CN103972990B - 磷酸铁锂电池储能系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种磷酸铁锂电池储能系统，其特征在于：所述磷酸铁锂蓄电池组包括M*N个单体磷酸铁锂蓄电池，所述M*N个单体磷酸铁锂蓄电池的连接方式为M组由N个单体磷酸铁锂蓄电池串联的电池串并联，每组所述电池串均串联一个电子开关，每个所述电子开关与所述控制模块连接，所述检测模块用于分别检测每组所述电池串的电流、电压和温度并将检测数据传输给控制器，这种磷酸铁锂电池储能系统在每组电池串中串联一个电子开关来分别控制每组电池串的通断，对电池过充和过放进行完全管理，即在单体磷酸铁锂蓄电池或者一整组电池串变坏时，会切换到另外一组继续运行，不影响应急或备电使用，保证了系统的持续运行，也给维修或维护留下了时间。
Description
技术领域
本发明涉及电池储能技术领域，尤其涉及一种磷酸铁锂电池储能系统。
背景技术
目前，由于磷酸铁锂电池自身的优势，已被广泛应用于储能装置、电动汽车、电动自行车、电动工具等各个领域，中国国内和国外也有多家厂商研制磷酸铁锂电池管理系统；然而这些电池管理系统都主要应用于电动汽车的电池管理，这与发电厂、水电站以及各类变电站的电源系统中的电池管理系统具有明显的不同。但是，磷酸铁锂电池在各类变电站等大电压电源系统中使用过程中，会出现电池单体数量较多时的均衡和充放电的协调控制的问题、以及与充电机之间的协调控制问题，主要表现在因外界负载千奇万变、以及电池串之间在充放电使用过程中极易产生的个体差异，均会导致整个系统通过物理开关进行切断而使整个系统被迫停止运行，不适合备电需求，这在诸如IPG数据机房24小时不间断运行环境中是不能被接受的；同时因物理开关的开合为带电操作，也非常容易造成其自身的损伤和使用寿命；锂电池在浮充状态下，如果电池不一致，会发生单节电压过高，如果只使用物理开关，而物理开关的寿命有限，失效后容易导致安全性事故发生，另外这样也导致整个管理系统不能进行短路保护和反接保护。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：由于现有的磷酸铁锂电池系统中只存在控制整体电池组通断的物理开关，具有容易因为负载的不同或者单个电池的个体差异切断整个供电系统，从而影响负载的持续运行的问题，本发明提供了一种磷酸铁锂电池储能系统通过在每组电池串中串联的电子开关来分别控制每组电池串的通断来解决上述问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种磷酸铁锂电池储能系统，包括磷酸铁锂蓄电池组、检测模块、控制模块、充放电模块和继电开关，所述磷酸铁锂蓄电池组与充放电模块和继电开关连接，所述充放电模块和继电开关与所述控制模块连接，所述磷酸铁锂蓄电池组包括M*N个单体磷酸铁锂蓄电池，所述M*N个单体磷酸铁锂蓄电池的连接方式为M组由N个单体磷酸铁锂蓄电池串联的电池串并联，每组所述电池串均串联一个电子开关，每个所述电子开关与所述控制模块连接，所述检测模块用于分别检测每组所述电池串的电流、电压和温度并将检测数据传输给控制器，每个所述电子开关分别控制每组电池串的通断，当某一组电池串中的单体磷酸铁锂蓄电池发生异常状况时，最先反应的所述电子开关会以毫秒级的反应速度断开，对其后的所述继电开关起到前端屏障，不会因为负载的不同或者单体磷酸铁锂蓄电池的个体差异造成个别电池串发生过压、欠压、过流或者过温的情况时切断整个系统，保证了负载的持续运行，另外在单体磷酸铁锂蓄电池个数相同的情况下，每组电池串中的串联的单体磷酸铁锂蓄电池就越少，检测更为细致，控制效果更好，而且电子开关的数量也会相应增加。
具体的，所述控制模块包括
