CN103795150A - 一种混合储能系统及其应用方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种混合储能系统及其应用方法，所述混合储能系统包括：铅酸蓄电池组，锂离子电池组，锂离子电池组与铅酸蓄电池组并联连接，且锂离子电池组的开路电压与铅酸蓄电池组的开路电压一致；电压检测单元，用于获取铅酸蓄电池组的第一端电压数据、锂离子电池组的第二端电压数据；温度检测控制单元，用于获取锂离子电池组的电池温度数据；分别与铅酸蓄电池组和锂离子电池组相连接的充放电开关控制单元；分别与电压检测单元、温度检测控制单元和充放电开关控制单元相连接的主控制单元，用于依据第一端电压数据、第二端电压数据及电池温度数据，触发充放电开关控制单元通过充放电接口单元对铅酸蓄电池组和锂离子电池组进行充放电控制。

Description

一种混合储能系统及其应用方法

技术领域

本申请涉及能源控制技术领域，特别涉及一种混合储能系统及其应用方法。

背景技术

目前，对于小型的电源系统，如风能/太阳能户用系统、太阳能路灯、后备电源等，通常选用铅酸储能电池组作为储能系统来完成系统的储能、供能工作。

但是，铅酸蓄电池组通常会存在使用寿命较短等局限特性，在储能及供能的应用中，造成储能系统寿命较短等状况，增加工作人员的更换维护的工作量，降低工作人员的工作效率。

发明内容

本申请所要解决的技术问题是提供一种混合储能系统及其应用方法，用以解决现有技术中，在铅酸蓄电池组作为储能系统时会因其使用寿命较短等局限特性，造成储能系统寿命较短等状况，增加工作人员的更换维护的工作量，降低工作人员的工作效率的技术问题。

本申请提供了一种混合储能系统，包括：

包含有多个铅酸蓄电池的铅酸蓄电池组；

包含有多个锂离子电池的锂离子电池组，所述锂离子电池组与所述铅酸蓄电池组并联连接，且所述锂离子电池组的开路电压与所述铅酸蓄电池组的开路电压一致；

分别与所述铅酸蓄电池组和所述锂离子电池组相连接的电压检测单元，用于获取所述铅酸蓄电池组的第一端电压数据、所述锂离子电池组的第二端电压数据；

与所述锂离子电池组相连接的温度检测控制单元，用于获取所述锂离子电池组的电池温度数据；

分别与所述铅酸蓄电池组和所述锂离子电池组相连接的充放电开关控制单元；

分别与所述电压检测单元、所述温度检测控制单元和所述充放电开关控制单元相连接的主控制单元，用于依据所述第一端电压数据、所述第二端电压数据及所述电池温度数据，触发所述充放电开关控制单元通过充放电接口单元对所述铅酸蓄电池组和所述锂离子电池组进行充放电控制。

