CN109494839A - 电池储能集成系统和方法 - Google Patents

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罗伟林
朱陶庸
闵凡奇
余洋
郭文涛
安石峰
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially

Abstract

本发明提供了一种电池储能集成系统和方法，将多个电池模组串联；每个电池模组与交流侧通过工频隔离变压器相连，所述工频隔离变压器作为辅助电源供电以实现交流侧耐高压隔离；每个电池模组的BMS的CAN总线与用户侧的控制中心的CAN总线以及每个电池模组之间的CAN总线用光纤通讯隔离，以实现通讯侧耐高压隔离。通过交流侧耐高压隔离和通信侧耐高压隔离，实现了电池模组串联至几十千伏的超高压时，不会对交流侧和通信侧造成损害，将电池系统的事故影响缩减至最低，有效防止危害蔓延，具有超高耐压特性，安全系数高，易于实现。

Description

电池储能集成系统和方法
技术领域
本发明涉及电池安全领域，具体地，涉及一种电池储能集成系统和方法，尤其是涉及可串联至几十千伏高压锂离子电池组的绝缘设计和电池管理系统BMS设计的实现方法，能够防止危害蔓延。
背景技术
当前一些现代化高端装备，例如：激光武器、电磁炮等应用场合，存在短时大功率能量应用的技术特点。使用电化学储能元件构建高压、高倍率电池储能系统是实现这一功能的一种优秀解决方案，电池组串联电压越高，系统工作的脉冲能量和系统效率也越高。通常要求电池组串联后电压可达到几十千伏(10kV～30kV)，放电电流倍率达到20C～40C，短时放电脉冲时间通常为秒级。该类系统可以采用超级电容器、钛酸锂电池、或是高倍率磷酸铁锂(或三元)材料的锂离子电池实现。其中采用高倍率LFP(磷酸铁锂)锂离子电池具有安全性高、成本低、系统比功率比能量高、综合性能好等优势。采用高倍率LFP锂离子电池串联至几十千伏构建高压电池组设计实现的技术难点在于有限体积下的高压绝缘设计和几十千伏高压下电池管理系统BMS电路的设计实现。
通常几十千伏的高压绝缘可以采用空气间隙的方式，但是这种方式造成系统体积庞大，根本不适用于军用移动式车载武器系统场合，因此必须解决有限体积下的高压绝缘设计问题。
电池管理系统BMS电路与电芯直接连接，检测每个电芯的单体电压，当较大数量的电池串联组成电池组后，位于电池串中较高位置的BMS电路处在较高电位，位于电池串中较低位置的BMS电路处在较低电位，较高位置的BMS单元电路与较低位置的单元电路最终会通过同一个通信线网络和同一个供电电源网络形成电气连接，因此，BMS系统中通常设置有基于电磁方式的隔离器件。当前在1000V以下的高压电池组管理电路中，这一隔离技术已经非常成熟，辅助电源采用普通变压器、通信总线可采用CAN隔离接口芯片等方式，承受1000V～1500V左右的隔离电压。若将电池组串联到几十千伏，传统的1500V隔离芯片已经不再适用，需要解决几十千伏高压下BMS电路的辅助电源供电与信息通道的高耐压隔离问题。
几十千伏的高压绝缘设计通常应用在电力系统及电力设备领域，并且一般是采用较大的空气间隙保证绝缘距离，武器用车载高压电池组实现有限体积下的高压绝缘是随着应用需求的发展新拓展的技术需求，当前针对该技术点解决方案的研究成果较少。同样在高压电池组BMS设计问题上，当前技术处于1500V以下电池组的设计水平，由1500V拓展到几十千伏需要进行新技术新方法的探索实践。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种电池储能集成系统和方法。
根据本发明提供的一种电池储能集成系统，包括多个电池模组串联；每个电池模组与交流侧通过工频隔离变压器相连，所述工频隔离变压器作为辅助电源供电以实现交流侧耐高压隔离；
每个电池模组的BMS的CAN总线与用户侧的控制中心的CAN总线以及每个电池模组之间的CAN总线用光纤通讯隔离，以实现通讯侧耐高压隔离。
根据本发明提供的一种电池储能集成方法，将多个电池模组串联，每个电池模组与交流侧通过工频隔离变压器相连，所述工频隔离变压器作为辅助电源供电以实现交流侧耐高压隔离；
每个电池模组的BMS的CAN总线与用户侧的控制中心的CAN总线以及每个电池模组之间的CAN总线用光纤通讯隔离，以实现通讯侧耐高压隔离。
优选地，所述工频隔离变压器的电压等级与交流电电压等级相同，且工频隔离变压器的零线或火线与交流电端的零线或火线之间没有电压差。
优选地，所述工频隔离变压器的耐压等级超过电池模组总电压的2倍以上；所述电池储能集成系统的耐压等级超过电池模组总电压的2倍以上。
