CN110289692A - 一种退役电池包的储能方法及系统架构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种退役电池包的储能方法及系统架构，包括DC/AC模块、能量管理系统EMS、储能变流器PCS、一条以上的控制支路，控制支路包括DC/DC模块和电池高压箱，给出了退役电池包的连接方式、电池包与高压箱的连接方式、电池高压箱到DC/DC模块的连接以及分布式DC/DC与PCS的连接方式，本发明大大降低了退役电池包再利用成本以及使用难度，提高了退役电池包的使用效率，同时提高了退役电池的再生产效率，降低了生产成本。

Description

一种退役电池包的储能方法及系统架构

技术领域

本发明涉及一种退役电池梯次利用技术领域，具体地说涉及一种退役电池包的储能系统架构。

背景技术

新能源汽车产业是国家重点发展的战略性新兴产业，全国产销量分别为79.4万辆和77.7万辆。2018～2022全国退役电池的量分别为：3.75GWh,15.27GWh,30.5GWh,36.23Gwh,54.35GWh。2019年第四季度开始，我国新能源汽车动力电池开始进入密集退役期。为彻底解决新能源汽车退役动力电池的遗留问题，工信部于2018年发布了若干指导性文件，旨在试点推动新能源汽车动力电池梯次利用工作。

未来将退役大批量剩余容量为70～80％的废旧锂离子电池，退役下的电池若直接报废，不仅会造成资源浪费，还会对环境产生很大的危害。如果将退役电池经分选后梯次利用到储能系统，不仅减少资源的浪费和环境污染，而且能产生一定的经济价值，实现双赢。

梯次利用的方案主要有两种：一是拆解成单体电池或模组后利用，二是整包不拆解利用。目前大部分专利是关于将电池包拆解成模组之后，进行重组再利用，这样成本会大大提高，而且在使用过程中，模组之间的压差会比较大，利用难度大大提高；而整包不拆解直接利用，可以大大减小使用难度和使用成本。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种退役电池包的储能方法及系统架构，本发明设计独特的退役电池包的连接方式、电池包与高压箱的连接方式、电池高压箱到DC/DC模块的连接以及分布式DC/DC与PCS的连接方式等，大大降低了退役电池包再利用成本以及使用难度，提高了退役电池包的使用效率，同时提高了退役电池的再生产效率，降低了生产成本。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种退役电池包的储能方法，包括以下步骤：

步骤1)，采用退役电池包的BMS从控单元，将BMS从控单元的低压线束连接到高压箱，使得高压箱内部BMS主板能够采集到退役电池包单体电池电压、温度信息；

步骤2)，电池箱动力线束连接到高压箱，高压箱内部的继电器控制电池的充放电操作，每个支路有一个高压箱，高压箱内部BMS主控板控制继电器的开合进而控制每个支路的电池簇；

步骤3)，将高压箱动力线束连接到每个支路的DC/DC电源模块，对支路电池簇，进行变压操作，将高电压直流转换成低电压直流满足储能变流器PCS的电压要求；

步骤4)，将所有高压箱的低压线束连接到能量管理系统EMS，高压箱内部的电池管理系统会将每个支路的电池信息发送给能量管理系统EMS，能量管理系统EMS对电池的信息进行汇集，能量管理系统EMS通过发送充放电指令给BMS主控板，BMS主控板收到指令之后，再去进行预充上电闭合继电器动作；

步骤5)，将每个支路的DC/DC模块通过高压线束连接到储能变流器PCS，储能变流器PCS进行交直流转换，将储能系统的直流转成交流电汇集到电网和/或将电网侧的交流电进行转换成直流，对储能系统进行充电操作；

步骤6)，将能量管理系统EMS通过低压线束连接到储能变流器PCS低压接口，能量管理系统EMS作为整个储能系统的控制单元，通过指令控制储能变流器PCS的充放电操作。

优选的：储能变流器PCS的功率是每个支路DCDC模块的功率相加。

优选的：能量管理系统EMS对汇集的电池信息上报到远程平台。

优选的：储能变流器PCS输出端与电网侧连接，进行放电操作和/或充电操作。

优选的：退役电池包的电压380-420V。

一种退役电池包的储能系统架构，包括DC/AC模块、能量管理系统EMS、储能变流器PCS、一条以上的控制支路，控制支路包括DC/DC模块和电池高压箱，其中：

退役电池包的BMS从控单元的低压线束连接到高压箱，使得高压箱内部BMS主板采集到退役电池包单体电池电压、温度信息；电池箱动力线束连接到高压箱，高压箱内部的继电器控制电池的充放电操作，每个支路有一个高压箱，高压箱内部BMS主控板控制继电器的开合控制每个支路的电池簇；

