CN109450018A - 动力电池梯次利用的储能系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动力电池梯次利用的储能系统，其包括：电池包，其包括梯次利用电池和电池管理系统，电池管理系统用于获取梯次利用电池的充放电参数信息；DC/DC模块，其包括DC/DC转换器和直流变压单元，直流变压单元与电池管理系统连接，DC/DC转换器的低压侧接口与梯次利用电池连接，直流变压单元用于接收充放电参数信息并根据充放电参数信息控制DC/DC转换器，以调整充放电电压或充放电电流，实现梯次利用电池充放电。本发明通过电池管理系统获取充放电参数信息，且DC/DC模块根据该充放电参数信息进行控制，以实现该梯次利用电池的充放电，因此，电池包的梯次利用无需拆解，且提升了电池包梯次利用的安全性能。

Description

动力电池梯次利用的储能系统

技术领域

本发明涉及电池再利用技术领域，尤其涉及一种动力电池梯次利用的储能系统。

背景技术

随着电动汽车的快速发展，电动汽车的电池使用量越来越大，当电动汽车电池的容量下降到额定容量的80％后就不宜继续使用，如果直接将电池淘汰，将造成资源的严重浪费。为了最大化发挥和利用车用动力电池的剩余价值，延长动力电池使用寿命，电动汽车淘汰的电池具备在储能系统继续使用的条件时，通过梯级利用方式，不但可以延长电池使用寿命，降低动力电池寿命周期成本，还可以在电网故障时为重要负荷供电，平抑充电行为的随机性，控制负荷波动，提高电网电能质量。

但是，现有的退役电池需要拆解重组使用。然而，不同的退役电池，其内外部的结构设计，以及内部模组的连接方式可能均不同，从而不能致使拆解作业流水线化，而是需要通过人工方式进行拆解操作。但是，人工进行电池拆解过程中，可能会发生短路、漏液等问题，从而存在拆解安全性能低的问题。进一步地，人工拆解操作复杂，从而存在拆解操作速率慢的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种动力电池梯次利用的储能系统，以解决现有的退役电池梯次利用过程中，需要进行人工拆解，从而既存在拆解安全性能低，也存在拆解操作速率慢的问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种动力电池梯次利用的储能系统，其包括：

电池包，其包括梯次利用电池和电池管理系统，电池管理系统用于获取梯次利用电池的充放电参数信息；

DC/DC模块，其包括DC/DC转换器和直流变压单元，直流变压单元与电池管理系统连接，DC/DC转换器的低压侧接口与梯次利用电池连接，直流变压单元用于接收充放电参数信息并根据充放电参数信息控制DC/DC转换器，以调整充放电电压或充放电电流，实现梯次利用电池充放电。

作为本发明的进一步改进，其还包括：

储能变流器，其一端接市电，另一端接DC/DC转换器的高压侧接口；

系统能量管理单元，其一端与储能变流器连接，另一端与直流变压单元连接，系统能量管理单元用于接收外部发送的功率调度指令并发送功率调度指令至直流变压单元和储能变流器，功率调度指令为充电指令或放电指令。

作为本发明的进一步改进，其还包括：

辅助电源，其与电池管理系统连接。

作为本发明的进一步改进，直流变压单元判定功率调度指令为充电指令时，发送充电指令至电池管理系统，电池管理系统接收到充电指令时，确认充电连接。

作为本发明的进一步改进，电池管理系统确认充电连接完成后，电池管理系统与直流变压单元通过预设通信协议进行认证握手，并在握手认证完成后，周期性发送充电通信报文，充电通信报文包括充电参数信息。

作为本发明的进一步改进，DC/DC转换器用于获取梯次利用电池的当前电压，直流变压单元用于根据当前电压和充电参数信息判断是否满足预设充电条件，若满足，则开始为梯次利用电池充电。

作为本发明的进一步改进，预设充电条件为：当前电压与充电参数信息中的电压的差值不超过预设阈值，且当前电压在DC/DC转换器的低压侧接口对应的电压允许范围内。

作为本发明的进一步改进，电池管理系统接收到充电停止信息时，发送终止充电报文至直流变压单元，直流变压单元接收终止充电报文时，检测到充电电流小于预设电流值时，停止为梯次利用电池充电，其中，充电停止信息包括电池充满状态信息或充电终止报文。

作为本发明的进一步改进，直流变压单元判定功率调度指令为放电指令时，根据放电指令获取所需电流，并将所需电流发送至电池管理系统，电池管理系统接收到所需电流后，根据所需电流控制梯次利用电池执行放电操作。