优选地，每个电池模组的BMS的CAN总线分别单独与光纤通讯相连，光纤通讯分别单独与电池储能系统的控制中心的CAN总线相连；CAN总线与光纤通讯之间采用信号转换器相连，所述信号转换器能够接收、发送信号。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、有效保障电池模组的串联结构和使用工况不会因高压而引起交流侧和通信侧事故，具有超高耐压特性，安全系数高，易于实现；
2、保证在电池系统出现问题时，不会对整个用电侧造成全部通信中断，提高用电侧的安全系数；
3、通过交流侧耐高压隔离和通信侧耐高压隔离，实现了电池模组串联至几十千伏的超高压时，不会对交流侧和通信侧造成损害，将电池系统的事故影响缩减至最低，有效防止危害蔓延。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
根据本发明提供的一种电池储能集成系统，包括多个电池模组串联；每个电池模组与交流侧通过工频隔离变压器相连，所述工频隔离变压器作为辅助电源供电以实现交流侧耐高压隔离；
每个电池模组的BMS的CAN总线与用户侧的控制中心的CAN总线以及每个电池模组之间的CAN总线用光纤通讯隔离，以实现通讯侧耐高压隔离。
根据本发明提供的一种电池储能集成方法，将多个电池模组串联，每个电池模组与交流侧通过工频隔离变压器相连，所述工频隔离变压器作为辅助电源供电以实现交流侧耐高压隔离；
每个电池模组的BMS的CAN总线与用户侧的控制中心的CAN总线以及每个电池模组之间的CAN总线用光纤通讯隔离，以实现通讯侧耐高压隔离。
具体地，所述工频隔离变压器的电压等级与交流电电压等级相同，且工频隔离变压器的零线或火线与交流电端的零线或火线之间没有电压差。
具体地，所述工频隔离变压器的耐压等级超过电池模组总电压的2倍以上；所述电池储能集成系统的耐压等级超过电池模组总电压的2倍以上。
具体地，每个电池模组的BMS的CAN总线分别单独与光纤通讯相连，光纤通讯分别单独与电池储能系统的控制中心的CAN总线相连；CAN总线与光纤通讯之间采用信号转换器相连，所述信号转换器能够接收、发送信号。
本发明提供的电池储能集成系统，可以通过电池储能集成方法实现。本领域技术人员可以将电池储能集成方法理解为所述电池储能集成系统的优选例。
在具体的实施过程中，本发明经过实际产品的技术实践验证，将较大数量的电池串联组成电池组，将电池集成至几十千伏的超高耐压的电池储能系统。每个电池模组与交流侧通过工频隔离变压器相连，从而保证在交流电一端或者电池模组一端出现故障时，不会对另一端造成损害。每个模组的BMS的CAN通讯分别单独与光纤通讯相连，光纤通讯再分别单独与整个电池系统的控制中心的CAN通讯相连，从而保证了在电池模组侧或电池系统的控制中心侧出现故障时，不用通过CAN通讯将电压传到另一侧或不同模组之间，防止危害蔓延。有效保障电池模组的串联结构和使用工况不会因高压而引起交流侧和通信侧事故，具有很好超高耐压特性，安全系数高，易于实现。为几十千伏高压电池系统这一新技术领域提供了有效的解决方案，保证了市电供应的稳定性，也保证了在电池系统出现问题时，不至于对整个用电侧造成全部通信中断，提供了用电侧的安全系数。
所述的几十千伏的超高耐压的电池储能系统的耐压等级为系统总电压的2倍以上，所述的几十千伏的超高耐压的电池储能系统发生故障时，由于交流侧耐高压隔离，不会对交流测造成任何影响。同时也由于通信侧耐高压隔离，不会对整个用户侧的控制中心造成任何影响；所述的交流侧耐高压隔离是一种基于工频隔离变压器为辅助电源供电的方法，该方法在交流电与单个电池模组之间连接工频隔离变压器，该工频隔离变压器的电压等级与交流电电压等级相同，并且工频隔离变压器的零线或火线与交流电端的零线或火线之间没有电压差。因此，这就保证在交流电一端或者电池模组一端出现故障时，不会对另一端造成损害。工频隔离变压器的耐压等级为模组总电压的2倍以上。
通信侧耐高压隔离是一种采用基于光纤的BMS信息通讯的方法，该方法将电池模组侧的BMS的CAN通讯与整个用户侧的控制中心的CAN通讯以及模组之间的CAN通讯用光纤通讯隔离。因此，这就保证了在电池模组侧或电池系统的控制中心侧出现故障时，不用通过CAN通讯将电压传到另一侧或不同模组之间，从而避免了进一步的损害。光纤通讯与CAN通讯之间采用具有接收和发送信号功能的信号转换器相连。因此，当几十千伏的超高耐压的电池储能系统发生故障时，由于交流侧耐高压隔离，不会对交流测造成任何影响。同时也由于通信侧耐高压隔离，不会对整个用户侧的控制中心造成任何影响。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (8)

