CN109245139A - 一种小型大容量移动锂离子储能充电站及其充电方法 - Google Patents

一种小型大容量移动锂离子储能充电站及其充电方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种小型大容量移动锂离子储能充电站及其充电方法；其中，锂离子储能充电站，包括BMS主控板，控制模块，充电模块，电流检测模块，充放电保护模块，及若干个ISO隔离模块；充放电保护模块包括充电保护模块和放电保护模块；控制模块连接有放电保护模块，及负载；负载与放电保护模块，及电流检测模块连接；充电模块与充电保护模块，及电流检测模块连接；ISO隔离模块连接有温度监控模块，温度监控模块与电流检测模块，及充放电保护模块连接。本发明整体轻巧，方便随时移动到合适的地方；此锂离子电池储能站一方面，减少了直接用充电专线对国家电网的大电流需求，另一方面缩减了给电动汽车的充电时间，解决电动汽车的推广难题。

Description

一种小型大容量移动锂离子储能充电站及其充电方法
技术领域
本发明涉及储能充电桩技术领域，更具体地说是指一种小型大容量移动锂离子储能充电站及其充电方法。
背景技术
随着新能源汽车的快速蓬勃发展，市场需求不断的增加，新能源汽车电池的快速充电问题及配套设施问题矛盾凸显，目前汽车动力电池如果需要解决快速充电的问题，解决的方案如下：采用拉电网大功率专线，建设专用的汽车电池专用快速充电桩，此种方式存在的行业痛点是需要国家审批，专线费用高昂，很难大面积推广，无法满足越来越大的市场需求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种小型大容量移动锂离子储能充电站及其充电方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种小型大容量移动锂离子储能充电站，包括BMS主控板，与所述BMS主控板连接的控制模块，充电模块，电流检测模块，充放电保护模块，及若干个ISO隔离模块；所述充放电保护模块包括充电保护模块和放电保护模块；所述控制模块连接有所述放电保护模块，及负载；所述负载与所述放电保护模块，及电流检测模块连接；所述充电模块与所述充电保护模块，及电流检测模块连接；所述ISO隔离模块连接有温度监控模块，所述温度监控模块与所述电流检测模块，及充放电保护模块连接。
其进一步技术方案为：所述BMS主控板通过CAN总线与所述控制模块连接。
其进一步技术方案为：所述BMS主控板通过RS485通讯接口与所述电流检测模块，及充电模块连接。
其进一步技术方案为：所述温度监控模块用于检测每组电池的2-4个温度点。
其进一步技术方案为：所述每组电池的数量为10-14只。
其进一步技术方案为：所述BMS主控板还连接有显示屏。
其进一步技术方案为：所述所述BMS主控板还连接有太阳能板。
一种小型大容量移动锂离子储能充电站的充电方法，包括以下步骤：
S1，将储能充电站与外部居民电网连接；
S2，判断检测通过太阳能电板的电流是否为0A；若是，则进入S4；若不是，则进入S3；
S3，将太阳能转换成DC 220V电压，电流对储能充电站进行涓流充电；
S4,启动直流稳压电源，从外部居民电网对储能充电站进行慢充。
其进一步技术方案为：S3中所述涓流充电为0.01C-0.04C。
其进一步技术方案为：S4中所述慢充为0.08C。
本发明与现有技术相比的有益效果是：该锂离子储能充电站快捷方便，整体轻巧，方便随时移动到合适的地方；此锂离子电池储能站起到蓄电池的作用，不间断地保存外界能量，需要的时候可以瞬间释放，即长时间小电流充电，继而瞬间大电流放电，一方面，减少了直接用充电专线对国家电网的大电流需求，另一方面极大缩减了给电动汽车的充电时间，解决电动汽车的推广难题；采用居民用电和太阳能电板对储能充电站进行慢速充电，然后通过储能充电站对汽车电池进行快速充电，提高了能源的利用率，实现了夜间电能的充分利用，达到对电网进行消峰填谷的作用，实用性强。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征及优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1为本发明小型大容量移动锂离子储能充电站的结构示意图；