上述混合储能系统，优选的，还包括：

加热装置，用于在所述温度检测控制单元的控制下，对所述锂离子电池组进行加热处理。

上述混合储能系统，优选的，所述电压检测单元包括多个电压采集装置和一个模拟量输出装置，其中：

第一电压采集装置，用于获取所述铅酸蓄电池组的第一端电压数据；

第二电压采集装置，用于获取所述锂离子电池组的第二端电压数据；

第一模拟量转换装置，用于对所述第一端电压数据、所述第二端电压数据进行模拟量转换，分别得到模拟信号形式的第一端电压数据、第二端电压数据。

上述混合储能系统，优选的，所述温度检测控制单元包括：

温度传感器，用于对所述锂离子电池组的表面温度进行采集，得到所述锂离子电池组的电池温度数据；

第二模拟量转换装置，用于对所述电池温度数据进行模拟量转换，得到模拟信号形式的电池温度数据；

加热启停控制装置，用于由所述主控制单元触发，对所述加热装置进行启动及停止控制，进而由所述加热装置对所述锂离子电池组进行加热处理。

上述混合储能系统，优选的，所述加热启停控制装置包括：光耦模块和继电器模块。

上述混合储能系统，优选的，所述充放电开关控制单元包括：

与所述铅酸蓄电池组相连接的第一单刀双掷开关；

与所述锂离子电池组相连接的第二单刀双掷开关；

所述第一单刀双掷开关和所述第二单刀双掷开关的双掷点均串联有一只二极管，所述二极管串联的正向方向为其对应电池组的电流正向流出方向。

上述混合储能系统，优选的，所述主控单元包括：

模数转换装置，用于对所述第一端电压数据、所述第二端电压数据及所述电池温度数据进行数字量转换，得到数字信号形式的第一端电压数据、第二端电压数据及电池温度数据；

主控芯片，用于依据所述第一端电压数据、第二端电压数据及电池温度数据生成充放电控制命令；

数字量处理装置，用于对所述充放电控制命令进行功率放大，由所述主控芯片以功率放大后的充放电控制命令触发所述充放电开关控制单元通过充放电接口单元对所述铅酸蓄电池组和所述锂离子电池组进行充放电控制；

电源模块，用于对所述模数转换装置、所述数字量处理装置及所述主控芯片提供电能。

本申请还提供了一种混合储能系统的应用方法，应用于如前述任意一项所述的混合储能系统，所述方法包括：

所述主控制单元生成放电控制命令，所述充放电开关控制单元依据所述放电控制命令进行开关动作，使得并联连接的铅酸蓄电池组和锂离子电池组与所述充放电接口单元串联连接，所述铅酸蓄电池组和所述锂离子电池组同时对所述充放电接口单元进行放电运行；

所述电压检测单元获取所述铅酸蓄电池组的第一端电压数据、所述锂离子电池组的第二端电压数据；

所述温度检测控制单元获取所述锂离子电池组的电池温度数据；

所述主控制单元在所述电池温度数据满足锂离子充电阈值范围，且所述第一端电压数据与所述第二端电压数据之间具有数据差值时，生成第一充电控制命令，所述充放电开关控制单元依据所述第一充电控制命令进行开关动作，使得所述铅酸蓄电池组和锂离子电池组中端电压数据相对较低的电池组与所述充放电接口单元串联连接，所述充放电接口单元对该电池组进行充电运行；

所述主控制单元在所述电池温度数据满足预设的锂离子充电温度阈值范围，且所述第一端电压数据与所述第二端电压数据相等时，生成第二充电控制命令，所述充放电开关控制单元依据所述第二充电控制命令进行开关动作，使得并联连接的铅酸蓄电池组和锂离子电池组与所述充放电接口单元串联连接，所述充放电接口单元同时对所述铅酸蓄电池组和锂离子电池组进行充电运行；

所述主控制单元在所述电池温度数据超出所述锂离子充电温度阈值范围时，生成第三充电控制命令，所述充放电开关控制单元依据所述第三控制命令进行开关动作，使得所述铅酸蓄电池组与所述充放电接口单元串联连接，所述充放电接口单元对所述铅酸蓄电池组进行充电运行。

上述方法，优选的，在所述主控制单元在所述电池温度数据超出所述锂离子充电温度阈值范围时触发所述充放电接口单元对所述铅酸蓄电池组充电完成之后，所述方法还包括：

在所述充放电接口单元具有剩余电量时，所述主控制单元生成温度控制开关闭合命令；

所述温度检测控制单元依据所述温度控制开关闭合命令对所述锂离子电池组进行加热直到所述电池温度数据满足所述锂离子充电温度阈值范围，所述主控制单元生成第四充电控制命令；

所述充放电开关控制单元依据所述第四充电控制命令进行开关动作，使得所述铅酸蓄电池组与所述充放电接口单元断开连接，所述锂离子电池组与所述充放电接口单元串联连接，所述充放电接口单元对所述锂离子电池组进行充电运行。