高压箱动力线束连接到每个支路的DC/DC电源模块，对支路电池簇，进行变压操作；

所有高压箱的低压线束连接到能量管理系统EMS，高压箱内部的电池管理系统会将每个支路的电池信息发送给能量管理系统EMS，能量管理系统EMS对电池的信息进行汇集，能量管理系统EMS通过发送充放电指令给BMS主控板，BMS主控板收到指令之后，再去进行预充上电闭合继电器动作；

每个支路的DC/DC模块通过高压线束连接到储能变流器PCS，储能变流器PCS进行交直流转换，将储能系统的直流转成交流电汇集到电网和/或将电网侧的交流电进行转换成直流，对储能系统进行充电操作；

能量管理系统EMS通过低压线束连接到储能变流器PCS低压接口，能量管理系统EMS作为整个储能系统的控制单元，通过指令控制储能变流器PCS的充放电操作。

本发明相比现有技术，具有以下有益效果：

(1)本发明通过将同类型的电池包作为储能系统中一个电池簇可以直接作为储能系统的一个支路使用，装配简单方便，工艺流程简单，降低了梯次锂电池利用的成本。

(2)通过一个电池簇连接一个高压箱，高压箱连接DCDC电源的连接方式，可以自由组合，满足用户的需求。

(3)本发明，保留了电池包的原来的采集单元，并将电池包的原BMS主控板和高压元器件，更换为储能专用的BMS主控板和高压元器件，增加了电池包梯次利用的兼容性和可靠性，降低了成本。

附图说明

图1为本发明的架构图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

一种退役电池包的储能系统架构，如图1所示，包括DC/AC模块、能量管理系统EMS、储能变流器PCS、一条以上的控制支路，控制支路包括DC/DC模块和电池高压箱，其中：

退役电池包的BMS从控单元的低压线束连接到高压箱，使得高压箱内部BMS主板采集到退役电池包单体电池电压、温度信息；电池箱动力线束连接到高压箱，高压箱内部的继电器控制电池的充放电操作，每个支路有一个高压箱，高压箱内部BMS主控板控制继电器的开合控制每个支路的电池簇；

高压箱动力线束连接到每个支路的DC/DC电源模块，对支路电池簇，进行变压操作；

所有高压箱的低压线束连接到能量管理系统EMS，高压箱内部的电池管理系统会将每个支路的电池信息发送给能量管理系统EMS，能量管理系统EMS对电池的信息进行汇集，能量管理系统EMS通过发送充放电指令给BMS主控板，BMS主控板收到指令之后，再去进行预充上电闭合继电器动作；

每个支路的DC/DC模块通过高压线束连接到储能变流器PCS，储能变流器PCS进行交直流转换，将储能系统的直流转成交流电汇集到电网和/或将电网侧的交流电进行转换成直流，对储能系统进行充电操作；

能量管理系统EMS通过低压线束连接到储能变流器PCS低压接口，能量管理系统EMS作为整个储能系统的控制单元，通过指令控制储能变流器PCS的充放电操作。

实际操作方式如下：

1)采用退役电池包的BMS从控单元，将BMS从控单元的低压线束连接到高压箱，使得高压箱内部BMS主板能够采集到退役电池包单体电池电压、温度等信息；这种采用退役电池包电池信息采集板的做法，可以对退役电池模组不进行拆解，可以继续使用退役电池包的BMS从控单元，既避免了原材料的浪费又节约再利用的成本；

2)电池箱动力线束连接到高压箱，高压箱内部的继电器可以控制电池的充放电操作，每个支路有一个高压箱，高压箱内部BMS主控板控制继电器的开合可以控制每个支路的电池簇；既可以做到安全控制，当支路出现故障时又可以切断支路，不影响整个系统的功能。

3)由于退役电池包的电压一般为400V左右，所以将高电压直流转换成低电压直流才能满足PCS的电压要求；高压箱动力线束连接到每个支路的DCDC电源模块，对支路电池簇，进行变压操作；

4)EMS也叫能量管理系统，大体包括数据采集、网络监控、能量调度和网络数据分析等功能；将所有高压箱的低压线束连接到EMS模块，高压箱内部的电池管理系统会将每个支路的电池信息发送给EMS，EMS会对电池的信息如最高最低电压、最高最低温度、电池故障类型与等级等进行汇集，上报到远程平台；EMS通过发送充放电指令给BMS主控板，BMS主控板收到指令之后，再去进行预充上电闭合继电器动作。

