CN106711525B - 大规模贮能电池组管理系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种大规模贮能电池组管理系统及其方法，包括至少一个蓄电池组基础模块SBBM，所述SBBM包括并联电池容量单元PBCU、并联电池均衡单元PBBU、并联电池测量单元PBMU、电池参数通信节点BPCN、以及本地数据通信中心LDCC，其中，每个PBCU均连接一个PBBU和一个PBMU，一行所述PBMU通过第一级CAN总线将其测量值传输至所述BPCN，所述SBBM内所有的BPCN均通过第二级CAN总线将电池参数数据传输至所述LDCC，本系统适应新能源电力站点的贮能应用需要，解决了高压与高功率贮能电池组系统管理的问题。

Description

大规模贮能电池组管理系统及其方法
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种大规模贮能电池组管理系统及其方法。
背景技术
随着风电和光伏发电等新能源发展规模的不断扩大，通过对电力进行存储和传输来实现电网的智能化，将是能源体系的优化趋势。目前，电力存储的主要介质是电化学电池，储能系统对电池性能的要求是大容量、长寿命、快速响应和可涓流充电，而锂离子电池由于具有较高的能量密度比和功率密度比、良好的充放电效率和灵活成组方式，可满足目前电力系统中大规模储能要求，已成为大容量储能研究的重点。
然而，锂离子电池由于本身的固有特性，具有明显的非线性、不一致性和时变特性，其在长期充放电过程中易受各单体电池间充电接受能力、自放电率和容量衰减速率等的影响，造成电池间的离散型加大，性能衰减加剧，进而有可能产生威胁安全的后果。因此，需要设计电池组管理系统来对锂离子电池进行有效管理，以保证电池的安全和可控运行。
发明内容
本申请通过提供一种大规模贮能电池组管理系统及其方法，以解决高压(10KV以上级)与高功率(10KW以上级)贮能电池组管理系统的技术问题。
为解决上述技术问题，本申请采用以下技术方案予以实现：
一种大规模贮能电池组管理系统，包括至少一个蓄电池组基础模块，所述蓄电池组基础模块包括并联电池容量单元、并联电池均衡单元、并联电池测量单元、电池参数通信节点、以及本地数据通信中心，其中，所述并联电池容量单元由若干个并联的单体电池组成，且每个并联电池容量单元均连接一个对该并联电池容量单元内部并联的单体电池进行均流处理的并联电池均衡单元，以及一个对该并联电池容量单元内部并联的单体电池电压、并联电池容量单元的总并联电压以及温度进行测量的并联电池测量单元，一行所述并联电池测量单元均通过第一级CAN总线将其测量值传输至所述电池参数通信节点，所述蓄电池组基础模块内所有的电池参数通信节点均通过第二级CAN总线将电池参数数据传输至所述本地数据通信中心。
蓄电池组基础模块具有独立的电池管理系统能对外提供接口，可以独立对外供电，也可以进行串联或/和并联组合供电。
该大规模贮能电池组管理系统的系统级应用均由蓄电池组基础模块级联而成。当系统需要低压大容量供电时，则将大规模的蓄电池组基础模块并联，当系统需要高压小容量供电时，则将大规模的蓄电池组基础模块串联。
本地数据通信中心负责蓄电池组基础模块的数据整理、电池容量与状态估计、保护与显示、充电控制等。
进一步地，在串联的并联电池容量单元之间还设置有串联电池均衡单元。该串联电池均衡单元用于对并联电池容量单元的串联组之间进行均流处理。
该大规模贮能电池组管理系统的电池均衡管理分为由并联电池均衡单元实现的并联均衡管理和由串联电池均衡单元实现的串联均衡管理。
进一步地，两个或两个以上的蓄电池组基础模块之间通过以太网进行通信。
进一步地，所述本地数据通信中心通过以太网与控制中心进行通信。
本地数据通信中心汇总蓄电池组基础模块内所有的电池参数通信节点上报的数据，如果有上一级节点存在时，本地数据通信中心通过工业以太网上报数据，同时负责本地电池状态估计、保护、报警及信息生成。
进一步地，所述蓄电池组基础模块内还包括充电器以及指示交互单元。
一种大规模贮能电池组管理系统的管理方法，包括如下步骤：
S1：上电；
S2：测量系统上电；
S3：判断系统是否为静置或者放电后期，如果是，则进入步骤S4，否则进入步骤S5；
S4：均衡系统上电，并进入步骤S6；
S5：均衡系统下电，并进入步骤S6；
S6：测量模组电流，判断是否为充电状态，如果是，则进入步骤S8，否则进入步骤S7；
S7：控制充电器完成三阶段充电；