作为本发明的进一步改进，电池管理系统在放电过程中获取放电参数信息，并将放电参数信息经直流变压单元传输至系统能量管理单元，系统能量管理单元根据放电参数信息控制梯次利用电池进行放电操作。

与现有技术相比，本发明通过电池管理系统获取充放电参数信息，且DC/DC模块根据该充放电参数信息进行控制，以实现该梯次利用电池的充放电，因此，电池包的梯次利用无需拆解，从而既避免电池包的拆解操作，也提升了电池包梯次利用的安全性能。

附图说明

图1为本发明动力电池梯次利用的储能系统一个实施例的框架结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，附图中类似的组件标号代表类似的组件。显然，以下将描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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作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。

图1展示了本发明动力电池梯次利用的储能系统的一个实施例。在本实施例中，如图1所示，该动力电池梯次利用的储能系统包括电池包1、DC/DC模块2、储能变流器3、系统能量管理单元4和辅助电源5，其中，该电池包1包括梯次利用电池10和电池管理系统11，DC/DC模块2包括DC/DC转换器20和直流变压单元21。

其中，系统能量管理单元4的一端与储能变流器3连接，系统能量管理单元4的另一端与直流变压单元21连接。储能变流器3的一端接市电，储能变流器3的另一端接DC/DC转换器20的高压侧接口。直流变压单元21与电池管理系统11连接，DC/DC转换器20的低压侧接口与梯次利用电池10连接，辅助电源5与电池管理系统11连接。进一步地，电池管理系统11用于获取梯次利用电池10的充放电参数信息；直流变压单元用于接收充放电参数信息并根据充放电参数信息控制DC/DC转换器20，以调整充放电电压或充放电电流，实现梯次利用电池10充放电。

具体地，系统能量管理单元4用于接收外部发送的功率调度指令并发送功率调度指令至直流变压单元21和储能变流器3，功率调度指令为充电指令或放电指令。直流变压单元21判断功率调度指令是充电指令还是放电指令，若是充电指令，则执行充电操作，若是放电指令，则执行放电操作。

充电操作

首先，直流变压单元21发送充电指令至电池管理系统11，电池管理系统11接收到充电指令时，确认充电连接。具体地，电池管理系统11与直流变压单元21均设有充电确认CC2接口，从而形成充电确认线路。

在本实施例通过该充电确认线路实现充电接口的自动确认，从而提升了充电自动性能。

其次，电池管理系统11确认充电连接完成后，电池管理系统11与直流变压单元21通过预设通信协议进行认证握手，并在握手认证完成后，周期性发送充电通信报文，充电通信报文包括充电参数信息。

本实施例为梯次利用电池充电时，电池管理系统与直流变压单元建立通信连接，因此，电池管理系统采集的充电参数信息可以自动交互给直流变压单元，直流变压单元的管控信息也可以交互给电池管理系统，从而提升了充电安全性能。

再次，DC/DC转换器20用于获取梯次利用电池10的当前电压，直流变压单元21用于根据当前电压和充电参数信息判断是否满足预设充电条件，若满足，则开始为梯次利用电池10充电。在本实施例中，该预设充电条件为：当前电压与充电参数信息中的电压的差值不超过预设阈值，且当前电压在DC/DC转换器20的低压侧接口对应的电压允许范围内。

本实施例的DC/DC转换器获取梯次利用电池当前电压，且与电池管理系统传输的充电参数信息进行比较分析处理，当满足预设充电条件才可以进行充电操作，从而进一步提升了充电安全性能。

最后，在充电过程中，电池管理系统11接收到充电停止信息时，发送终止充电报文至直流变压单元21，直流变压单元21接收终止充电报文时，检测到充电电流小于预设电流值时，停止为梯次利用电池10充电，其中，充电停止信息包括电池充满状态信息或充电终止报文。

需要说明的是，充电过程中，DC/DC转换器需要主动停止充电时，则直流变压单元会生成充电终止报文，并将该充电终止报文发送至电池管理系统。此外，电池管理系统检测到梯次利用电池充满时，则会生成电池充满状态信息。

本实施例在充电过程中，可以根据充电停止信息自动停止充电操作，从而进一步提升了充电安全性能。

放电操作

首先，直流变压单元21判定功率调度指令为放电指令时，根据放电指令获取所需电流。

其次，电池管理系统11与直流变压单元21通过预设通信协议进行认证握手，并在握手认证完成后，周期性发送放电通信报文，放电通信报文包括放电参数信息。

本实施例梯次利用电池放电时，电池管理系统与直流变压单元建立通信连接，因此，电池管理系统采集的放电参数信息可以自动交互给直流变压单元，直流变压单元的管控信息也可以交互给电池管理系统，从而提升了放电安全性能。

