CN112865154B - 一种储能系统及其电池簇均衡控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种储能系统及其电池簇均衡控制方法，其各电池系统的各电池簇分别通过各自DCDC变换器连接PCS的直流侧，进行电能变换和传输；而其通信架构中，由各电池簇的CMU分别与相应电池系统内的LC通信连接，各LC分别通过相应第一通讯回路与PCS通信连接，该PCS再分别通过相应第二通讯回路与各DCDC变换器通信连接；也即，省略了传统储能系统中的SMU，并通过PCS端建立双通讯回路，为各电池簇的DCDC变换器提供了快速通讯通道，便于各电池簇支路的均衡控制策略实现，同时还减少了信息的传递层级，降低了电池状态信息丢失的可能性，简化了储能系统内的通信架构；两个通讯回路互为热备用，提高了通信可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及储能技术领域，特别涉及一种储能系统及其电池簇均衡控制方法。
背景技术
储能系统中的电池管理系统(battery management system，BMS)一般分为三层架构：BMU(Battery Management Unit，电池管理单元)、CMU(Battery Cluster ManagementUnit，电池簇管理单元)及SMU(Battery System Management Unit，电池系统管理单元)；电芯物理量被电池模块级的BMU采集，然后通过电池簇级的CMU上传电池堆级的SMU。
储能系统中对电池系统进行功率变换的储能变流器(Power Conversion System，PCS)再根据SMU上传的电池关键信息，如SOC(state of charge，电池荷电状态)、SOH(stateof health，电池健康度，即电池当前的容量与出厂容量的百分比)等，响应能量管理系统(Energy Management System，EMS)的充放电指令。
由上述过程可见，现有技术中储能系统的信息传递层级过多，导致多数情况下只能截取少量电池的状态信息参与控制。另外，当前电池簇级增加DC/DC、DC/AC单元成为大型储能系统的趋势，使得系统内的通讯架构更加复杂化，信息交互缺乏快速性、全面性。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种储能系统及其电池簇均衡控制方法，以简化储能系统内的通信架构。
为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
本发明第一方面提供一种储能系统，包括：储能变流器PCS和至少一个电池系统；其中：
所述电池系统中包括：本地控制器LC，和，至少一个电池簇及其DCDC变换器；
各所述电池簇分别通过各自的DCDC变换器连接所述PCS的直流侧；
各所述电池簇的电池簇管理单元CMU分别与相应所述LC通信连接；
各所述LC分别通过相应第一通讯回路与所述PCS通信连接；
所述PCS分别通过相应第二通讯回路与各所述DCDC变换器通信连接。
优选的，所述储能系统还包括：能量管理系统EMS；
所述EMS分别与所述PCS和各所述LC通信连接。
优选的，所述PCS包括：第一主电路和第一控制单元；
所述第一主电路的直流侧为所述PCS的直流侧；
所述第一控制单元用于控制所述第一主电路动作，并与所述EMS、各所述LC以及各所述DCDC变换器通信连接。
优选的，所述第一控制单元包括：第一PWM控制器、主通讯控制器及直流群控器；其中：
所述主通讯控制器分别与所述第一PWM控制器和所述直流群控器相连；
所述第一PWM控制器用于控制所述第一主电路动作；
所述主通讯控制器用于与所述EMS和各所述DCDC变换器通信连接；
所述直流群控器用于与各所述LC通信连接。
优选的，所述CMU集成于相应所述电池簇所接DCDC变换器的控制单元内。