MCU控制芯片，与每个所述电子开关连接，接收处理每组电池串的电流、电压和温度的检测数据并分别控制每个所述电子开关的通断；
存储器，与所述MCU控制芯片连接，用于存储每组所述电池串的过压、欠压、过流和过温的阀值；
显示器，与所述MCU控制芯片连接，用于显示每组电池串的电流、电压和温度的检测数据以及每组电池串的电流、电压和温度的检测数据与所述过压、欠压、过流和过温的阀值对比情况；
报警模块，与所述MCU控制芯片连接，用于在任意一组所述电池串发生过压、欠压、过流或者过温的情况下发出报警信号通知工作人员；
通信模块，分别与外部电脑和所述MCU控制芯片连接，用于所述MCU控制芯片将所述每组电池串的电流、电压和温度的检测数据传输给外部电脑以及将通过所述电脑输入的每组所述电池串的过压、欠压、过流和过温的阀值传输给所述MCU控制芯片。
作为优选，所述检测模块包括M个电压检测电路、M个电流检测电路和M个温度检测电路，所述M个电压检测电路的输入端分别与每组所述电池串连接，输出端与所述MCU控制芯片连接，所述M个电流检测电路的输入端分别与每组所述电池串连接，输出端与所述MCU控制芯片连接，所述M个温度检测电路的输入端分别与每组所述电池串连接，输出端与所述MCU控制芯片连接。
作为优选，所述电子开关为IGBT或者MOSET。
为了分别控制所述磷酸铁锂蓄电池组的充放电，所述充放电模块包括充电控制电路和放电控制电路，均与所述MCU控制芯片连接；
所述MCU控制芯片，在任意一组所述电池串发生过压、欠压、过流或者过温时控制所述充电控制电路和放电控制电路停止充电或者放电。
作为优选，所述报警模块包括用于发出报警音的扬声器和用于发出警报闪光的警报灯。
本发明的有益效果是，这种磷酸铁锂电池储能系统在每组电池串中串联一个电子开关来分别控制每组电池串的通断，解决了对继电开关过度依赖，即任意一组电池串发生异常而导致的不稳定均可通过电子开关进行处理；不会因为负载的不同或者单体磷酸铁锂蓄电池的个体差异造成个别电池串发生过压、欠压、过流或者过温的情况时切断整个系统，对电池过充和过放进行完全管理，即在单体磷酸铁锂蓄电池或者一整组电池串变坏时，会切换到另外一组继续运行，不影响应急或备电使用，保证了系统的持续运行，也给维修或维护留下了时间；另外还保障了在短路、反接等极端状况的安全，利用电子开关理论上的无限寿命，保证电池过充或过放的可靠性；进行短路保护和反接保护。
这种磷酸铁锂电池储能系统主要是结构上的创新，即每一路电子开关后，加载物理开关这么一种结构的创新；该结构延长了系统的寿命，电子开关是理论上的无限寿命，避免了对物理开关的损伤；该结构适用于储能领域，尤其是锂电池储能。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明磷酸铁锂电池储能系统的最优实施例的结构示意图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示，本发明提供了一种磷酸铁锂电池储能系统，包括磷酸铁锂蓄电池组、检测模块、控制模块、充放电模块和继电开关，磷酸铁锂蓄电池组与充放电模块和继电开关连接，磷酸铁锂蓄电池组包括M*N个单体磷酸铁锂蓄电池，M*N个单体磷酸铁锂蓄电池的连接方式为M组由N个单体磷酸铁锂蓄电池串联的电池串并联，每组电池串均串联一个MOSET。
控制模块包括
MCU控制芯片，与每个MOSET连接，接收处理每组电池串的电流、电压和温度的检测数据并分别控制每个MOSET的通断；