再次，电池管理系统11接收到所需电流后，根据所需电流控制梯次利用电池10执行放电操作。

最后，电池管理系统11在放电过程中获取放电参数信息，并将放电参数信息经直流变压单元21传输至系统能量管理单元4，系统能量管理单元4根据放电参数信息控制梯次利用电池10进行放电操作。

本实施例的系统能量管理单元根据放电参数信息，对梯次利用电池的放电过程进行全程监控，从而提升了放电安全性能。

本发明通过电池管理系统获取充放电参数信息，且DC/DC模块根据该充放电参数信息进行控制，以实现该梯次利用电池的充放电，因此，电池包的梯次利用无需拆解，从而既避免电池包的拆解操作，也提升了电池包梯次利用的安全性能。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将移动终端的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述装置中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

以上对发明的具体实施方式进行了详细说明，但其只作为范例，本发明并不限制与以上描述的具体实施方式。对于本领域的技术人员而言，任何对该发明进行的等同修改或替代也都在本发明的范畴之中，因此，在不脱离本发明的精神和原则范围下所作的均等变换和修改、改进等，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种动力电池梯次利用的储能系统，其特征在于，其包括：

电池包，其包括梯次利用电池和电池管理系统，所述电池管理系统用于获取所述梯次利用电池的充放电参数信息；

DC/DC模块，其包括DC/DC转换器和直流变压单元，所述直流变压单元与所述电池管理系统连接，所述DC/DC转换器的低压侧接口与所述梯次利用电池连接，所述直流变压单元用于接收所述充放电参数信息并根据所述充放电参数信息控制所述DC/DC转换器，以调整充放电电压或充放电电流，实现所述梯次利用电池充放电。

2.根据权利要求1所述的动力电池梯次利用的储能系统，其特征在于，其还包括：

储能变流器，其一端接市电，另一端接所述DC/DC转换器的高压侧接口；

系统能量管理单元，其一端与所述储能变流器连接，另一端与所述直流变压单元连接，所述系统能量管理单元用于接收外部发送的功率调度指令并发送所述功率调度指令至所述直流变压单元和所述储能变流器，所述功率调度指令为充电指令或放电指令。

3.根据权利要求1所述的动力电池梯次利用的储能系统，其特征在于，其还包括：

辅助电源，其与所述电池管理系统连接。

4.根据权利要求2所述的动力电池梯次利用的储能系统，其特征在于，所述直流变压单元判定所述功率调度指令为充电指令时，发送所述充电指令至所述电池管理系统，所述电池管理系统接收到所述充电指令时，确认充电连接。

5.根据权利要求4所述的动力电池梯次利用的储能系统，其特征在于，所述电池管理系统确认充电连接完成后，所述电池管理系统与所述直流变压单元通过预设通信协议进行认证握手，并在握手认证完成后，周期性发送充电通信报文，所述充电通信报文包括充电参数信息。

6.根据权利要求5所述的动力电池梯次利用的储能系统，其特征在于，所述DC/DC转换器用于获取所述梯次利用电池的当前电压，所述直流变压单元用于根据所述当前电压和所述充电参数信息判断是否满足预设充电条件，若满足，则开始为所述梯次利用电池充电。

7.根据权利要求6所述的动力电池梯次利用的储能系统，其特征在于，所述预设充电条件为：所述当前电压与所述充电参数信息中的电压的差值不超过预设阈值，且所述当前电压在所述DC/DC转换器的低压侧接口对应的电压允许范围内。

8.根据权利要求6所述的动力电池梯次利用的储能系统，其特征在于，所述电池管理系统接收到充电停止信息时，发送终止充电报文至所述直流变压单元，所述直流变压单元接收所述终止充电报文时，检测到充电电流小于预设电流值时，停止为所述梯次利用电池充电，其中，所述充电停止信息包括电池充满状态信息或充电终止报文。

9.根据权利要求2所述的动力电池梯次利用的储能系统，其特征在于，所述直流变压单元判定所述功率调度指令为放电指令时，根据所述放电指令获取所需电流，并将所述所需电流发送至所述电池管理系统，所述电池管理系统接收到所述所需电流后，根据所述所需电流控制所述梯次利用电池执行放电操作。

10.根据权利要求9所述的动力电池梯次利用的储能系统，其特征在于，所述电池管理系统在放电过程中获取放电参数信息，并将所述放电参数信息经所述直流变压单元传输至所述系统能量管理单元，所述系统能量管理单元根据所述放电参数信息控制所述梯次利用电池进行放电操作。