电量导致严重亏电，最终电池彻底损坏。
目前，针对这种手动控制上电和下电的电池系统，还没有好的解决方案，需要人工干预。
因此，亟需提出一种新的防亏电保护装置，以解决上述问题。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述一个或多个技术问题，本申请实施例提供了一种储能电池防亏电保护装置、方法、计算机设备以及存储介质，以解决电池系统在长时间放电后电池管理系统自耗电导致电池亏电损坏的问题。
为了达到上述目的，本申请就解决其技术问题所采用的技术方案是：
第一方面，本申请提供了一种储能电池防亏电保护装置，所述装置至少包括：
电池管理系统，与所述储能电池连接，用于对所述储能电池进行充电、放电以及亏电管理；
开关模块，与所述储能电池以及所述电池管理系统均连接，用于根据所述电池管理系统发出的控制信号控制所述储能电池的充、放电；
DC-DC变压器，连接在所述电池管理系统与所述储能电池之间，用于将所述储能电池的高电压转化成低电压向所述电池管理系统供电；
分励脱扣器，连接在所述DC-DC变压器与所述储能电池总正之间，在所述电池管理系统采集到的所述储能电池的电压低于第二预设阈值时，触发亏电保护，所述电池管理系统输出第一控制信号将分励脱扣器脱扣，使得所述储能电池停止对所述DC-DC变压器供电。
优选地，所述电池管理系统的工作电压为12V或24V。
优选地，所述DC-DC变压器的输出电压与所述电池管理系统的工作电压相同，所述DC-DC变压器的输出电压为12V或24V。
在一个具体的实施例中，所述开关模块至少包括放电继电器，在所述电池管理系统采集到的所述储能电池的电压低于第一预设阈值时，所述电池管理系统输出第二控制信号切断所述放电继电器。
在一个具体的实施例中，所述开关模块还包括充电继电器，在所述电池管理系统采集到的所述储能电池不是满电状态时，所述电池管理系统输出第三控制信号闭合所述充电继电器，以对所述储能电池进行充电。
在一个具体的实施例中，所述开关模块还包括并联在所述放电继电器两端的预充单元，所述预充单元用于至少对所述电池管理系统、所述储能电池以及所述放电继电器进行过流过热保护。
在一个具体的实施例中，所述预充单元包括相互串联的预充电阻以及预充继电器。
第二方面，对应于上述储能电池防亏电保护装置，本申请还提供了一种储能电池防亏电保护方法，所述方法包括：
闭合分励脱扣器，使得DC-DC变压器得电工作，以将所述储能电池的高电压转化为低电压提供给电池管理系统；
采集所述储能电池的电压信息，并根据所述电压信息执行相应保护操作；
其中，根据所述电压信息执行相应保护操作至少包括：
在采集到的所述储能电池的电压低于第二预设阈值时，触发亏电保护，电池管理系统输出第一控制信号将分励脱扣器脱扣，使得所述储能电池停止对所述DC-DC变压器供电。
优选地，所述电池管理系统的工作电压为12V。
优选地，所述DC-DC变压器的输出电压为12V。
在一个具体的实施例中，所述根据所述电压信息执行相应保护操作还包括：
在采集到的所述储能电池的电压低于第一预设阈值时，电池管理系统输出第二控制信号切断放电继电器。
在一个具体的实施例中，所述根据所述电压信息执行相应保护操作还包括：
在采集到的所述储能电池不是满电状态时，电池管理系统输出第三控制信号闭合充电继电器，以对所述储能电池进行充电。
第三方面，还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，当所述计算机程序被所述处理器执行时，实现所述储能电池防亏电保护方法。
第四方面，还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现所述储能电池防亏电保护方法。
本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
本申请实施例提供的储能电池防亏电保护装置、方法、计算机设备及存储介质，装置包括电池管理系统，与所述储能电池连接，用于对所述储能电池进行充电、放电以及亏电管理；开关模块，与所述储能电池以及所述电池管理系统均连接，用于根据所述电池管理系统发出的控制信号控制所述储能电池的充、放电；DC-DC变压器，连接在所述电池管理系统与所述储能电池之间，用于将所述储能电池的高电压转化成低电压向所述电池管理系统供电；分励脱扣器，连接在所述DC-DC变压器与所述储能电池总正之间，在所述电池管理系统采集到的所述储能电池的电压低于第二预设阈值时，触发亏电保护，所述电池管理系统输出第一控制信号将分励脱扣器脱扣，使得所述储能电池停止对所述DC-DC变压器供电。本申请通过在DC-DC变压器以及储能电池总正的后端接入分励脱扣器，使得储能电池在亏电幅度较大时，触发亏电保护，以在不通过人工干预的情况下，解决储能电池在长时间放电后，电池管理系统自耗电导致储能电池亏电损坏的问题；