继电开关与MCU控制芯片连接，检测模块包括M个电压检测电路、M个电流检测电路和M个温度检测电路，M个电压检测电路的输入端分别与每组电池串连接，输出端与MCU控制芯片连接，M个电流检测电路的输入端分别与每组电池串连接，输出端与MCU控制芯片连接，M个温度检测电路的输入端分别与每组电池串连接，输出端与MCU控制芯片连接，以上M个电压检测电路、M个电流检测电路和M个温度检测电路分别检测每组电池串的电流、电压和温度并将检测数据传输给MCU控制芯片，充放电模块包括充电控制电路和放电控制电路，均与MCU控制芯片连接，在任意一组电池串发生过压、欠压、过流或者过温时控制充电控制电路和放电控制电路停止充电或者放电；
存储器，与MCU控制芯片连接，用于存储每组电池串的过压、欠压、过流和过温的阀值；
显示器，与MCU控制芯片连接，用于显示每组电池串的电流、电压和温度的检测数据以及每组电池串的电流、电压和温度的检测数据与过压、欠压、过流和过温的阀值对比情况；
报警模块，包括用于发出报警音的扬声器和用于发出警报闪光的警报灯，分别与MCU控制芯片连接，用于在任意一组电池串发生过压、欠压、过流或者过温的情况下发出报警信号通知工作人员；
通信模块，分别与外部电脑和MCU控制芯片连接，用于MCU控制芯片将每组电池串的电流、电压和温度的检测数据传输给外部电脑以及将通过电脑输入的每组电池串的过压、欠压、过流和过温的阀值传输给MCU控制芯片。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (3)
1.一种磷酸铁锂电池储能系统，其特征在于：包括磷酸铁锂蓄电池组、检测模块、控制模块、充放电模块和继电器开关，所述磷酸铁锂蓄电池组分别与充放电模块和继电器开关连接，所述充放电模块和继电器开关与所述控制模块连接，所述磷酸铁锂蓄电池组包括M*N个单体磷酸铁锂蓄电池，所述M*N个单体磷酸铁锂蓄电池的连接方式为M组由N个单体磷酸铁锂蓄电池串联的电池串并联，每组所述电池串均串联一个电子开关，每个所述电子开关与所述控制模块连接，所述检测模块用于分别检测每组所述电池串的电流、电压和温度并将检测数据传输给控制模块；
所述控制模块包括MCU控制芯片，与每个所述电子开关连接，接收处理每组电池串的电流、电压和温度的检测数据并分别控制每个所述电子开关的通断；
存储器，与所述MCU控制芯片连接，用于存储每组所述电池串的过压、欠压、过流和过温的阀值；
显示器，与所述MCU控制芯片连接，用于显示每组电池串的电流、电压和温度的检测数据以及每组电池串的电流、电压和温度的检测数据与所述过压、欠压、过流和过温的阀值对比情况；
报警模块，与所述MCU控制芯片连接，用于在任意一组所述电池串发生过压、欠压、过流或者过温的情况下发出报警信号通知工作人员；
通信模块，分别与外部电脑和所述MCU控制芯片连接，用于所述MCU控制芯片将所述每组电池串的电流、电压和温度的检测数据传输给外部电脑以及将通过所述电脑输入的每组所述电池串的过压、欠压、过流和过温的阀值传输给所述MCU控制芯片；
所述充放电模块包括充电控制电路和放电控制电路，均与所述MCU控制芯片连接；
所述MCU控制芯片，在任意一组所述电池串发生过压、欠压、过流或者过温时控制所述充电控制电路和放电控制电路停止充电或者放电。
2.如权利要求1所述的磷酸铁锂电池储能系统，其特征在于：所述检测模块包括M个电压检测电路、M个电流检测电路和M个温度检测电路，所述M个电压检测电路的输入端分别与每组所述电池串连接，输出端与所述MCU控制芯片连接，所述M个电流检测电路的输入端分别与每组所述电池串连接，输出端与所述MCU控制芯片连接，所述M个温度检测电路的输入端分别与每组所述电池串连接，输出端与所述MCU控制芯片连接。
3.如权利要求1所述的磷酸铁锂电池储能系统，其特征在于：所述报警模块包括用于发出报警音的扬声器和用于发出警报闪光的警报灯。
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