5)将每个支路的DCDC模块通过高压线束连接到储能变流器(PCS)，PCS可以进行交直流转换，既可以将储能系统的直流转成交流电汇集到电网，又可将电网侧的交流电进行转换成直流，对储能系统进行充电操作；而此架构中PCS模块的功率是每个支路DCDC模块的功率相加；

6)将EMS通过低压线束连接到PCS低压接口，EMS作为整个储能系统的控制单元，通过指令控制PCS的充放电操作。

7)PCS输出端与电网侧连接，可以进行放电操作，也可以进行充电操作。

本发明通过设计退役电池包的连接方式、电池包与高压箱的连接方式、电池高压箱到DCDC模块的连接以及分布式DCDC与PCS连接的方式等大大降低了退役电池包再利用成本以及使用难度，提高了退役电池包的使用效率。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种退役电池包的储能方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)，采用退役电池包的BMS从控单元，将BMS从控单元的低压线束连接到高压箱，使得高压箱内部BMS主板能够采集到退役电池包单体电池电压、温度信息；

步骤2)，电池箱动力线束连接到高压箱，高压箱内部的继电器控制电池的充放电操作，每个支路有一个高压箱，高压箱内部BMS主控板控制继电器的开合进而控制每个支路的电池簇；

步骤3)，将高压箱动力线束连接到每个支路的DC/DC电源模块，对支路电池簇，进行变压操作，将高电压直流转换成低电压直流满足储能变流器PCS的电压要求；

步骤4)，将所有高压箱的低压线束连接到能量管理系统EMS，高压箱内部的电池管理系统会将每个支路的电池信息发送给能量管理系统EMS，能量管理系统EMS对电池的信息进行汇集，能量管理系统EMS通过发送充放电指令给BMS主控板，BMS主控板收到指令之后，再去进行预充上电闭合继电器动作；

步骤5)，将每个支路的DC/DC模块通过高压线束连接到储能变流器PCS，储能变流器PCS进行交直流转换，将储能系统的直流转成交流电汇集到电网和/或将电网侧的交流电进行转换成直流，对储能系统进行充电操作；

步骤6)，将能量管理系统EMS通过低压线束连接到储能变流器PCS低压接口，能量管理系统EMS作为整个储能系统的控制单元，通过指令控制储能变流器PCS的充放电操作。

2.根据权利要求1所述退役电池包的储能方法，其特征在于：储能变流器PCS的功率是每个支路DCDC模块的功率相加。

3.根据权利要求2所述退役电池包的储能方法，其特征在于：能量管理系统EMS对汇集的电池信息上报到远程平台。

4.根据权利要求3所述退役电池包的储能方法，其特征在于：储能变流器PCS输出端与电网侧连接，进行放电操作和/或充电操作。

5.根据权利要求4所述退役电池包的储能方法，其特征在于：退役电池包的电压380-420V。

6.一种采用根据权利要求1至5任一所述的退役电池包的储能方法的系统架构，其特征在于：包括DC/AC模块、能量管理系统EMS、储能变流器PCS、一条以上的控制支路，控制支路包括DC/DC模块和电池高压箱，其中：

退役电池包的BMS从控单元的低压线束连接到高压箱，使得高压箱内部BMS主板采集到退役电池包单体电池电压、温度信息；电池箱动力线束连接到高压箱，高压箱内部的继电器控制电池的充放电操作，每个支路有一个高压箱，高压箱内部BMS主控板控制继电器的开合控制每个支路的电池簇；

高压箱动力线束连接到每个支路的DC/DC电源模块，对支路电池簇，进行变压操作；

所有高压箱的低压线束连接到能量管理系统EMS，高压箱内部的电池管理系统会将每个支路的电池信息发送给能量管理系统EMS，能量管理系统EMS对电池的信息进行汇集，能量管理系统EMS通过发送充放电指令给BMS主控板，BMS主控板收到指令之后，再去进行预充上电闭合继电器动作；

每个支路的DC/DC模块通过高压线束连接到储能变流器PCS，储能变流器PCS进行交直流转换，将储能系统的直流转成交流电汇集到电网和/或将电网侧的交流电进行转换成直流，对储能系统进行充电操作；

能量管理系统EMS通过低压线束连接到储能变流器PCS低压接口，能量管理系统EMS作为整个储能系统的控制单元，通过指令控制储能变流器PCS的充放电操作。