图2为本发明小型大容量移动锂离子储能充电站的充电方法流程图；
图3为本发明的运用流程示意图；
图4为本发明的运用结构示意图。
附图标记
10 BMS主控板 20 控制模块
30 充电模块 40 电流检测模块
50 充放电保护模块 51 充电保护模块
52 放电保护模块 60 ISO隔离模块
70 负载 80 温度监控模块
90 显示屏 100 太阳能板
具体实施方式
为了更充分理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。
如图1至图4所示的具体实施例，本发明一种小型大容量移动锂离子储能充电站，包括BMS主控板10，与BMS主控板10连接的控制模块20，充电模块30，电流检测模块40，充放电保护模块50，及若干个ISO隔离模块60；充放电保护模块50包括充电保护模块51和放电保护模块52；控制模块20连接有放电保护模块52，及负载70；负载70与放电保护模块52，及电流检测模块40连接；充电模块30与充电保护模块51，及电流检测模块40连接；ISO隔离模块60连接有温度监控模块80，温度监控模块80与电流检测模块40，及充放电保护模块50连接。
其中，该移动锂离子储能充电站快捷方便，整体轻巧，方便随时移动到合适的地方，实用性强。
具体地，如图1所示，BMS主控板10通过CAN总线与控制模块20连接，信号传输稳定。
其中，BMS主控板10通过RS485通讯接口与电流检测模块40，及充电模块30连接。
具体地，如图1所示，温度监控模块50用于检测每组电池的2-4个温度点，当温度达到设定值时起到限制电池组输出或关断输出，起到保护作用。
进一步地，每组电池的数量为10-14只，在本实施例中，每组电池的数量为12只。
其中，ISO隔离模块60为信号光电耦合(控制系统供电为低压，电池检测端为高压，或不共地)。
其中，BMS主控板10还连接有显示屏90，便于随时查看该储能充电站的电量情况。
其中，BMS主控板10还连接有太阳能板100，使得该储能充电站可以将太阳能转化为电能，节约了能源。
本发明的核心部件位于居民区内的连接各充放电途径的枢纽：大容量锂离子电池储能站；其由锂离子电芯与BMS管理系统及散热装置组成；由于位于居民区内(地下停车场/外墙)，且每个分别独立的小型储能站，所以电性能要求实际是按照储能电池要求，而其安全性能要求与电动汽车动力电池接近；本核心技术在于组成此大容量锂离子电池储能站电池组的314PCS 157S2P 60A的3.2V特殊的锂锰钛电芯；1、富锂锰基xLi[Li1/3Mn2/3]O2·(1–x)LiMO2材料由于在2.0-4.8V电压范围内(vs Li/Li+)，此特殊围内(vs Li/Li+)克容量高达200-350mAh/Kg,是作为锂电池正极的绝佳材料；2、钛酸锂由于对锂电位较高,约1.55V(vsLi/Li+)左右，故不存在析锂的风险，而且零应力,电池未有形变,但克容量较低,在160mAh/g；又由于铌具有接近钛的工作单位，且Nb+5→Nb+3,Ti+4→Ti+3有相似的脱嵌锂平台，由于铌在每个金属中心能够交换2个电子,这个优势是非常明显的,开发容量潜力也是巨大的TiNbXOY的满阶嵌锂化合物每个晶胞中Li/Nb＝2:1，石墨满阶嵌锂化合物为Li/C＝1:6,Li4Ti5O12为Li/Ti＝3:5(满阶嵌锂化合物Li7Ti5O12),这样计算前者是后者两个的分别有12倍和10/3倍，即便考虑到三者的摩尔质量，仍然是TiNbXOY克容量依然占据绝对的优势。
其中，通过以上两者的结合,则得到3.2V工作电压富锂锰基-铌钛锂电池，它的优势非常明显：第一，能量密度接近NCA，可以达到160-180Wh/Kg；第二，安全性能，由于正极富锂锰基实际是层状/尖晶石结合锰酸锂，热稳定性在正极材料中属于最好，释热量最低，负极铌钛氧化物与钛酸锂性能一致，所以不会析锂，也不会形成SEI膜，安全性能极其优秀，可以通过所有动力电池安全性测试。
如图2至图4所示，本发明还公开了一种小型大容量移动锂离子储能充电站的充电方法，包括以下步骤：
S1，将储能充电站与外部居民电网连接；
S2，判断检测通过太阳能电板的电流是否为0A；若是，则进入S4；若不是，则进入S3；
S3，将太阳能转换成DC 220V电压，电流对储能充电站进行涓流充电；