优选的，所述DCDC变换器包括：第二主电路和第二控制单元；
所述第二主电路连接于相应电池簇与所述PCS的直流侧之间；
所述第二控制单元用于控制所述第二主电路动作，并与所述PCS、相应电池簇以及相应所述LC通信连接。
优选的，所述第二控制单元包括：第二PWM控制器、所述CMU和通讯控制器；
所述第二PWM控制器用于控制所述第二主电路动作；
所述CMU用于与相应电池簇中的各个电池管理单元BMU通信连接；
所述CMU还通过所述通讯控制器与相应LC和/或所述PCS通信连接。
优选的，所述电池系统中还包括：
与所述LC通信连接的电池保温管理单元；
与所述LC通信连接的电池消防管理单元；及，
辅助供电单元，用于为所述电池系统中相应设备提供辅助供电。
优选的，所述电池系统为箱式电池系统。
优选的，所述PCS为DCAC变换器。
优选的所述储能系统还包括：设置于所述PCS的交流侧与电网之间的变压器。
本发明另一实施例提供了一种储能系统的电池簇均衡控制方法，应用于如上述任一段落所述的储能系统，所述电池簇均衡控制方法包括：
所述储能系统中的各CMU分别通过相应的通讯回路，向所述储能系统的PCS上传相应电池簇的状态信息；
所述PCS根据全部所述状态信息，对调度指令功率进行均衡分配，得到各电池簇的实际调度功率，并通过第二通讯回路下发各所述实际调度功率至相应电池簇所接的DCDC变换器；
各所述DCDC变换器按照所述实际调度功率运行。
优选的，所述储能系统中的各CMU分别通过相应的通讯回路，向所述储能系统的PCS上传相应电池簇的状态信息，包括：
各CMU分别依次通过自身所在电池系统内的LC及第一通讯回路，向所述PCS上传相应电池簇的状态信息。
优选的，所述第一通讯回路的信息更新速率不低于所述第二通讯回路，所述第二通讯回路作为热备用。
优选的，所述储能系统中的各CMU分别通过自身所在电池系统内的LC及第一通讯回路，向所述储能系统的PCS上传相应电池簇的状态信息，包括：
各CMU分别将相应电池簇的特征信息上传至所在电池系统内的LC；
各所述LC分别根据相应所述特征信息，确定所述电池系统内各电池簇的允许功率作为所述状态信息，并通过所述第一通讯回路上传至所述PCS。
优选的，所述PCS根据全部所述状态信息，对调度指令功率进行均衡分配，包括：
所述PCS根据全部所述允许功率生成各所述电池簇对应的权重系数；全部所述权重系数之和为1；
所述PCS将所述调度指令功率根据全部所述权重系数进行分配。
优选的，所述特征信息包括：电池荷电状态SOC、电池健康度SOH及簇内电芯温度中的至少一个。
优选的，所述储能系统中的各CMU分别通过相应的通讯回路，向所述储能系统的PCS上传相应电池簇的状态信息，包括：
各CMU分别依次通过相应电池簇的DCDC变换器及所述第二通讯回路，向所述PCS上传相应电池簇的状态信息。
优选的，所述储能系统的第一通讯回路的信息更新速率低于所述第二通讯回路，所述第一通讯回路作为热备用。
优选的，各CMU集成于相应电池簇所接DCDC变换器的控制单元内时，各CMU分别依次通过相应电池簇的DCDC变换器及所述第二通讯回路，向所述PCS上传相应电池簇的状态信息，包括：
各CMU分别依次通过相应控制单元内的通讯控制器及所述第二通讯回路，向所述PCS上传相应电池簇的SOC、SOH及簇内电芯温度中的至少一个。
优选的，所述PCS根据全部所述状态信息，对调度指令功率进行均衡分配，包括：
所述PCS根据相应所述状态信息，确定各电池簇的允许功率；
所述PCS根据全部所述允许功率生成各所述电池簇对应的权重系数；全部所述权重系数之和为1；
所述PCS将所述调度指令功率根据全部所述权重系数进行分配。
优选的，在所述PCS根据全部所述状态信息，对调度指令功率进行均衡分配之前，还包括：
所述储能系统的EMS下发所述调度指令功率至所述PCS。
优选的，所述PCS通过所述第二通讯回路下发各所述实际调度功率至相应电池簇所接的DCDC变换器的同时，还包括：