由上述方案可知，本申请提供的一种混合储能系统及其应用方法，通过将铅酸蓄电池组与锂离子电池组进行并联组合，利用电压检测单元和温度检测控制单元进行两个电池组的端电压数据及锂离子电池组的电池温度数据，由主控制单元依据两个电池组的端电压数据及锂离子电池的电池温度数据触发所述充放电开关控制单元通过充放电接口单元对两个电池组进行充放电控制，实现铅酸蓄电池组与锂离子电池组的混合储能。本申请通过将铅酸蓄电池组与锂离子电池组进行并联连接进行充放电控制，利用锂离子电池的放电平台电压高于铅酸蓄电池组的放电电压平台这一特性，对混合储能系统中充放电参数按照铅酸蓄电池组的特性进行设置，使得在两个电池组进行充放电过程中，实现锂离子电池组为主进行深度放电，铅酸蓄电池组为辅进行浅放电，进而通过锂离子电池组的放电配合，充分发挥锂离子电池组的充放电性能，使得铅酸蓄电池组工作在浅充浅放的状态中，提高铅酸蓄电池组的使用寿命，进而提高混合储能系统的使用寿命。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请提供的一种混合储能系统实施例一的结构示意图；

图2为本申请提供的一种混合储能系统实施例二的结构示意图；

图3为本申请提供的一种混合储能系统实施例三的部分结构示意图；

图4为本申请实施例三的应用示例图；

图5为本申请提供的一种混合储能系统实施例四的部分结构示意图；

图6为本申请实施例四的应用示例图；

图7为本申请提供的一种混合储能系统实施例五的结构示意图；

图8为本申请提供的一种混合储能系统实施例六的部分结构示意图；

图9为申请提供的一种混合储能系统的应用方法实施例七的应用示例图。

具体实施方式

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。

参考图1，为本申请提供的一种混合储能系统实施例一的结构示意图，其中，所述混合储能系统可以包括以下结构：

包含有多个铅酸蓄电池的铅酸蓄电池组101，及包含有多个锂离子电池的锂离子电池组102。

其中，所述锂离子电池组102与所述铅酸蓄电池组101并联连接，且所述锂离子电池组的开路电压与所述铅酸蓄电池组的开路电压一致。需要说明的是，所述锂离子电池组102的开路电压与所述铅酸蓄电池组101的开路电压一致，可以理解为：所述锂离子电池组102的开路电压与所述铅酸蓄电池组101的开路电压相接近，或完全相同。

所述混合储能系统中还可以包括有：

分别与所述铅酸蓄电池组101和所述锂离子电池组102相连接的电压检测单元103，该电压检测单元103用于获取到所述铅酸蓄电池组101的第一端电压数据，以及所述锂离子电池组102的第二端电压数据。

需要说明的是，所述电压检测单元103还可以获取到所述锂离子电池组102的单体电压数据。

该电源检测单元103的连接方式如图1中所示。

所述混合储能系统还可以包括有：

与所述锂离子电池组102相连接的温度检测控制单元104，所述温度检测控制单元104可以获取所述锂离子电池组102的电池温度数据。

其中，所述温度检测控制单元104可以通过获取所述锂离子电池组表面的温度数据作为所述锂离子电池组102的电池温度数据。

所述混合储能系统还可以包括有：

分别与所述铅酸蓄电池组101和所述锂离子电池组102相连接的充放电开关控制单元105。

其中，所述充放电开关控制单元105能够对所述铅酸蓄电池组101和所述锂离子电池组102与充放电接口单元之间的连接关系进行通断控制。例如，所述铅酸蓄电池组101与所述锂离子电池组102并联之后与所述充放电接口单元相连接；或者，所述铅酸蓄电池组101与所述充放电接口单元相连接，所述锂离子电池组102与所述充放电接口单元断开连接；或者，所述锂离子电池组102与所述充放电接口单元相连接，所述铅酸蓄电池组101与所述充放电接口单元端口连接，等。

需要说明的是，所述充放电接口单元与负载或充电源相连接，用于对负载或充电源与电池组的切入或切除，如电池组与负载相连接，电池组对负载进行放电运行；或电池组与充电源相连接，充电源对电池组进行充电运行。该充放电接口单元的结构形式可以有多种，如国家标准的双端接插件、断路器、继电器及可控功率开关器件等。

所述混合储能系统还可以包括有：

分别与所述电压检测单元103、所述温度检测控制单元104和所述充放电开关控制单元105相连接的主控制单元106，所述主控制单元106能够依据所述第一端电压数据、所述第二端电压数据以及所述电池温度数据，触发所述充放电开关控制单元105对所述铅酸蓄电池组101和所述锂离子电池组102进行充放电控制。