进一步地，本申请实施例提供的储能电池防亏电保护装置、方法、计算机设备及存储介质，在所述电池管理系统采集到的所述储能电池的电压低于第一预设阈值时，所述电池管理系统输出第二控制信号切断所述放电继电器，避免储能电池因过放而对电池造成损伤。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的储能电池防亏电保护装置的结构示意图；
图2是本申请实施例提供的储能电池防亏电保护方法的流程图；
图3是本申请实施例提供的计算机设备的结构示例图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
如背景技术所述，现有技术中的电池管理系统(BMS)虽然可以在电池电压低时切断放电继电器来保护电池，但是在长时间无人干预的工况下，因为BMS自身耗能，将会持续损耗电池电量导致严重亏电，最终电池彻底损坏。
为解决上述一个或多个问题，本申请中创造性地提出了一种新的储能电池防亏电保护装置，该装置通过在DC-DC变压器与储能电池总正之间接入分励脱扣器，使得储能电池在亏电幅度较大时，触发亏电保护，以在不通过人工干预的情况下，解决储能电池在长时间放电后，电池管理系统自耗电导致储能电池亏电损坏的问题。
下面将结合附图和各个实施例，对本申请的方案进行详细介绍。
实施例一
为实现本申请的方案，本申请实施例提供了一种储能电池防亏电保护装置，参照图1所示，该装置一般性地包括电池管理系统100、开关模块200、DC-DC变压器300以及分励脱扣器400。其中，电池管理系统100与储能电池500连接，电池管理系统100主要用于对该储能电池500进行充电、放电以及亏电管理，以避免储能电池500因过充过放、亏电而造成巨大的且不可逆的损伤。开关模块200，与储能电池500以及电池管理系统100均连接，主要用于根据电池管理系统100发出的控制信号控制储能电池500的充电以及放电。DC-DC变压器300连接在电池管理系统100与储能电池500之间，主要用于将储能电池500的高电压转化成电池管理系统100可使用的低电压，实现储能电池500向电池管理系统100进行供电。分励脱扣器400是一种远距离操纵分闸的附件，分励脱扣器400连接在DC-DC变压器300与储能电池总正510之间，在储能电池500使用期间(主要指对外放电和持续对BMS供电)，电池管理系统100采集储能电池100的电压，当采集到的储能电池100的电压低于第二预设阈值时，触发亏电保护，此时，电池管理系统100输出第一控制信号将分励脱扣器脱扣，使得储能电池停止对DC-DC变压器供电，防止储能电池因亏电造成损伤。
可以理解的是，本申请实施例对储能电池500没有具体限定，在不违背本申请发明构思的前提下，任意可以充电、放电的二次电池均可作为本申请中储能电池500。例如，作为一种示例性而非限制性的说明，储能电池500可以是锂离子电池等。以储能电池500为锂离子电池为例，其通常由多个电芯单元组成，并具有储能电池总正510和储能电池总负520。
进一步参照图1所示，本申请实施例中的开关模块200一般性地包括放电继电器210、充电继电器220以及预充单元230。其中，放电继电器210、充电继电器220以及预充单元230的一端均与储能电池总正510连接，且预充单元230并联在放电继电器210的两端，预充单元可以对整个电池系统(包括BMS)进行过流过热保护，其作用包括：1、激活锂电池；2、形成稳定的SEI膜；要是一开始就用大电流的话，电池的使用寿命会受到较大的影响，一开始充电电流过大时，有可能损坏电池，所以先进行预充电，先让活性物质激活，再正常充电。。这里需要说明的是，本申请实施例中对放电继电器210以及充电继电器220不做具体限定，在不违背本申请发明构思的前提下，任何已知的继电器均可用作本申请的放电继电器和充电继电器。
作为一种较优的实施方式，本申请实施例中，预充单元230包括预充电阻231和预充继电器232，其中预充电阻231与预充继电器232相互串联，且预充继电器232远离预充电阻231的一端与储能电池总正510连接。预充电阻231起到限流的作用，限制充电时的瞬时电流过大损坏BMS中的电气元件以及电池等。本申请实施例中，对预充电阻231和预充继电器232不做具体限制，预充电阻231的具体参数可以根据实际需求进行设置，且在不违背本申请发明构思的前提下，任何已知的继电器均可用作本申请的预充继电器。
本申请实施例中的储能电池防亏电保护装置，在储能电池500放电过程中或储能电池断电长时间放置，在使用时，电池管理系统100采集储能电池500的电压，在采集到的储能电池500的电压低于第二预设阈值时，触发亏电保护，此时电池管理系统100输出第一控制信号将分励脱扣器脱扣，使得储能电池500停止对DC-DC变压器供电，避免储能电池500因亏电造成损伤；在采集到的储能电池的电压低于第一预设阈值时，电池管理系统100输出第二控制信号切断放电继电器210，避免储能电池500因过放而造成损伤；在采集到的储能电池500不是满电状态时，电池管理系统100输出第三控制信号闭合充电继电器，以对储能电池500进行充电，通常保证储能电池500的电量不超过一定值即可，如不超过储能电池500满电量的30％等。