所述PCS通过所述第二通讯回路下发直流母线电压目标值至各DCDC变换器。
上述本发明提供的储能系统，其各电池系统中的各电池簇分别通过各自DCDC变换器连接PCS的直流侧，进行电能变换和传输；而其通信架构中，由各电池簇的CMU分别与相应电池系统内的LC通信连接，各LC分别通过相应第一通讯回路与PCS通信连接，该PCS再分别通过相应第二通讯回路与各DCDC变换器通信连接；也即，省略了传统储能系统中的SMU，并通过PCS端建立双通讯回路，为各电池簇的DCDC变换器提供了快速通讯通道，便于各电池簇支路的均衡控制策略实现，同时还减少了信息的传递层级，降低了电池状态信息丢失的可能性，简化了储能系统内的通信架构；同时，通过两个通讯回路互为热备用，还能提高系统通信的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的储能系统的结构示意图；
图2为本发明提供的电池系统的结构示意图；
图3为本发明提供的储能系统的结构示意图；
图4为本发明提供的储能系统的另一结构示意图；
图5为本发明提供的储能系统的通信架构示意图；
图6为本发明提供的储能系统的电池簇均衡控制方法的流程图；
图7为本发明提供的储能系统的电池簇均衡控制方法的部分流程图；
图8为本发明提供的储能系统的电池簇均衡控制方法的部分流程图；
图9为本发明提供的储能系统的电池簇均衡控制方法的另一部分流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所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做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。
在本申请中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本发明实施例提供一种储能系统，以简化储能系统内的通信架构。
参见图1，该储能系统包括：PCS 200和至少一个电池系统100；各电池系统100通过该PCS 200实现与外界之间电能的变换和双向传输。
该PCS 200可以是一个DCAC变换器，其交流侧通过相应的变压器连接电网(如图1所示)；该PCS 200也可以是一个DCDC变换器，比如接光伏系统中逆变器直流母线的应用场景(未进行图示)；只要该PCS 200能够用于实现各个电池系统100与外界之间电能的变换和双向传输即可，均在本申请的保护范围内。
实际应用中，该PCS 200所带电池系统100的数量可以视其具体应用环境而定，此处不做限定。
参见图2，以一个电池系统100为例，该电池系统100中包括：本地控制器LC和至少一个电池簇(如图2中所示的电池簇1、电池簇2…电池簇n)，各个电池簇均配备有各自的DCDC变换器。该电池系统100内部，各电池簇分别通过各自的DCDC变换器连接PCS 200的直流侧，进而实现电能的变换与传输。
随着储能系统中单台PCS下连接的电池容量越来越大，系统内电池支路越来越多。针对电池簇级加装DC/DC变换器的电池系统，本实施例所提供的储能系统的通信架构包括：在电池系统100内，各电池簇的CMU(如图2中所示的CMU1、CMU2…CMUn)分别与相应LC通信连接，可以将相应电池簇的特征信息比如SOC、SOH、簇内电芯温度等实时上传LC；然后各电池系统100内的LC分别通过相应第一通讯回路301与PCS 200通信连接，以将各电池簇的状态信息上报给PCS 200；该PCS 200又分别通过相应第二通讯回路与各DCDC通信连接，以控制各DCDC变换器运行于合适的功率。该通信架构下，第一通讯回路301传输的信息包含电池系统的状态信息、故障信息，其信息量远大于第二通讯回路302，所以其信息更新速率需要不低于第二通讯回路302，以保持作为功率分配依据的电池状态信息的有效性，进而保障DC/DC变换器对电池簇的可靠充放电、均衡充放电；此时，第二通讯回路302可以作为热备用、提高通信可靠性。
