CN110137582B - 一种电池储能系统中的电池簇在线平衡方法 - Google Patents

一种电池储能系统中的电池簇在线平衡方法 Download PDF

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Abstract

本发明公布了一种电池储能系统，该电池储能系统包括汇流检测单元、检测保护单元、人机交互单元、总控制单元、电池簇平衡模块以及储能单元，所述汇流检测单元、检测保护单元、人机交互单元、电池簇平衡模块以及储能单元均与所述总控制单元电信号连接；本发明还公开了该系统中电池簇的在线平衡方法，该平衡方法有效解决了现有技术中储能系统需要整体停机等待维修的问题，大大提高了电池系统的利用率。

Description

一种电池储能系统中的电池簇在线平衡方法
技术领域
本发明涉及二次电池储能领域，特别是一种电池储能系统中电池簇在线平衡方法及系统。
背景技术
储能是智能电网、可再生能源系统、能源互联网的重要组成部分和关键技术。微网储能解决方案可以应用在储能电站的调峰、调频，或者梯次电池的利用，应急供电的场合及一些削峰填谷的商业应用等方面。
目前二次电池储能系统中，一旦发现电池故障，储能系统将整体停机等待维修，这大大降低了电池系统的利用率。
二次电池储能系统的电池维护很容易产生电池簇与簇之间的电能不平衡，达到平衡需要系统停机后靠人工调节各电池簇充放电，这不仅费时费力，而且精度差，影响系统整体的充放电量。
发明内容
为了解决上述存在的问题，本发明公开了一种电池储能系统，该电池储能系统包括汇流检测单元、检测保护单元、人机交互单元、总控制单元、电池簇平衡模块以及储能单元，所述汇流检测单元、检测保护单元、人机交互单元、电池簇平衡模块以及储能单元均与所述总控制单元电信号连接；
所述储能单元为若干并联连接的电池簇组成，分别是电池簇1、电池簇2…电池簇a…电池簇b…电池簇n；
所述汇流检测单元用于检测每个电池簇汇流后的总体电压、电流信息，并将该总体电压、电流信息上传至所述总控制单元；
所述检测保护单元用于检测每个电池簇的状态并对电池簇进行保护和投切操作；
所述人机交互单元用于显示所述汇流检测单元、检测保护单元、总控制单元、电池簇平衡模块以及电池簇的状态信息，并实现系统的参数设置；
所述总控制单元用于检测所述汇流检测单元、检测保护单元、电池簇平衡模块以及电池簇状态并对其实现控制，同时将信息上传至人机交互单元；
所述电池簇平衡模块用于平衡电池簇的能量。
优选地，所述电池簇平衡模块由若干电子开关组成，每两两电池簇之间设有所述电子开关，分别是K1-2、K1-a…K1-b…K1-n…Ka-(a+1)…Ka-b…Ka-n…Kb-(b+1)…Kb-n…Kn-(n+1)…K(n-1)-n；1＜a＜b＜n，每个所述电子开关均与所述总控制单元电信号连接。
优选地，每个所述电池簇包括若干串联组成的电池节，每个电池节还配有检测单元。
优选地，所述电子开关为高频电子开关。
优选地，所述检测保护单元包括直流接触器、断路器和熔断器。
优选地，所述人机交互单元为计算机或触摸屏。
优选地，所述汇流检测单元为汇流柜。
优选地，还包括有与所述总控制单元电连接的故障警报单元，用于对电池簇的电池节发生故障时进行报警。
优选地，所述故障报警单元为与所述总控制单元电信号连接的灯光警报器。
本发明还公开了一种如上所述的一种电池储能系统中电池簇在线平衡方法，包括以下步骤：
S1：当电池簇a中的电池节发生故障时，由总控制单元接收信号并同时反馈信号至灯光警报器以及检测保护单元，灯光警报器动作，发出警报，同时检测保护单元的直流接触器断开，使得该检测保护单元会退出其对应的电池簇；
S2：工作人员发现灯光警报器报警，对发生故障的电池节进行维护后，新的电池簇与其他正在运行的电池簇进行在线平衡电能；
(1)若其他各电池簇电能一致；
当汇流检测单元检测到电池簇a电压高于其他电池簇电压，则对应的电子开关k1-a、k2-a…ka-n会开启，使电池簇a电能流向其他各电池簇，总控制单元根据电能需求情况，控制所述电子开关的导通时间，电能达到需求后，k1-a、k2-a…ka-n关闭；
当汇流检测单元检测到电池簇a电压低于其他电池簇电压，则对应的电子开关k1-a、k2-a…ka-n会开启，使其他各电池簇电能流向电池簇a，总控制单元根据电能需求情况，控制所述电子开关的导通时间，电能达到需求后，k1-a、k2-a…ka-n关闭；
(2)若其他各电池簇电能不一致，
假定电池簇b与其他电池簇不一致；
当汇流检测单元检测到电池簇a电压高于其他簇电压，则对应的电子开关k1-a、k2-a…ka-n会开启，其中ka-b关闭，使电池簇a电能流向除b簇以外的其他各电池簇；总控制单元根据电能需求情况，控制所述电子开关的导通时间，电能达到需求后，k1-a、k2-a…ka-n关闭。
本发明的有益效果：(1)本发明的储能系统，当发现电池故障，储能系统不需要整体停机等待维修，大大提高了电池系统的利用率；(2)当对电池维修后，储能系统的电池簇之间电能存在不平衡，本发明能够很好地解决该问题，而且调节精度高；(3)本发明还增设故障警报单元，能够及时对系统进行警报，提醒及时维修；(4)本发明通过设置检测保护单元，能够有效对系统进行保护；(5)本发明通过设置人机交互单元，使得操作更加智能以及简单，还能够实施监控；(6)由于本发明电子开关采用高频电子开关，能够控制开关的导通时间，从而能够具体平衡电能，平衡更加精准。