S4,启动直流稳压电源，从外部居民电网对储能充电站进行慢充。
其中，S3中所述涓流充电为0.01C-0.04C。
其中，S4中所述慢充为0.08C。
其中，如图3至图4所示，本发明的工作原理为：进行电流检测，太阳能优先通过太阳能电板转换成DC 220V电压，电流对大容量锂电子电池储能站进行涓流充电(0.01C-0.04C)；当检测到太阳能电板的电流为0A时，则启动直流稳压电源，从国家电网的AC 220V28A电流转换成DC 500V 10A对大容量锂离子电池储能站进行慢充(0.08C)；通常来说乘用电动车电池能量在30KWh-50KWh，需要充电时电量一般为SOC 20％-40％，大容量锂离子电池储能站通过动力电池充电桩对电动汽车电池进行充电，此时充电电流可选择150A-200A(1C-1.5C)。
其中，在图4中，1.国家电网；2.高压变压器；3.直流稳压电源；4.小型高容量锂离子移动储能站；5.动力电池充电桩；6.动力电池汽车；7.太阳能；8.太阳能板。
本发明的电池储能站体积为高1100mm*宽255mm*长650mm，而且还设有移动滚轮，非常方便随时移动到合适的地方。
本发明实现了储能和快速充电的有机结合，为解决纯电动动力汽车电池充电难的问题提供了一种有效的解决方案，此小型大容量锂离子电池储能站，兼顾高安全性高能量密度的优点；由于其材料体系决定了其不会热失控的性能，系国内绝对领先的移动储能电站的终极解决方案。
本发明的锂离子电池储能站起到蓄电池的作用，不间断地保存外界能量，需要的时候可以瞬间释放，即长时间小电流充电，继而瞬间大电流放电，一方面，减少了直接用充电专线对国家电网的大电流需求，另一方面极大缩减了给电动汽车的充电时间，解决电动汽车的推广难题；采用居民用电和太阳能电板对储能充电站进行慢速充电，然后通过储能充电站对汽车电池进行快速充电，提高了能源的利用率，实现了夜间电能的充分利用，达到对电网进行消峰填谷的作用，实用性强。
上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种小型大容量移动锂离子储能充电站，其特征在于，包括BMS主控板，与所述BMS主控板连接的控制模块，充电模块，电流检测模块，充放电保护模块，及若干个ISO隔离模块；所述充放电保护模块包括充电保护模块和放电保护模块；所述控制模块连接有所述放电保护模块，及负载；所述负载与所述放电保护模块，及电流检测模块连接；所述充电模块与所述充电保护模块，及电流检测模块连接；所述ISO隔离模块连接有温度监控模块，所述温度监控模块与所述电流检测模块，及充放电保护模块连接。
2.根据权利要求1所述的一种小型大容量移动锂离子储能充电站，其特征在于，所述BMS主控板通过CAN总线与所述控制模块连接。
3.根据权利要求1所述的一种小型大容量移动锂离子储能充电站，其特征在于，所述BMS主控板通过RS485通讯接口与所述电流检测模块，及充电模块连接。
4.根据权利要求1所述的一种小型大容量移动锂离子储能充电站，其特征在于，所述温度监控模块用于检测每组电池的2-4个温度点。
5.根据权利要求4所述的一种小型大容量移动锂离子储能充电站，其特征在于，所述每组电池的数量为10-14只。
6.根据权利要求1所述的一种小型大容量移动锂离子储能充电站，其特征在于，所述BMS主控板还连接有显示屏。
7.根据权利要求1所述的一种小型大容量移动锂离子储能充电站，其特征在于，所述所述BMS主控板还连接有太阳能板。
8.一种小型大容量移动锂离子储能充电站的充电方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，将储能充电站与外部居民电网连接；
S2，判断检测通过太阳能电板的电流是否为0A；若是，则进入S4；若不是，则进入S3；
S3，将太阳能转换成DC 220V电压，电流对储能充电站进行涓流充电；
S4,启动直流稳压电源，从外部居民电网对储能充电站进行慢充。
9.根据权利要求8所述的一种小型大容量移动锂离子储能充电站的充电方法，其特征在于，S3中所述涓流充电为0.01C-0.04C。
10.根据权利要求8所述的一种小型大容量移动锂离子储能充电站的充电方法，其特征在于，S4中所述慢充为0.08C。
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