实际应用中，该储能系统在上述通信架构下，其各CMU也可以分别依次通过相应电池簇的DCDC变换器及第二通讯回路302，直接向PCS 200上传相应电池簇的SOC、SOH、簇内电芯温度等特征信息；此时，第二通讯回路302直接上传电池所有信息，而第一通讯回路301作为热备用，所以第一通讯回路301的信息更新速率低于第二通讯回路302。
由上述内容可知，本实施例提供的储能系统，省略了传统储能系统中的SMU，并通过PCS 200端建立双通讯回路，为各电池簇的DCDC变换器提供了快速通讯通道，减少了信息的传递层级，降低了电池状态信息丢失的可能性，简化了储能系统内的通信架构；同时，通过两个通讯回路互为热备用，还能提高系统通信的可靠性。
实际应用中，各电池簇的CMU与DCDC变换器之间、各DCDC变换器与LC之间以及各DCDC变换器之间，均可以设置相应的通信连接，以实现各方所需信息的传递。为了进一步简化该储能系统的通信架构，一种更为优选的方案是，将各电池簇的CMU集成设置于相应电池簇所接DCDC变换器的控制单元内；此时，该储能系统的通信架构可以参见图3(以一个电池系统100为例)中各虚线所示的连接关系。由图3可以发现，该储能系统的通信架构简洁且层级少，因此，相比于现有技术，该储能系统可以实现更为快速的数据传输，提升信息交互的快速性和全面性。此时，各电池簇的CMU可以直接通过相应DCDC变换器的控制单元及第二通讯回路302，向PCS 200上传相应电池簇的特征信息。
需要说明的是，实际应用中，PCS 200通过第二通讯回路302下发各实际调度功率至相应电池簇所接的DCDC变换器的同时，还可以将直流母线电压目标值一同下发至各个DCDC变换器；也即该第二通讯回路302可以同时负责各DCDC变换器的直流母线电压目标值传递工作。
另外，该储能系统中还可以包括：EMS；如图3所示，该EMS分别与PCS 200和各LC通信连接，以与PCS 200实现通信，比如接收电网调度发送的调度指令后向该PCS 200发送调度指令功率，并与各LC进行信息交互。该EMS的其他设置或工作原理均可参见现有技术，此处不再赘述。
图3中以一个电池系统100为例进行展示，实际应用中，该储能系统可以包括两个或多个电池系统100，并包括PCS 200、变压器和EMS；其中，电池系统100由多个带DC/DC变换器的电池簇并联构成，并由单台PCS集中并网，以实现PCS的功率等级不变，但储能系统的充放电时长得到提升。
更进一步的，参见图4，其电池系统100中，还可以包括：辅助供电单元以及与LC通信连接的电池保温管理单元和电池消防管理单元。
该电池保温管理单元主要用于为电池系统100内全部电池进行温度控制，避免其温度过高或过低；该电池消防管理单元主要用于为电池系统100提供消防措施，避免电池温度过高导致起火后的进一步发展恶化；该辅助供电单元主要用于为电池系统100中相应设备，比如LC、DCDC变换器等，提供辅助供电。
该电池保温管理单元、电池消防管理单元和辅助供电单元的具体设置及工作原理，均参见现有技术即可，此处不再赘述。
实际应用中，该电池系统100可以为箱式电池系统，也即包括箱体以及设置于箱体内部的各种上述器件；采用箱式结构，可以便于储能系统的扩展，并且利于储能系统的安装配置。
在上一实施例的基础之上，优选的，本实施例提供的储能系统，其PCS 200包括：第一主电路和第一控制单元。其中：
该第一主电路即实现功率变换和传输的功率回路，其直流侧为PCS 200的直流侧；若该第一主电路为DCAC变换电路，则其交流侧为PCS 200的交流侧；若该第一主电路为DCDC变换电路，则其另一直流侧为PCS 200的另一直流侧。
该第一控制单元用于控制该第一主电路动作，并与EMS、各LC以及各DCDC变换器通信连接。
参见图5，该第一控制单元，也即图5中所示的PCS控制单元，具体包括：第一PWM控制器、主通讯控制器(图5中所示的MCC)及直流群控器(图5中所示的DGC)；其中：