附图说明
图1是本发明具体结构框架图；
图2是本发明电池簇平衡模块的具体结构示意图；
图3是本发明储能单元的具体结构示意图；
图4是本发明实施例5的整体框架原理图；
图中，100-总控制单元，200-人机交互单元，300-汇流检测单元，400-检测保护单元，500-电池簇平衡模块，600-储能单元。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。
实施例1
如图1-3所示，一种电池储能系统，该电池储能系统包括汇流检测单元300、检测保护单元400、人机交互单元200、总控制单元100、电池簇平衡模块500以及储能单元600，所述汇流检测单元300、检测保护单元400、人机交互单元200、电池簇平衡模块500以及储能单元600均与所述总控制单元100电信号连接；
所述储能单元600为若干并联连接的电池簇组成，分别是电池簇1、电池簇2…电池簇a…电池簇b…电池簇n；
所述汇流检测单元300用于检测每个电池簇汇流后的总体电压、电流信息，并将该总体电压、电流信息上传至所述总控制单元；
所述检测保护单元400用于检测每个电池簇的状态并对电池簇进行保护和投切操作；
所述人机交互单元200用于显示所述汇流检测单元300、检测保护单元400、总控制单元100、电池簇平衡模块500以及电池簇的状态信息，并实现系统的参数设置；
所述总控制单元100用于检测所述汇流检测单元300、检测保护单元400、电池簇平衡模块500以及电池簇状态并对其实现控制，同时将信息上传至人机交互单元200；
所述电池簇平衡模块500用于平衡电池簇的能量。
实施例2
本实施例是在实施例1的基础上作出的进一步优化，具体是所述电池簇平衡模块500由若干电子开关组成，每两两电池簇之间设有所述电子开关，分别是K1-2、K1-a…K1-b…K1-n…Ka-(a+1)…Ka-b…Ka-n…Kb-(b+1)…Kb-n…Kn-(n+1)…K(n-1)-n；1＜a＜b＜n，每个所述电子开关均与所述总控制单元100电信号连接，开关Ka-b表示电池簇a连接到电池簇b，其中Ka-b与Kb-a为同一开关，本实施例采用的电子开关为高频电子开关。
实施例3
本实施例是在实施例2的基础上作出的进一步优化，具体是每个所述电池簇包括若干串联组成的电池节，每个电池节还配有检测单元，用于检测电池节的电流、电压信息。
实施例4
本实施例是在实施例3的基础上作出的进一步优化，具体是所述检测保护单元400包括直流接触器、断路器和熔断器，当该电池簇的电流电压值过大，接触器断开使电池簇退出，如果接触器失效，大电流情况下，熔断器会熔断，断路器会断开，起到多重保护的作用。
所述人机交互单元200为计算机或触摸屏。
具体实施时，所述汇流检测单元300为汇流柜，该汇流柜能够获得该电池簇的汇流后总的电流、电压信息。
实施例5
本实施例是在实施例4的基础上作出的进一步优化，如图4所示，具体是该储能系统还包括有与所述总控制单元电连接的故障警报单元，用于对电池簇的电池节发生故障时进行报警；所述故障报警单元为与所述总控制单元电信号连接的灯光警报器。
实施例6
一种实施例5所述的一种电池储能系统中电池簇在线平衡方法，包括以下步骤：
S1：当其中一个电池簇中的电池节发生故障时，由总控制单元100接收信号并同时反馈信号至灯光警报器以及检测保护单元400，灯光警报器动作，发出警报，同时检测保护单元400的直流接触器断开，如果接触器失效，大电流情况下，熔断器会熔断，断路器断开，使得该检测保护单元400会退出其对应的电池簇；
S2：工作人员发现灯光警报器报警，对发生故障的电池节进行维护后，新的电池簇与其他正在运行的电池簇进行在线平衡电能；
(1)若其他各电池簇电能一致；
当汇流检测单元检测300到电池簇a电压低于其他电池簇电压，则对应的电子开关k1-a、k2-a…ka-n会开启，使电池簇a电能流向其他各电池簇，具体实施时，总控制单元100会根据电能需求情况，控制所述电子开关的导通时间，电能达到需求后，k1-a、k2-a…ka-n关闭；
当汇流检测单元300检测到电池簇a电压低于其他电池簇电压，则对应的电子开关k1-a、k2-a…ka-n会开启，使其他各电池簇电能流向电池簇a，具体实施时，总控制单元100会根据电能需求情况，控制所述电子开关的导通时间，电能达到需求后，k1-a、k2-a…ka-n关闭；
(2)若其他各电池簇电能不一致；
假定电池簇b与其他电池簇不一致；
当汇流检测单元300检测到电池簇a电压高于其他电池簇电压，则对应的电子开关k1-a、k2-a…ka-n会开启，ka-b关闭，使电池簇a电能流向除b簇以外的其他各电池簇，具体实施时，总控制单元100会根据电能需求情况，控制所述电子开关的导通时间，电能达到需求后，k1-a、k2-a…ka-n关闭。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