具体的，所述主控制单元106通过所述充放电接口单元对所述铅酸蓄电池组101和所述锂离子电池组102进行充放电控制。

由上述方案可知，本申请提供的一种混合储能系统实施例一，通过将铅酸蓄电池组与锂离子电池组进行并联组合，利用电压检测单元和温度检测控制单元进行两个电池组的端电压数据及锂离子电池组的电池温度数据的获取，由主控制单元依据两个电池组的端电压数据及锂离子电池的电池温度数据触发所述充放电开关控制单元通过充放电接口单元对两个电池组进行充放电控制，实现铅酸蓄电池组与锂离子电池组的混合储能。

本申请实施例一通过将铅酸蓄电池组与锂离子电池组进行并联连接进行充放电控制，利用锂离子电池的放电平台电压高于铅酸蓄电池组的放电电压平台这一特性，对混合储能系统中充放电参数按照铅酸蓄电池组的特性进行设置，使得在两个电池组进行充放电过程中，实现锂离子电池组为主进行深度放电，铅酸蓄电池组为辅进行浅放电，进而通过锂离子电池组的放电配合，充分发挥锂离子电池组的充放电性能，使得铅酸蓄电池组工作在浅充浅放的状态中，提高铅酸蓄电池组的使用寿命，进而提高混合储能系统的使用寿命。

本申请实施例中在实际应用中，铅酸蓄电池组具有价格低、回收利用率稿等诸多优点，锂离子电池组具有充放电性能好、循环使用性能优、能量密度高等诸多优点，本申请实施例中通过将这两种电池组组合之后进行充放电控制，使得两者的优势进行互补，例如，对于小型的电源系统，如太阳能/风能户用系统、路灯等仅使用铅酸蓄电池组进行储能，按照目前多数地区的实际使用情况来分析，其使用寿命为3～5年左右；将锂离子电池组与铅酸蓄电池组混合使用，可充分发挥锂离子电池深循环、功率性好的优势，优先使用小容量的锂离子电池进行深度充放电，而让铅酸蓄电池工作在浅充浅放的状态，仅在连续阴雨天等特殊情况下让铅酸蓄电池深度放电，满足使用要求，从而让两种电池的实际工作寿命相当，且相对锂离子电池的充放电效率高于铅酸蓄电池，系统能效得到提高，通过数据分析可以得知，混合储能系统的使用寿命可以达到10年左右。

另外，传统应用中，仅使用铅酸蓄电池进行储能的系统设计，10年使用期内，铅酸蓄电池更换1～2次。而本申请实施例在应用中，保证系统正常使用、投资成本变化不大的前提下，通过适当的配比，混合储能系统的使用寿命可提高一倍多，性价比几近提高一倍，该使用期内无需更换电池。

在实际应用中，由于锂离子电池在其低温阈值之外时无法进行充电的特性，需要对其进行加热至低温阈值之内，因此，参考图2，为本申请提供的一种混合储能系统实施例二的结构示意图，其中，所述系统还可以包括：

加热装置107，所述加热装置107可以设置于所述锂离子电池组102上或其附近，该加热装置107用于对所述锂离子电池组102在处于低温阈值之外无法进行充电时进行加热。

其中，所述加热装置107可以通过加热膜或者加热电阻实现。

上述各实施例中，所述电压检测单元103可以通过多个电压采集装置及一个模拟量输出装置实现，参考图3，为本申请提供的一种混合储能系统实施例三中所述电压检测单元103的结构示意图，其中，所述电压检测单元103可以包括以下结构：

第一电压采集装置131，用于获取所述铅酸蓄电池组101的第一端电压数据。

第二电压采集装置132，用于获取所述锂离子电池组102的第二端电压数据。

其中，上述两个电压采集装置可以利用电压采集电路实现。

第一模拟量转换装置133，用于对所述第一端电压数据、所述第二端电压数据进行模拟量转换，分别得到模拟信号形式的第一端电压数据、第二端电压数据。

其中，所述第一模拟量转换装置133可以利用模拟量处理电路实现对所述第一端电压数据、所述第二端电压数据进行模拟量转换，该模拟量处理电路可以为两级运放构成的反向比例电路，该电路具有高频信号滤波作用，具有电压抬升作用，该电路的具体实现结构可以如图4中所示。