该主通讯控制器分别与第一PWM控制器和直流群控器相连，以实现三者之间的信息交互和协同控制。
该第一PWM控制器用于控制第一主电路动作，以对各电池系统(如图5所示的电池系统1…电池系统m)实现相应参数下的充电或放电操作。
该主通讯控制器用于与EMS通信连接，并通过各第二通讯回路与各DCDC变换器通信连接，以实现其与EMS和各DCDC变换器之间的信息交互，比如接收EMS下发的调度指令功率，控制各DCDC变换器按照相应的指令运行于合适的功率。
该直流群控器用于通过相应的第一通讯回路301与各LC(如图5所示的LC_1…LC_m)通信连接。
也即，该PCS控制单元中除常规PWM控制器和主通讯控制器以外，还设置有直流群控器。实际应用中，该第一控制单元，可以采用图5所示的主通讯控制器、第一PWM控制器和直流群控器来实现，也可以采用更多个细分控制器来共同实现，甚至可以采用一个集成控制器来实现，此处不做限定，图5仅为一种优选示例，具体设置方式视其应用环境而定即可，均在本申请的保护范围内。
在上述实施例的基础之上，优选的，本实施例提供的储能系统，其DCDC变换器包括：第二主电路和第二控制单元；其中：
第二主电路连接于相应电池簇与PCS 200的直流侧之间；其具体可以是BOOST电路、BUCK电路或者BOOST-BUCK电路中的一种，视其具体应用环境而定，只要能够实现相应电池簇的一级功率变换、将自身两侧的电压解耦即可，均在本申请的保护范围内。
该第二控制单元用于控制该第二主电路动作，并与PCS 200、相应电池簇以及相应LC通信连接。
参见图5，该第二控制单元，也即图5中所示的DC/DC控制单元1、DC/DC控制单元2…DC/DC控制单元n，具体可以包括：第二PWM控制器、CMU和通讯控制器(如图5中所示的CC)；其中：
该第二PWM控制器用于控制该第二主电路动作，以使PCS 200的直流侧电压能够适配于各个电池簇进行充放电。
该CMU用于与相应电池簇中的各个电池管理单元BMU通信连接；具体的通信连接方式参见现有技术即可，此处不再赘述。
该CMU还通过通讯控制器与相应LC和/或PCS 200通信连接，也即该通讯控制器能够实现CMU与LC之间的信息交互或CMU与PCS 200之间的信息交互，比如通信协议转换和数据传输控制等，此处不做具体限定。
也即，该DC/DC控制单元中除常规PWM控制器和通讯控制器以外，还集成设置有相应电池簇的CMU。实际应用中，该第二控制单元，可以采用图5所示的通讯控制器、第二PWM控制器和通讯控制器来实现，也可以采用更多个细分控制器来共同实现，甚至可以采用一个集成控制器来实现，此处不做限定，图5仅为一种优选示例，具体设置方式视其应用环境而定即可，均在本申请的保护范围内。
上述实施例提供的储能系统，省略了传统储能系统中的SMU，并通过PCS端建立双通讯回路，为各电池簇的DCDC变换器提供了快速通讯通道，减少了信息的传递层级，降低了电池状态信息丢失的可能性，简化了储能系统内的通信架构；同时，还便于各电池簇支路的均衡控制策略实现，基于该储能系统，本发明另一实施例还提供了一种应用于该储能系统的电池簇均衡控制方法，该储能系统的结构参见上述实施例即可，此处不再赘述。
参见图6，该电池簇均衡控制方法包括：
S101、储能系统中的各CMU分别通过相应通讯回路，向储能系统的PCS上传相应电池簇的状态信息。
由上述实施例可知，CMU向PCS上传信息的方式有两种：
(1)各CMU分别依次通过自身所在电池系统内的LC及第一通讯回路，向PCS上传相应电池簇的状态信息。
该状态信息主要体现：相应电池簇是否在线，即是否能够执行充放电动作；以及，执行充放电动作时能够允许的功率大小等；此处不做具体限定。
该方式下，第一通讯回路传输的信息包含电池系统的状态信息、故障信息，其信息量远大于第二通讯回路，所以其信息更新速率需要不低于第二通讯回路，以保持作为功率分配依据的电池状态信息的有效性，进而保障DC/DC变换器对电池簇的可靠充放电、均衡充放电；此时，第二通讯回路作为热备用、提高通信可靠性。