S8：判断是否存在上级通信节点，如果是，则进入步骤S9，否则进入步骤S10；
S9：请求校时，并进入S11；
S10：历史数据存贮，并进入步骤S13；
S11：实时数据变化缓存；
S12：上报缓存数据；
S13：计算估计电池容量与寿命，并跳转至步骤S3。
与现有技术相比，本申请提供的技术方案，具有的技术效果或优点是：本发明提供了超大规模电池组的数据采集管理系统，以适应新能源电力站点的贮能应用需要，解决了高压与高功率贮能电池组系统管理的问题。
附图说明
图1为本发明的系统结构框图；
图2为本发明的系统通信架构图；
图3为本发明的方法流程图。
具体实施方式
本申请实施例通过提供一种大规模贮能电池组管理系统及其方法，以解决高压(10KV以上级)与高功率(10KW以上级)贮能电池组管理系统的技术问题。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式，对上述技术方案进行详细的说明。
实施例
一种大规模贮能电池组管理系统，如图1所示，包括至少一个蓄电池组基础模块SBBM(storage battery base module)，所述蓄电池组基础模块SBBM包括并联电池容量单元PBCU(Parallel Battery Capacity Unit)、并联电池均衡单元PBBU(parallel batterybalance unit)、并联电池测量单元PBMU(parallel battery measurement unit)、电池参数通信节点BPCN(battery parameters communication node)、以及本地数据通信中心LDCC(local data communication center)，其中，所述并联电池容量单元PBCU由若干个并联的单体电池组成，且每个并联电池容量单元PBCU均连接一个对该并联电池容量单元PBCU内部并联的单体电池进行均流处理的并联电池均衡单元PBBU，以及一个对该并联电池容量单元PBCU内部并联的单体电池电压、并联电池容量单元PBCU的总并联电压以及温度进行测量的并联电池测量单元PBMU，一行所述并联电池测量单元PBMU均通过第一级CAN总线(CAN1)将其测量值传输至所述电池参数通信节点BPCN，所述蓄电池组基础模块SBBM内所有的电池参数通信节点BPCN均通过第二级CAN总线(CAN2)将电池参数数据传输至所述本地数据通信中心LDCC。
蓄电池组基础模块SBBM具有独立的电池管理系统能对外提供以太网接口，可以独立对外供电，也可以进行串联或/和并联组合供电。
该大规模贮能电池组管理系统的系统级应用均由蓄电池组基础模块SBBM级联而成。当系统需要低压大容量供电时，则将大规模的蓄电池组基础模块SBBM并联，当系统需要高压小容量供电时，则将大规模的蓄电池组基础模块SBBM串联。
本地数据通信中心LDCC负责蓄电池组基础模块SBBM的数据整理、电池容量与状态估计、保护与显示、充电控制等。
进一步地，在串联的并联电池容量单元PBCU之间还设置有串联电池均衡单元SBBU(serial battery balance unit)。该串联电池均衡单元SBBU用于对并联电池容量单元PBCU的串联组之间进行均流处理。
该大规模贮能电池组管理系统的电池均衡管理分为由并联电池均衡单元PBBU实现的并联均衡管理和由串联电池均衡单元SBBU实现的串联均衡管理。
进一步地，两个或两个以上的蓄电池组基础模块SBBM之间通过以太网进行通信。
进一步地，所述本地数据通信中心LDCC通过以太网与控制中心进行通信。
本地数据通信中心LDCC汇总蓄电池组基础模块SBBM内所有的电池参数通信节点BPCN上报的数据，如果有上一级节点存在时，本地数据通信中心LDCC通过工业以太网上报数据，同时负责本地电池状态估计、保护、报警及信息生成。
进一步地，所述蓄电池组基础模块SBBM内还包括充电器以及指示交互单元。
如图2所示，为系统的通信架构图。系统通信总体采用四级架构，通信容量限值为2500台蓄电池组基础模块SBBM并机。蓄电池组基础模块SBBM内部是用两级CAN总线通信，通信容量限值为600台并联电池容量单元PBCU。一个电池参数通信节点BPCN为一个CAN通信节点，负责当前行的并联电池测量单元PBMU通信。将电池参数通信节点BPCN通过第二级CAN总线上报到本地数据通信中心LDCC。