可以理解的是，本申请实施例中对于第一预设阈值以及第二预设阈值没有具体限制，其可根据所选用的储能电池的相关参数(如额定电压等)进行确定，这里不在赘述。但是通常第二预设阈值小于第一预设阈值。
实施例二
对应于上述实施例一，本申请还提供了一种储能电池防亏电保护方法，其中，本实施例中，与上述实施例一相同或相似的内容，可以参考上文介绍，后续不再赘述。参照图2示，该方法包括如下步骤：
S100：闭合分励脱扣器，使得DC-DC变压器得电工作，以将所述储能电池的高电压转化为低电压提供给电池管理系统；
S200：采集所述储能电池的电压信息，并根据所述电压信息执行相应保护操作；
其中，根据所述电压信息执行相应保护操作至少包括：
在采集到的所述储能电池的电压低于第二预设阈值时，触发亏电保护，电池管理系统输出第一控制信号将分励脱扣器脱扣，使得所述储能电池停止对所述DC-DC变压器供电。
在一个具体的实施例中，所述根据所述电压信息执行相应保护操作还包括：
在采集到的所述储能电池的电压低于第一预设阈值时，电池管理系统输出第二控制信号切断放电继电器。
在一个具体的实施例中，所述根据所述电压信息执行相应保护操作还包括：
在采集到的所述储能电池不是满电状态时，电池管理系统输出第三控制信号闭合充电继电器，以对所述储能电池进行充电。
具体地，本申请实施例中提供的储能电池防亏电保护方法，具体实施时，首先手动闭合分励脱扣器，使得DC-DC变压器得电工作，从而使得电池管理系统(BMS)低压上电；在电池管理系统(BMS)完成自检后，储能电池进入高压上电状态；电池管理系统(BMS)采集储能电池的电压，当出现电压低报警时(即在采集到的储能电池的电压低于第一预设阈值时)，电池管理系统输出第二控制信号切断放电继电器；在电池系统未及时充电，电压低于第二预设阈值时，触发亏电保护，电池管理系统(BMS)输出第一控制信号，分励脱扣器动作，脱扣，使得储能电池停止对DC-DC变压器进行供电。
实施例三
对应上述实施例一或二，本申请还提供了一种计算机设备，包括：处理器和存储器，存储器上存储有可在处理器上运行的计算机程序，当计算机程序被处理器执行时，执行上述任意一个实施例提供的储能电池防亏电保护方法。
其中，图3示例性的展示出了计算机设备1500，具体可以包括处理器1510，视频显示适配器1511，磁盘驱动器1512，输入/输出接口1513，网络接口1514，以及存储器1520。上述处理器1510、视频显示适配器1511、磁盘驱动器1512、输入/输出接口1513、网络接口1514，与存储器1520之间可以通过通信总线1530进行通信连接。
其中，处理器1510可以采用通用的CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、微处理器、应用专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、或者一个或多个集成电路等方式实现，用于执行相关程序，以实现本发明所提供的技术方案。
存储器1520可以采用ROM(Read Only Memory，只读存储器)、RAM(Random AccessMemory，随机存取存储器)、静态存储设备，动态存储设备等形式实现。存储器1520可以存储用于控制电子设备运行的操作系统1521，用于控制电子设备的低级别操作的基本输入输出系统(BIOS)。另外，还可以存储网页浏览器1523，数据存储管理系统1524，以及设备标识信息处理系统1525等等。上述设备标识信息处理系统1525就可以是本发明实施例中具体实现前述各步骤操作的应用程序。总之，在通过软件或者固件来实现本发明所提供的技术方案时，相关的程序代码保存在存储器1520中，并由处理器1510来调用执行。
输入/输出接口1513用于连接输入/输出模块，以实现信息输入及输出。输入输出/模块可以作为组件配置在设备中(图中未示出)，也可以外接于设备以提供相应功能。其中输入设备可以包括键盘、鼠标、触摸屏、麦克风、各类传感器等，输出设备可以包括显示器、扬声器、振动器、指示灯等。
网络接口1514用于连接通信模块(图中未示出)，以实现本设备与其他设备的通信交互。其中通信模块可以通过有线方式(例如USB、网线等)实现通信，也可以通过无线方式(例如移动网络、WIFI、蓝牙等)实现通信。
总线包括一通路，在设备的各个组件(例如处理器1510、视频显示适配器1511、磁盘驱动器1512、输入/输出接口1513、网络接口1514，与存储器1520)之间传输信息。
另外，该电子设备还可以从虚拟资源对象领取条件信息数据库中获得具体领取条件的信息，以用于进行条件判断，等等。