(2)各CMU分别依次通过自身所在DCDC变换器及第二通讯回路，向PCS上传相应电池簇的状态信息。
此时，该状态信息可以直接是相应电池簇的SOC、SOH、簇内电芯温度等特征信息。
该方式下，第二通讯回路直接上传电池所有信息，而第一通讯回路作为热备用，所以第一通讯回路的信息更新速率低于第二通讯回路。
结合上述实施例，该步骤采用方式(1)时的具体执行过程可以参见图7，包括：
S201、各CMU分别将相应电池簇的特征信息上传至所在电池系统内的LC。
该特征信息包括：SOC、SOH及簇内电芯温度中的至少一个；实际应用中可以三者均包括在内，进而能够实现三种方面的均衡控制。
S202、各LC分别根据相应特征信息，确定电池系统内各电池簇的允许功率作为状态信息，并通过第一通讯回路上传至PCS。
以第k个电池系统为例，其各电池簇的允许功率分别为pk1，…，pkn。
若该步骤采用方式(2)，结合图5，当CMU集成于相应电池簇所接DCDC变换器的控制单元内时，则其具体执行过程可以包括：各CMU分别依次通过相应控制单元内的通讯控制器CC及第二通讯回路302，向PCS上传相应电池簇的SOC、SOH及簇内电芯温度中的至少一个。
该步骤完成之后，即可执行步骤S102。
S102、PCS根据全部状态信息，对调度指令功率进行均衡分配，得到各电池簇的实际调度功率，并通过第二通讯回路下发各实际调度功率至相应电池簇所接的DCDC变换器。
储能系统的EMS下发调度指令功率至PCS之后，PCS将对该调度指令功率进行分配，其分配原则可以是参照各个电池簇的状态信息，其中：
若步骤S101采用方式(1)，则参见图8，PCS对该调度指令功率的具体分配过程可以是：
S301、PCS根据全部允许功率生成各电池簇对应的权重系数。
实际应用中，可以是PCS控制单元中的直流群控器来根据各LC上传的各允许功率p11～p1n，…，pm1～pmn，生成权重系数x11～x1n，…，xm1～xmn；其中，x11+x12+…+x1n+…+xm1+xm2+…+xmn＝100％，也即全部权重系数之和为1。
S302、PCS将调度指令功率根据全部权重系数进行分配。
当EMS给PCS下发调度指令功率P0时，直流群控器根据实时获取的电池簇状态分配功率，具体的分配方式为：将EMS下发的调度指令功率P0*权重系数，进而形成各电池簇的实际调度功率P11～P1n，P21～P2n，…，Pm1～Pmn；其中，(P11+…+P1n)+…+(P21+…+P2n)+…+(Pm1+…+Pmn)＝P0。
然后PCS通过第二通讯回路将各电池簇的实际调度功率P11～P1n，…，Pm1～Pmn分别下发给相应的DC/DC控制单元，以实现对于电池系统1～m内所有电池簇支路的SOC、SOH、温度的均衡控制的通讯架构支撑。
若步骤S101采用方式(2)，则参见图9，PCS对该调度指令功率的具体分配过程可以是：
S401、PCS根据相应状态信息，确定各电池簇的允许功率。
步骤S101采用方式(2)时，该状态信息直接是SOC、SOH及簇内电芯温度等特征信息，所以PCS在接收到该信息之后，还需要自行计算各电池簇的允许功率p11～p1n，…，pm1～pmn。
S402、PCS根据全部允许功率生成各电池簇对应的权重系数。
全部权重系数之和为1；该步骤的具体执行过程可以参见上述步骤S301。
S403、PCS将调度指令功率根据全部权重系数进行分配。
该步骤的具体执行过程可以参见上述步骤S302。
需要说明的是，实际应用中，步骤S102中PCS通过第二通讯回路下发各实际调度功率至相应电池簇所接的DCDC变换器的同时，还可以将直流母线电压目标值一同下发至各个DCDC变换器；也即该第二通讯回路同时负责各DCDC变换器的直流母线电压目标值传递工作。
步骤S102完成之后，即可执行步骤S103。
S103、各DCDC变换器按照实际调度功率运行。