蓄电池组基础模块SBBM之间使用以太网通信，50台内可采用三级架构，控制中心与蓄电池组基础模块SBBM之间直接进行数据交换，由千兆以太网组成。50台以上采用四级架构，50台为一组由一台进行数据收集整理组成主节点，然后主节点与计算机进行直连进行数据通信。
一种大规模贮能电池组管理系统的管理方法，如图3所示，包括如下步骤：
S1：上电；
S2：测量系统上电；
S3：判断系统是否为静置或者放电后期，如果是，则进入步骤S4，否则进入步骤S5；
S4：均衡系统上电，并进入步骤S6；
S5：均衡系统下电，并进入步骤S6；
S6：测量模组电流，判断是否为充电状态，如果是，则进入步骤S8，否则进入步骤S7；
S7：控制充电器完成三阶段充电；
S8：判断是否存在上级通信节点，如果是，则进入步骤S9，否则进入步骤S10；
S9：请求校时，并进入S11；
S10：历史数据存贮，并进入步骤S13；
S11：实时数据变化缓存；
S12：上报缓存数据；
S13：计算估计电池容量与寿命，并跳转至步骤S3。
本申请的上述实施例中，通过提供一种大规模贮能电池组管理系统及其方法，包括至少一个蓄电池组基础模块SBBM，所述蓄电池组基础模块SBBM包括并联电池容量单元PBCU、并联电池均衡单元PBBU、并联电池测量单元PBMU、电池参数通信节点BPCN、以及本地数据通信中心LDCC，其中，每个并联电池容量单元PBCU均连接一个并联电池均衡单元PBBU和一个并联电池测量单元PBMU，一行所述并联电池测量单元PBMU均通过第一级CAN总线将其测量值传输至所述电池参数通信节点BPCN，所述蓄电池组基础模块SBBM内所有的电池参数通信节点BPCN均通过第二级CAN总线将电池参数数据传输至所述本地数据通信中心LDCC，本系统适应新能源电力站点的贮能应用需要，解决了高压与高功率贮能电池组系统管理的问题。
应当指出的是，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改性、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种大规模贮能电池组管理系统，其特征在于，包括至少两个蓄电池组基础模块，每一所述蓄电池组基础模块包括并联电池容量单元、并联电池均衡单元、并联电池测量单元、电池参数通信节点、以及本地数据通信中心，其中，所述并联电池容量单元由若干个并联的单体电池组成，且每个并联电池容量单元均连接一个对该并联电池容量单元内部并联的单体电池进行均流处理的并联电池均衡单元，以及一个对该并联电池容量单元内部并联的单体电池电压、并联电池容量单元的总并联电压以及温度进行测量的并联电池测量单元，多行并联电池测量单元中的每一行并联电池测量单元均通过第一级CAN总线将其测量值传输至对应的电池参数通信节点，所述蓄电池组基础模块内所有的电池参数通信节点均通过第二级CAN总线将电池参数数据传输至所述本地数据通信中心，每一所述蓄电池组基础模块具有独立的电池管理系统，能对外提供以太网接口。
2.根据权利要求1所述的大规模贮能电池组管理系统，其特征在于，在串联的并联电池容量单元之间还设置有串联电池均衡单元。
3.根据权利要求2所述的大规模贮能电池组管理系统，其特征在于，两个或两个以上的蓄电池组基础模块之间通过以太网进行通信。
4.根据权利要求2所述的大规模贮能电池组管理系统，其特征在于，所述本地数据通信中心通过以太网与控制中心进行通信。
5.根据权利要求1所述的大规模贮能电池组管理系统，其特征在于，所述蓄电池组基础模块内还包括充电器以及指示交互单元。
6.如权利要求1所述的大规模贮能电池组管理系统的管理方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：上电；
S2：测量系统上电；
S3：判断系统是否为静置或者放电后期，如果是，则进入步骤S4，否则进入步骤S5；
S4：均衡系统上电，并进入步骤S6；
S5：均衡系统下电，并进入步骤S6；
S6：测量模组电流，判断是否为充电状态，如果是，则进入步骤S8，否则进入步骤S7；
S7：控制充电器完成三阶段充电；
S8：判断是否存在上级通信节点，如果是，则进入步骤S9，否则进入步骤S10；
S9：请求校时，并进入S11；
S10：历史数据存贮，并进入步骤S13；
S11：实时数据变化缓存；
S12：上报缓存数据；
S13：计算估计电池容量与寿命，并跳转至步骤S3。
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