需要说明的是，尽管上述设备仅示出了处理器1510、视频显示适配器1511、磁盘驱动器1512、输入/输出接口1513、网络接口1514，存储器1520，总线等，但是在具体实施过程中，该设备还可以包括实现正常运行所必需的其他组件。此外，本领域的技术人员可以理解的是，上述设备中也可以仅包含实现本发明方案所必需的组件，而不必包含图中所示的全部组件。
实施例四
对应于上述实施例一至三，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其中，本实施例中，与上述实施例一至三相同或相似的内容，可以参考上文介绍，后续不再赘述。
所述计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的储能电池防亏电保护方法。
在一些实施方式中，本申请实施例中，所述计算机程序被处理器执行时，还可以实现与实施例一所述方法对应的步骤，可以参考实施例一中的详细描述，此处不作赘述。
通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上对本发明所提供的技术方案，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种储能电池防亏电保护装置，其特征在于，所述装置至少包括：
电池管理系统，与所述储能电池连接，用于对所述储能电池进行充电、放电以及亏电管理；
开关模块，与所述储能电池以及所述电池管理系统均连接，用于根据所述电池管理系统发出的控制信号控制所述储能电池的充、放电；
DC-DC变压器，连接在所述电池管理系统与所述储能电池之间，用于将所述储能电池的高电压转化成低电压向所述电池管理系统供电；
分励脱扣器，连接在所述DC-DC变压器与所述储能电池总正之间，在所述电池管理系统采集到的所述储能电池的电压低于第二预设阈值时，触发亏电保护，所述电池管理系统输出第一控制信号将分励脱扣器脱扣，使得所述储能电池停止对所述DC-DC变压器供电。
2.根据权利要求1所述的储能电池防亏电保护装置，其特征在于，所述开关模块至少包括放电继电器，在所述电池管理系统采集到的所述储能电池的电压低于第一预设阈值时，所述电池管理系统输出第二控制信号切断所述放电继电器。
3.根据权利要求2所述的储能电池防亏电保护装置，其特征在于，所述开关模块还包括充电继电器，在所述电池管理系统采集到的所述储能电池不是满电状态时，所述电池管理系统输出第三控制信号闭合所述充电继电器，以对所述储能电池进行充电。
4.根据权利要求3所述的储能电池防亏电保护装置，其特征在于，所述开关模块还包括并联在所述放电继电器两端的预充单元，所述预充单元用于至少对所述电池管理系统、所述储能电池以及所述放电继电器进行过流过热保护。
5.根据权利要求4所述的储能电池防亏电保护装置，其特征在于，所述预充单元包括相互串联的预充电阻以及预充继电器。
6.一种储能电池防亏电保护方法，所述方法基于权利要求1至5任一项所述的装置，其特征在于，所述方法包括：
闭合分励脱扣器，使得DC-DC变压器得电工作，以将所述储能电池的高电压转化为低电压提供给电池管理系统；
采集所述储能电池的电压信息，并根据所述电压信息执行相应保护操作；
其中，根据所述电压信息执行相应保护操作至少包括：
在采集到的所述储能电池的电压低于第二预设阈值时，触发亏电保护，电池管理系统输出第一控制信号将分励脱扣器脱扣，使得所述储能电池停止对所述DC-DC变压器供电。
7.根据权利要求6所述的储能电池防亏电保护方法，其特征在于，所述根据所述电压信息执行相应保护操作还包括：
在采集到的所述储能电池的电压低于第一预设阈值时，电池管理系统输出第二控制信号切断放电继电器。
8.根据权利要求6所述的储能电池防亏电保护方法，其特征在于，所述根据所述电压信息执行相应保护操作还包括：
在采集到的所述储能电池不是满电状态时，电池管理系统输出第三控制信号闭合充电继电器，以对所述储能电池进行充电。
9.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，当所述计算机程序被所述处理器执行时，实现权利要求6～8中任一项所述的储能电池防亏电保护方法。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被执行时，实现权利要求6～8中任一项所述的储能电池防亏电保护方法。
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WO2025123434A1 (zh) * 2023-12-15 2025-06-19 苏州千澄新能源科技有限公司 一种储能系统低电量逻辑阈值保护的控制方法及系统

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