需要说明的是，所述电压检测单元103中还可以包括有：第三电压采集装置，该第三电压采集装置用于获取所述锂离子电池组102的单体电压数据。

参考图5，为本申请提供的一种混合储能系统实施例四中所述温度检测控制单元104的结构示意图，其中，所述温度检测控制单元104可以通过以下结构实现：

温度传感器141，用于对所述锂离子电池组的表面温度进行采集，得到所述锂离子电池组的电池温度数据。

其中，所述温度传感器141可以利用温度传感器DS18B20，该温度传感器贴装在所述锂离子电池组的表面，以获取到所述锂离子电池组的电池温度数据。

第二模拟量转换装置142，用于对所述电池温度数据进行模拟量转换，得到模拟信号形式的电池温度数据。

其中，所述第二模拟量转换装置142可以利用模拟量处理电路实现对所述电池温度数据进行模拟量转换，该模拟量处理电路可以为两级运放构成的反向比例电路，该电路具有高频信号滤波作用，具有电压抬升作用，该电路的具体实现结构可以如图4中所示。

加热启停控制装置143，用于由所述主控制单元106触发，对所述加热装置107进行启动及停止控制，进而由所述加热装置107对所述锂离子电池组进行加热处理。

其中，所述加热启停控制装置143可以通过如图6中所示的光耦模块T1和继电器模块J1实现。所述加热启停控制装置143通过光耦完成启停信号传递及高低压安全隔离。

参考图7，为本申请提供的一种混合储能系统实施例五中所述充放电开关控制单元105的结构示意图，其中，所述充放电开关控制单元105可以包括以下结构：

与所述铅酸蓄电池组101相连接的第一单刀双掷开关151；

与所述锂离子电池组102相连接的第二单刀双掷开关152；

所述第一单刀双掷开关151和所述第二单刀双掷开关152的双掷点均串联有一只二极管，所述二极管串联的正向方向为其对应电池组的电流正向流出方向。

如图7中所示，所述第一单刀双掷开关151具有一个单刀K1及两个掷点1和2，其中一个掷点2所在支路上串联一个二极管D1，所述第二单刀双掷开关152具有一个单刀K2及两个掷点3和4，其中一个掷点4所在支路上串联有一个二极管D2，二极管D1和二极管D2的串联方向与铅酸蓄电池组101和所述锂离子电池组102的电流正向流程方向相一致。

所述充放电开关控制单元105通过开关动作，完成电池组与负载或充电源之间的切入或切出，而设置二极管的作用，主要为放电时防止环流情况发生。

参考图8，为本申请提供的一种混合储能系统实施例六中所述主控制单元106的结构示意图，其中，所述主控制单元106可以包括：

模数转换装置161，用于对所述第一端电压数据、所述第二端电压数据及所述电池温度数据进行数字量转换，得到数字信号形式的第一端电压数据、第二端电压数据及电池温度数据。

其中，所述模数转换装置161即为AD转换器单元，其可以具有两种实现：一种为采用AD处理芯片，在主控芯片163外围搭建AD转换电路，一种为主控芯片163内部集成AD处理模块，需要说明的是，AD转换器的AD转换精度不低于12位。

主控芯片162，用于依据所述第一端电压数据、第二端电压数据及电池温度数据生成充放电控制命令。

其中，所述主控芯片162可以为单片机、FPGA/CPLD、DSP等嵌入式数字信号处理芯片。该主控芯片163主要进行温度、电池电压等数字信号的分析处理、控制算法处理、充放电及电池过压/欠压保护等控制命令发送，稳定有序的完成混合储能充放电管理。

数字量处理装置163，用于对所述充放电控制命令进行功率放大，由所述主控芯片162以功率放大后的充放电控制命令触发所述充放电开关控制单元105对所述铅酸蓄电池组和所述锂离子电池组进行充放电控制。具体的，所述充放电开关控制单元105通过所述充放电接口单元对所述铅酸蓄电池组和所述锂离子电池组进行充放电控制。

其中，所述数字量处理装置163可以完成所述主控芯片162的微弱控制信号的放大及传送，而功率驱动组成方案可以由两种：一种为采用专门的功率驱动芯片，一种为采用光耦进行后级功率放大。