本实施例通过PCS端建立双通讯回路，为跨箱体的电池系统中各电池簇支路的均衡控制提供一种快速通讯架构；并且，本实施例提供的储能系统的电池簇均衡控制方法，可实现各电池簇支路的功率分配均衡逻辑，以满足电池簇平均温度均衡、SOC均衡、SOH均衡；此外，由于各电池簇通过相应DCDC变换器并联连接，而内阻大的分得小电流、内阻小的分得大电流，因此，本发明还能够实现系统效率的最大化。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
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。
对所公开的实施例的上述说明，本说明书中各实施例中记载的特征可以相互替换或者组合，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (23)
1.一种储能系统，其特征在于，包括：储能变流器PCS和至少一个电池系统；其中：
所述电池系统中包括：本地控制器LC，和，至少一个电池簇及其DCDC变换器；
各所述电池簇分别通过各自的DCDC变换器连接所述PCS的直流侧；
各所述电池簇的电池簇管理单元CMU分别与相应所述LC通信连接；
各所述LC分别通过相应第一通讯回路与所述PCS通信连接；
所述PCS分别通过相应第二通讯回路与各所述DCDC变换器通信连接。
2.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于，还包括：能量管理系统EMS；
所述EMS分别与所述PCS和各所述LC通信连接。
3.根据权利要求2所述的储能系统，其特征在于，所述PCS包括：第一主电路和第一控制单元；
所述第一主电路的直流侧为所述PCS的直流侧；
所述第一控制单元用于控制所述第一主电路动作，并与所述EMS、各所述LC以及各所述DCDC变换器通信连接。
4.根据权利要求3所述的储能系统，其特征在于，所述第一控制单元包括：第一PWM控制器、主通讯控制器及直流群控器；其中：
所述主通讯控制器分别与所述第一PWM控制器和所述直流群控器相连；
所述第一PWM控制器用于控制所述第一主电路动作；
所述主通讯控制器用于与所述EMS和各所述DCDC变换器通信连接；
所述直流群控器用于与各所述LC通信连接。
5.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于，所述CMU集成于相应所述电池簇所接DCDC变换器的控制单元内。
6.根据权利要求5所述的储能系统，其特征在于，所述DCDC变换器包括：第二主电路和第二控制单元；
所述第二主电路连接于相应电池簇与所述PCS的直流侧之间；
所述第二控制单元用于控制所述第二主电路动作，并与所述PCS、相应电池簇以及相应所述LC通信连接。
7.根据权利要求6所述的储能系统，其特征在于，所述第二控制单元包括：第二PWM控制器、所述CMU和通讯控制器；
所述第二PWM控制器用于控制所述第二主电路动作；
所述CMU用于与相应电池簇中的各个电池管理单元BMU通信连接；
所述CMU还通过所述通讯控制器与相应LC和/或所述PCS通信连接。
8.根据权利要求1-7任一项所述的储能系统，其特征在于，所述电池系统中还包括：
与所述LC通信连接的电池保温管理单元；
与所述LC通信连接的电池消防管理单元；及，
辅助供电单元，用于为所述电池系统中相应设备提供辅助供电。
9.根据权利要求1-7任一项所述的储能系统，其特征在于，所述电池系统为箱式电池系统。
10.根据权利要求1-7任一项所述的储能系统，其特征在于，所述PCS为DCAC变换器。
11.根据权利要求10所述的储能系统，其特征在于，还包括：设置于所述PCS的交流侧与电网之间的变压器。
12.一种储能系统的电池簇均衡控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1-11任一项所述的储能系统，所述电池簇均衡控制方法包括：
