CN108631391A - 一种大功率高输出率的锂电池储能系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种大功率高输出率的锂电池储能系统，包括锂电池组及UPS主机，所述锂电池组通过电池管理系统与UPS主机的正负极相连，所述锂电池组的正极导线并联充电开关及放电开关，所述充电开关及放电开关分别串联二极管；所述锂电池组的负极导线串联分流器。采用单体电池激光焊接成形的铅酸铁锂电池组，放电倍率可达4‑20C，较铅酸电池放电倍率大幅度提升，因此可以减少电池的配置容量，实现成本的降低，同时满足UPS的放电功率需求，特别是大功率且后备时间较短（小于15分钟）的UPS系统中应用。另外，铅酸铁锂电池组对高温的适应性较好，不需要机房温度维持在25度以下，节省机房空调电费。本发明设计，适合大规模推广。

Description

一种大功率高输出率的锂电池储能系统
技术领域
本发明涉及供电保障设备，尤其涉及一种大功率高输出率的锂电池储能系统。
背景技术
UPS电源，即不间断电源，是将蓄电池与主机相连接，通过主机逆变器等模块电路将直流电转换成市电的系统设备。当前UPS电源供应领域，应用铅酸解决方案比例高达90%以上，然而近年来，锂电池技术的快速发展，优势也逐渐凸显，与传统铅酸电池相比，锂电池具有能量密度高、体积小、放电倍率大、质量轻、寿命长、使用温度范围宽等优势，锂电UPS解决方案已成为客户的新选择。
随着国家新能源战略推进，锂电池也开始在储能系统及UPS后备电源中应用。现有的铅酸电池最大放電倍率為2~2.5C，放电功率低，且使用寿命较短。若在大功率后备时间较短的UPS系统中使用铅酸电池，需要使用多组，总成本高，且占用面积。
发明内容
针对上述现有技术的现状，本发明所要解决的技术问题在于提供一种高功率大倍率锂电池系统。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种大功率高输出率的锂电池储能系统，包括锂电池组及UPS主机，所述锂电池组通过电池管理系统与UPS主机的正负极相连，所述锂电池组的正极导线并联充电开关及放电开关，所述充电开关及放电开关分别串联二极管；所述锂电池组的负极导线串联分流器。
进一步的，所述锂电池组为磷酸铁锂电池模组，所述磷酸铁锂电池模组由单体电池激光焊接成形。
进一步的，所述电池管理系统包括MCU及与所述MCU相连的电流传感器、人机接口HMI及电池管理单元BMU，所述电池管理单元分别与单体电池正负极相连，所述电流传感器与MCU之间设有模数变换器，所述电池管理系统的主正接触器控制充电开关及放电开关的通断，所述电池管理系统的主负接触器控制分流器的通断，其中：
所述电流传感器，用于检测锂电池组电流；
所述电池管理单元BMU，用于检测单体电池的电压；
所述人机接口HMI，用于系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介。
进一步的，所述电池管理系统与UPS主机通过RS232、RS485、CAN总线进行通讯，或者电池管理系统通过UPS主机的干接点、湿接点进行信号输出。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本方案采用单体电池激光焊接成形的铅酸铁锂电池组，放电倍率可达4-20C，较铅酸电池放电倍率大幅度提升，因此可以减少电池的配置容量，实现成本的降低，同时满足UPS的放电功率需求，特别是大功率且后备时间较短（小于15分钟）的UPS系统中应用。另外，铅酸铁锂电池组对高温的适应性较好，不需要机房温度维持在25度以下，节省机房空调电费。 本发明设计，适合大规模推广。
附图说明
图1是本发明的电路连接关系图；
图2是本发明的电池管理系统连接框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，为本发明实施例中的优选实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
为便于描述，在下文中出现的：所述锂电池组放电开关用K1表示、所述锂电池组充电开关K2表示。
如图1-2所示，一种大功率高输出率的锂电池储能系统，包括锂电池组及UPS主机，所述锂电池组通过电池管理系统与UPS主机的正负极相连，所述锂电池组的正极导线并联充电开关及放电开关，所述充电开关及放电开关分别串联二极管；所述锂电池组的负极导线串联分流器。
所述锂电池组为磷酸铁锂电池模组，所述磷酸铁锂电池模组由单体电池激光焊接成形。
所述电池管理系统包括MCU及与所述MCU相连的电流传感器、人机接口HMI及电池管理单元BMU，所述电池管理单元分别与单体电池正负极相连，所述电流传感器与MCU之间设有模数变换器，所述电池管理系统的主正接触器控制充电开关及放电开关的通断，所述电池管理系统的主负接触器控制分流器的通断，其中：
所述电流传感器，用于检测锂电池组电流；
所述电池管理单元BMU，用于检测单体电池的电压；
所述人机接口HMI，用于系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介。所述电池管理系统与UPS主机通过RS232、RS485、CAN总线进行通讯，或者电池管理系统通过UPS主机的干接点、湿接点进行信号输出。
电池管理系统监控所有单体电池电压及温度，根据电压、电流、温度等信息控制充电开关：K2的断开或闭合,放电开关：K1断开或闭合。动力回路上元件均符合高压大电流电气特性， 包括二极管D1、D 2,充放电接触器：K1、K2，分流器等。
充电控制回路
P+ → K2 →D2 →BAT+ →BAT- →P-
侦测到单体电压过充、过温、充电过流时，断开开关K2,否则闭合。
放电控制回路
BAT+ →D1 →K1 →P+ → P- → 分流器 →BAT-
侦测到单体电压过放、过温、放电过流时，断开开关K1,否则闭合。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本方案采用单体电池激光焊接成形的铅酸铁锂电池组，放电倍率可达4-20C，较铅酸电池放电倍率大幅度提升，因此可以减少电池的配置容量，实现成本的降低，同时满足UPS的放电功率需求，特别是大功率且后备时间较短（小于15分钟）的UPS系统中应用。另外，铅酸铁锂电池组对高温的适应性较好，不需要机房温度维持在25度以下，节省机房空调电费。 本发明设计，适合大规模推广。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (4)

1.一种大功率高输出率的锂电池储能系统，包括锂电池组及UPS主机，所述锂电池组通过电池管理系统与UPS主机的正负极相连，其特征在于，所述锂电池组的正极导线并联充电开关及放电开关，所述充电开关及放电开关分别串联二极管；所述锂电池组的负极导线串联分流器。
2.根据权利要求1所述的一种大功率高输出率的锂电池储能系统，其特征在于，所述锂电池组为磷酸铁锂电池模组，所述磷酸铁锂电池模组由单体电池激光焊接成形。
3.根据权利要求1所述的一种大功率高输出率的锂电池储能系统，其特征在于，所述电池管理系统包括MCU及与所述MCU相连的电流传感器、人机接口HMI及电池管理单元BMU，所述电池管理单元分别与单体电池正负极相连，所述电流传感器与MCU之间设有模数变换器，所述电池管理系统的主正接触器控制充电开关及放电开关的通断，所述电池管理系统的主负接触器控制分流器的通断，其中：
所述电流传感器，用于检测锂电池组电流；
所述电池管理单元BMU，用于检测单体电池的电压；
所述人机接口HMI，用于系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介。
4.根据权利要求1所述的一种大功率高输出率的锂电池储能系统，其特征在于，所述电池管理系统与UPS主机通过RS232、RS485、CAN总线进行通讯，或者电池管理系统通过UPS主机的干接点、湿接点进行信号输出。
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