电源模块164，用于对所述模数转换装置161、所述数字量处理装置163及所述主控芯片162提供电能。

其中，所述电源模块164可以为专门的电源模块实现，也可以为开关电源电路实现，为所述主控制单元中其他模块提供电能。

基于上述各个实施例中混合储能系统的实现结构，其对应的应用方法或该混合储能系统的充放电工作状态可以参考以下文字说明，即本申请提供的一种混合储能系统的应用方法实施例七，如下述描述，所述方法可以包括：

所述主控制单元生成放电控制命令，所述充放电开关控制单元依据所述放电控制命令进行开关动作，使得并联连接的铅酸蓄电池组和锂离子电池组与所述充放电接口单元串联连接，所述铅酸蓄电池组和所述锂离子电池组同时对所述充放电接口单元进行放电运行；

所述电压检测单元获取所述铅酸蓄电池组的第一端电压数据、所述锂离子电池组的第二端电压数据；

所述温度检测控制单元获取所述锂离子电池组的电池温度数据；

所述主控制单元在所述电池温度数据满足锂离子充电阈值范围，且所述第一端电压数据与所述第二端电压数据之间具有数据差值时，生成第一充电控制命令，所述充放电开关控制单元依据所述第一充电控制命令进行开关动作，使得所述铅酸蓄电池组和锂离子电池组中端电压数据相对较低的电池组与所述充放电接口单元串联连接，所述充放电接口单元对该电池组进行充电运行；

所述主控制单元在所述电池温度数据满足预设的锂离子充电温度阈值范围，且所述第一端电压数据与所述第二端电压数据相等时，生成第二充电控制命令，所述充放电开关控制单元依据所述第二充电控制命令进行开关动作，使得并联连接的铅酸蓄电池组和锂离子电池组与所述充放电接口单元串联连接，所述充放电接口单元同时对所述铅酸蓄电池组和锂离子电池组进行充电运行；

所述主控制单元在所述电池温度数据超出所述锂离子充电温度阈值范围时，生成第三充电控制命令，所述充放电开关控制单元依据所述第三控制命令进行开关动作，使得所述铅酸蓄电池组与所述充放电接口单元串联连接，所述充放电接口单元对所述铅酸蓄电池组进行充电运行。

其中，所述锂离子充电温度阈值范围可以为低温阈值范围，如0摄氏度以上温度范围。

而实际应用中，锂离子电池组可能存在处于低温阈值范围之外，因此，在所述主控制单元在所述电池温度数据超出所述锂离子充电温度阈值范围时触发所述充放电接口单元对所述铅酸蓄电池组充电完成之后，所述方法还包括：

在所述充放电接口单元具有剩余电量时，所述主控制单元生成温度控制开关闭合命令；

所述温度检测控制单元依据所述温度控制开关闭合命令对所述锂离子电池组进行加热直到所述电池温度数据满足所述锂离子充电温度阈值范围，所述主控制单元生成第四充电控制命令；

所述充放电开关控制单元依据所述第四充电控制命令进行开关动作，使得所述铅酸蓄电池组与所述充放电接口单元断开连接，所述锂离子电池组与所述充放电接口单元串联连接，所述充放电接口单元对所述锂离子电池组进行充电运行。

以如图9中所示的混合储能系统的实现结构为例，其应用方法或该混合储能系统的充放电工作状态可以参考以下文字说明，其中，图9中箭头表示数据流向：

（1）放电工作状态

小型电源系统正常工作条件下，由主控制单元5发出放电控制命令给充放电开关控制单元4，4接收到放电控制命令后进行开关动作，其中可控单刀双掷开关K1闭合至2点，K2闭合至4点，将混合储能系统中的铅酸蓄电池组1及锂离子电池组2接入系统，进行放电运行。由于放电二极管D1、D2的单向流通作用，保证了两电池组不会因为开路电压不同而发生环流问题，同时通过电池电压检测、控制，完成电池过放电、欠压保护。