所述储能系统中的各CMU分别通过相应的通讯回路，向所述储能系统的PCS上传相应电池簇的状态信息；
所述PCS根据全部所述状态信息，对调度指令功率进行均衡分配，得到各电池簇的实际调度功率，并通过第二通讯回路下发各所述实际调度功率至相应电池簇所接的DCDC变换器；
各所述DCDC变换器按照所述实际调度功率运行。
13.根据权利要求12所述的储能系统的电池簇均衡控制方法，其特征在于，所述储能系统中的各CMU分别通过相应的通讯回路，向所述储能系统的PCS上传相应电池簇的状态信息，包括：
各CMU分别依次通过自身所在电池系统内的LC及第一通讯回路，向所述PCS上传相应电池簇的状态信息。
14.根据权利要求13所述的储能系统的电池簇均衡控制方法，其特征在于，所述第一通讯回路的信息更新速率不低于所述第二通讯回路，所述第二通讯回路作为热备用。
15.根据权利要求13所述的储能系统的电池簇均衡控制方法，其特征在于，各CMU分别依次通过自身所在电池系统内的LC及第一通讯回路，向所述PCS上传相应电池簇的状态信息，包括：
各CMU分别将相应电池簇的特征信息上传至所在电池系统内的LC；
各所述LC分别根据相应所述特征信息，确定所述电池系统内各电池簇的允许功率作为所述状态信息，并通过所述第一通讯回路上传至所述PCS。
16.根据权利要求15所述的储能系统的电池簇均衡控制方法，其特征在于，所述PCS根据全部所述状态信息，对调度指令功率进行均衡分配，包括：
所述PCS根据全部所述允许功率生成各所述电池簇对应的权重系数；全部所述权重系数之和为1；
所述PCS将所述调度指令功率根据全部所述权重系数进行分配。
17.根据权利要求15所述的储能系统的电池簇均衡控制方法，其特征在于，所述特征信息包括：电池荷电状态SOC、电池健康度SOH及簇内电芯温度中的至少一个。
18.根据权利要求12所述的储能系统的电池簇均衡控制方法，其特征在于，所述储能系统中的各CMU分别通过相应的通讯回路，向所述储能系统的PCS上传相应电池簇的状态信息，包括：
各CMU分别依次通过相应电池簇的DCDC变换器及所述第二通讯回路，向所述PCS上传相应电池簇的状态信息。
19.根据权利要求18所述的储能系统的电池簇均衡控制方法，其特征在于，所述储能系统的第一通讯回路的信息更新速率低于所述第二通讯回路，所述第一通讯回路作为热备用。
20.根据权利要求18所述的储能系统的电池簇均衡控制方法，其特征在于，各CMU集成于相应电池簇所接DCDC变换器的控制单元内时，各CMU分别依次通过相应电池簇的DCDC变换器及所述第二通讯回路，向所述PCS上传相应电池簇的状态信息，包括：
各CMU分别依次通过相应控制单元内的通讯控制器及所述第二通讯回路，向所述PCS上传相应电池簇的SOC、SOH及簇内电芯温度中的至少一个。
21.根据权利要求20所述的储能系统的电池簇均衡控制方法，其特征在于，所述PCS根据全部所述状态信息，对调度指令功率进行均衡分配，包括：
所述PCS根据相应所述状态信息，确定各电池簇的允许功率；
所述PCS根据全部所述允许功率生成各所述电池簇对应的权重系数；全部所述权重系数之和为1；
所述PCS将所述调度指令功率根据全部所述权重系数进行分配。
22.根据权利要求12-21任一项所述的储能系统的电池簇均衡控制方法，其特征在于，在所述PCS根据全部所述状态信息，对调度指令功率进行均衡分配之前，还包括：
所述储能系统的EMS下发所述调度指令功率至所述PCS。
23.根据权利要求12-21任一项所述的储能系统的电池簇均衡控制方法，其特征在于，所述PCS通过所述第二通讯回路下发各所述实际调度功率至相应电池簇所接的DCDC变换器的同时，还包括：
所述PCS通过所述第二通讯回路下发直流母线电压目标值至各DCDC变换器。
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