Claims (1)

1.一种电池储能系统中电池簇在线平衡方法，其特征在于：包括以下步骤：
所述电池储能系统包括汇流检测单元(300)、检测保护单元(400)、人机交互单元(200)、总控制单元(100)、电池簇平衡模块(500)以及储能单元(600)，所述汇流检测单元(300)、检测保护单元(400)、人机交互单元(200)、电池簇平衡模块(500)以及储能单元(600)均与所述总控制单元(100)电信号连接；
所述储能单元(600)为若干并联连接的电池簇组成，分别是电池簇1、电池簇2…电池簇a…电池簇b…电池簇n；
所述汇流检测单元(300)用于检测每个电池簇汇流后的总体电压、电流信息，并将该总体电压、电流信息上传至所述总控制单元(100)；
所述检测保护单元(400)用于检测每个电池簇的状态并对电池簇进行保护和投切操作；
所述人机交互单元(200)用于显示所述汇流检测单元(300)、检测保护单元(400)、总控制单元(100)、电池簇平衡模块(500)以及电池簇的状态信息，并实现系统的参数设置；
所述总控制单元(100)用于检测所述汇流检测单元(300)、检测保护单元(400)、电池簇平衡模块(500)以及电池簇状态并对其实现控制，同时将信息上传至人机交互单元(200)；
所述电池簇平衡模块(500)用于平衡电池簇的能量；
所述电池簇平衡模块(500)由若干电子开关组成，每两两电池簇之间设有所述电子开关，分别是K1-2、K1-a…K1-b…K1-n…Ka-(a+1)…Ka-b…Ka-n…Kb-(b+1)…Kb-n…Kn-(n+1)…K(n-1)-n；1＜a＜b＜n，每个所述电子开关均与所述总控制单元(100)电信号连接；
S1：当电池簇a中的电池节发生故障时，由总控制单元(100)接收信号并同时反馈信号至灯光警报器以及检测保护单元(400)，灯光警报器动作，发出警报，同时检测保护单元(400)的直流接触器断开，使得该检测保护单元(400)会退出其对应的电池簇；
S2：工作人员发现灯光警报器报警，对发生故障的电池节进行维护后，新的电池簇与其他正在运行的电池簇进行在线平衡电能；
(1)若其他各电池簇电能一致；
当汇流检测单元检测(300)到电池簇a电压高于其他电池簇电压，则对应的电子开关k1-a、k2-a…ka-n会开启，使电池簇a电能流向其他各电池簇，总控制单元(100)根据电能需求情况，控制所述电子开关的导通时间，电能达到需求后，k1-a、k2-a…ka-n关闭；
当汇流检测单元(300)检测到电池簇a电压低于其他电池簇电压，则对应的电子开关k1-a、k2-a…ka-n会开启，使其他各电池簇电能流向电池簇a，总控制单元(100)根据电能需求情况，控制所述电子开关的导通时间，电能达到需求后，k1-a、k2-a…ka-n关闭；
(2)若其他各电池簇电能不一致，
假定电池簇b与其他电池簇不一致；
当汇流检测单元(300)检测到电池簇a电压高于其他簇电压，则对应的电子开关k1-a、k2-a…ka-n会开启，其中ka-b关闭，使电池簇a电能流向除b簇以外的其他各电池簇；总控制单元(100)根据电能需求情况，控制所述电子开关的导通时间；电能达到需求后，k1-a、k2-a…ka-n关闭。
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