放电工作原理：

当铅酸蓄电池组1和锂离子电池组2的总开路电压接近相同的时候，因锂离子电池的放电平台电压要高于铅酸蓄电池的放电电压平台，所以正常使用条件下，锂离子电池组为主进行深度放电，铅酸蓄电池组为辅进行浅放电。通过锂离子电池组的放电配合，使得铅酸蓄电池组工作在浅充浅放状态，提高了铅酸蓄电池组的使用寿命，进而提高了系统的使用寿命，提高系统的性价比。

（2）充电工作状态

充电工作状态，充分考虑铅酸蓄电池和锂离子电池并充环流问题，锂离子电池低温（低温阈值一般为0℃）不宜进行充电等诸多方面的问题，采取灵活可控的方式进行。

由于铅酸蓄电池与锂离子电池充放电压平台不同，充电参数的设置按铅酸蓄电池的特性进行设置，从而发挥锂离子电池优异的充放电性能、有效保障铅酸蓄电池的使用寿命。

通过温度检测控制单元6对锂离子电池组温度进行检测，当锂离子电池组温度在低温阈值以上时，由电压检测单元3分别检测铅酸蓄电池组和锂离子电池组的端电压及锂离子电池组的单体电压，将检测到的温度、电压数据送入主控制单元5进行分析处理，由主控制单元5发送第一充电控制命令给4，将电池组端电压相对较低的电池组优先接入，进行充电管理，例如：铅酸蓄电池组电压较低，此时将K1接至1点，反之，将K2接至3点。当3检测到两组电池组的端电压基本相等时，5发送两电池组同时接入控制命令给1，此时K1接1，K2接3，两电池组进入并充工作模式，同时进行电池过充、过压保护。

当6检测到锂离子电池组温度低于低温阈值时，由5发送第二充电控制命令给4，此时只有K1接1端，K2处于断开状态，单独给铅酸蓄电池组进行充电，通过3检测到铅酸蓄电池组充满电后，若充电源（光伏、风能或其他能源）仍有剩余电量，则由5发送温度控制开关闭合命令给6，启动锂离子电池组的加热装置进行加热管理，当温度上升至低温阈值以上时，4动作，将K2接3端，K1断开，单独对锂离子电池组进行充电管理，此后工作过程同上段文字叙述。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本申请所提供的一种混合储能系统及其应用方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请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申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，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申请的限制。

Claims (9)

1.一种混合储能系统，其特征在于，包括：

包含有多个铅酸蓄电池的铅酸蓄电池组；

包含有多个锂离子电池的锂离子电池组，所述锂离子电池组与所述铅酸蓄电池组并联连接，且所述锂离子电池组的开路电压与所述铅酸蓄电池组的开路电压一致；

分别与所述铅酸蓄电池组和所述锂离子电池组相连接的电压检测单元，用于获取所述铅酸蓄电池组的第一端电压数据、所述锂离子电池组的第二端电压数据；

与所述锂离子电池组相连接的温度检测控制单元，用于获取所述锂离子电池组的电池温度数据；

分别与所述铅酸蓄电池组和所述锂离子电池组相连接的充放电开关控制单元；

分别与所述电压检测单元、所述温度检测控制单元和所述充放电开关控制单元相连接的主控制单元，用于依据所述第一端电压数据、所述第二端电压数据及所述电池温度数据，触发所述充放电开关控制单元通过充放电接口单元对所述铅酸蓄电池组和所述锂离子电池组进行充放电控制。