1.一种电池储能集成系统，其特征在于，包括多个电池模组串联；每个电池模组与交流侧通过工频隔离变压器相连，所述工频隔离变压器作为辅助电源供电以实现交流侧耐高压隔离；
每个电池模组的BMS的CAN总线与用户侧的控制中心的CAN总线以及每个电池模组之间的CAN总线用光纤通讯隔离，以实现通讯侧耐高压隔离。
2.根据权利要求1所述的电池储能集成系统，其特征在于，所述工频隔离变压器的电压等级与交流电电压等级相同，且工频隔离变压器的零线或火线与交流电端的零线或火线之间没有电压差。
3.根据权利要求1所述的电池储能集成系统，其特征在于，所述工频隔离变压器的耐压等级超过电池模组总电压的2倍以上；所述电池储能集成系统的耐压等级超过电池模组总电压的2倍以上。
4.根据权利要求1所述的电池储能集成系统，其特征在于，每个电池模组的BMS的CAN总线分别单独与光纤通讯相连，光纤通讯分别单独与电池储能系统的控制中心的CAN总线相连；CAN总线与光纤通讯之间采用信号转换器相连，所述信号转换器能够接收、发送信号。
5.一种电池储能集成方法，其特征在于，将多个电池模组串联，每个电池模组与交流侧通过工频隔离变压器相连，所述工频隔离变压器作为辅助电源供电以实现交流侧耐高压隔离；
每个电池模组的BMS的CAN总线与用户侧的控制中心的CAN总线以及每个电池模组之间的CAN总线用光纤通讯隔离，以实现通讯侧耐高压隔离。
6.根据权利要求1所述的电池储能集成方法，其特征在于，所述工频隔离变压器的电压等级与交流电电压等级相同，且工频隔离变压器的零线或火线与交流电端的零线或火线之间没有电压差。
7.根据权利要求1所述的电池储能集成方法，其特征在于，所述工频隔离变压器的耐压等级超过电池模组总电压的2倍以上；所述电池储能集成系统的耐压等级超过电池模组总电压的2倍以上。
8.根据权利要求1所述的电池储能集成方法，其特征在于，每个电池模组的BMS的CAN总线分别单独与光纤通讯相连，光纤通讯分别单独与电池储能系统的控制中心的CAN总线相连；CAN总线与光纤通讯之间采用信号转换器相连，所述信号转换器能够接收、发送信号。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111653704A (zh) * 2020-06-16 2020-09-11 上海动力储能电池系统工程技术有限公司 串联式千伏级锂离子电池组装置及电池簇绝缘构造方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202424194U (zh) * 2012-01-19 2012-09-05 协鑫动力新材料（盐城）有限公司 一种锂离子电池化成储电系统
CN103001311A (zh) * 2012-11-08 2013-03-27 珠海泰坦科技股份有限公司 储能式应急交直流供电系统
CN204720998U (zh) * 2015-07-06 2015-10-21 苏州福泽能源科技有限公司 一种1MWh集装箱型储能系统

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202424194U (zh) * 2012-01-19 2012-09-05 协鑫动力新材料（盐城）有限公司 一种锂离子电池化成储电系统
CN103001311A (zh) * 2012-11-08 2013-03-27 珠海泰坦科技股份有限公司 储能式应急交直流供电系统
CN204720998U (zh) * 2015-07-06 2015-10-21 苏州福泽能源科技有限公司 一种1MWh集装箱型储能系统

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111653704A (zh) * 2020-06-16 2020-09-11 上海动力储能电池系统工程技术有限公司 串联式千伏级锂离子电池组装置及电池簇绝缘构造方法

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