2.根据权利要求1所述的混合储能系统，其特征在于，还包括：

加热装置，用于在所述温度检测控制单元的控制下，对所述锂离子电池组进行加热处理。

3.根据权利要求2所述的混合储能系统，其特征在于，所述电压检测单元包括多个电压采集装置和一个模拟量输出装置，其中：

第一电压采集装置，用于获取所述铅酸蓄电池组的第一端电压数据；

第二电压采集装置，用于获取所述锂离子电池组的第二端电压数据；

第一模拟量转换装置，用于对所述第一端电压数据、所述第二端电压数据进行模拟量转换，分别得到模拟信号形式的第一端电压数据、第二端电压数据。

4.根据权利要求2所述的混合储能系统，其特征在于，所述温度检测控制单元包括：

温度传感器，用于对所述锂离子电池组的表面温度进行采集，得到所述锂离子电池组的电池温度数据；

第二模拟量转换装置，用于对所述电池温度数据进行模拟量转换，得到模拟信号形式的电池温度数据；

加热启停控制装置，用于由所述主控制单元触发，对所述加热装置进行启动及停止控制，进而由所述加热装置对所述锂离子电池组进行加热处理。

5.根据权利要求4所述的混合储能系统，其特征在于，所述加热启停控制装置包括：光耦模块和继电器模块。

6.根据权利要求2所述的混合储能系统，其特征在于，所述充放电开关控制单元包括：

与所述铅酸蓄电池组相连接的第一单刀双掷开关；

与所述锂离子电池组相连接的第二单刀双掷开关；

所述第一单刀双掷开关和所述第二单刀双掷开关的双掷点均串联有一只二极管，所述二极管串联的正向方向为其对应电池组的电流正向流出方向。

7.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的混合储能系统，其特征在于，所述主控单元包括：

模数转换装置，用于对所述第一端电压数据、所述第二端电压数据及所述电池温度数据进行数字量转换，得到数字信号形式的第一端电压数据、第二端电压数据及电池温度数据；

主控芯片，用于依据所述第一端电压数据、第二端电压数据及电池温度数据生成充放电控制命令；

数字量处理装置，用于对所述充放电控制命令进行功率放大，由所述主控芯片以功率放大后的充放电控制命令触发所述充放电开关控制单元通过充放电接口单元对所述铅酸蓄电池组和所述锂离子电池组进行充放电控制；

电源模块，用于对所述模数转换装置、所述数字量处理装置及所述主控芯片提供电能。

8.一种混合储能系统的应用方法，其特征在于，应用于如前述权利要求1至7中任意一项所述的混合储能系统，所述方法包括：

所述主控制单元生成放电控制命令，所述充放电开关控制单元依据所述放电控制命令进行开关动作，使得并联连接的铅酸蓄电池组和锂离子电池组与所述充放电接口单元串联连接，所述铅酸蓄电池组和所述锂离子电池组同时对所述充放电接口单元进行放电运行；

所述电压检测单元获取所述铅酸蓄电池组的第一端电压数据、所述锂离子电池组的第二端电压数据；

所述温度检测控制单元获取所述锂离子电池组的电池温度数据；

所述主控制单元在所述电池温度数据满足锂离子充电阈值范围，且所述第一端电压数据与所述第二端电压数据之间具有数据差值时，生成第一充电控制命令，所述充放电开关控制单元依据所述第一充电控制命令进行开关动作，使得所述铅酸蓄电池组和锂离子电池组中端电压数据相对较低的电池组与所述充放电接口单元串联连接，所述充放电接口单元对该电池组进行充电运行；

所述主控制单元在所述电池温度数据满足预设的锂离子充电温度阈值范围，且所述第一端电压数据与所述第二端电压数据相等时，生成第二充电控制命令，所述充放电开关控制单元依据所述第二充电控制命令进行开关动作，使得并联连接的铅酸蓄电池组和锂离子电池组与所述充放电接口单元串联连接，所述充放电接口单元同时对所述铅酸蓄电池组和锂离子电池组进行充电运行；

所述主控制单元在所述电池温度数据超出所述锂离子充电温度阈值范围时，生成第三充电控制命令，所述充放电开关控制单元依据所述第三控制命令进行开关动作，使得所述铅酸蓄电池组与所述充放电接口单元串联连接，所述充放电接口单元对所述铅酸蓄电池组进行充电运行。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述主控制单元在所述电池温度数据超出所述锂离子充电温度阈值范围时触发所述充放电接口单元对所述铅酸蓄电池组充电完成之后，所述方法还包括：

在所述充放电接口单元具有剩余电量时，所述主控制单元生成温度控制开关闭合命令；

所述温度检测控制单元依据所述温度控制开关闭合命令对所述锂离子电池组进行加热直到所述电池温度数据满足所述锂离子充电温度阈值范围，所述主控制单元生成第四充电控制命令；

所述充放电开关控制单元依据所述第四充电控制命令进行开关动作，使得所述铅酸蓄电池组与所述充放电接口单元断开连接，所述锂离子电池组与所述充放电接口单元串联连接，所述充放电接口单元对所述锂离子电池组进行充电运行。

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