CN114424419A - 储能系统及电池管理系统的供电方法 - Google Patents

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Abstract

一种储能系统(1)及电池管理系统(90)的供电方法，该储能系统(1)包括储能模块(10)、直流母线(30)、储能变流模块(40)、第一供电模块(60)、第二供电模块(80)以及电池管理系统(90)。该第一供电模块(60)用于选择储能模块(10)的输出直流电压和直流母线(30)的母线电压中的较大电压作为输入电压，并基于输入电压向第二供电模块(80)输出第一直流电压。第一功率变换模块(70)用于将交流市电(50)或者储能变流模块(40)的输出交流电压转换为第二直流电压，并向第二供电模块(80)输出第二直流电压。第二供电模块(80)用于选择第一直流电压和第二直流电压中的较大电压作为目标电压，并基于目标电压向电池管理系统(90)进行供电。该储能系统(1)能够提高对电池管理系统(90)供电的可靠性，同时降低了储能系统(1)的成本，适用性强。

Description

储能系统及电池管理系统的供电方法
技术领域
本申请涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种储能系统及电池管理系统的供电方法。
背景技术
储能系统可以改善电网的电能质量且有效利用可再生能源，可以广泛应用于电力系统的发电和配电领域。在储能系统中，可将独立的交流市电或者储能变流器(powerconversion system，PCS)作为交流电源，对电池管理系统(battery management system，BMS)进行供电，这时电池管理系统可检测电池以及储能系统的工作状态。
本申请的发明人在研究和实践过程中发现，如图1所示，现有技术中，储能系统通常是通过交流(direct current，AC)/直流(direct current，DC)变换模块对交流市电和/或储能变流器提供的交流电(即交流母线的母线电压)进行整流，用以对储能系统中的电池管理系统进行供电。电池管理系统可以实时监测电池的电压、电流以及电芯温度等信息，同时监控储能系统的环境以确保电池安全和储能系统的使用寿命。然而，在交流电停电时电池管理系统将停止工作，无法检测电池以及储能系统的工作状态。因此，现有技术中，如图1所示，储能系统中配置了不间断电源(uninterruptible power supply，UPS)，由不间断电源作为备用电源，用以在交流电停电时对电池管理系统进行供电，但是不间断电源的成本过高，适用性弱。
发明内容
本申请提供一种储能系统及电池管理系统的供电方法，可提高对电池管理系统供电的可靠性，同时降低了储能系统的成本，适用性强。
第一方面，本申请提供了一种储能系统，该储能系统可包括储能模块、直流母线、储能变流模块、第一供电模块、第二供电模块以及电池管理系统，这里的储能模块中可包括至少一个电池簇(即一个或者多个电池簇)。其中，该第一供电模块的第一输入端连接储能模块的输出端，第一供电模块的第二输入端连接直流母线，第一供电模块的输出端连接第二供电模块的第一输入端，第二供电模块的第二输入端可通过第一功率变换模块连接交流市电或者储能变流模块的输出端，第二供电模块的输出端连接电池管理系统。该第一供电模块可用于选择储能模块的输出直流电压和直流母线的母线电压中的较大电压作为输入电压，并基于输入电压向第二供电模块输出第一直流电压。这里的输入电压可以为储能模块的输出直流电压或者直流母线的母线电压，换言之，可以将储能模块的输出直流电压或者直流母线的母线电压理解为对电池管理系统供电的直流备用电源。由于第一功率变换模块具备AC/DC变换功能，因此第一功率变换模块可用于将交流市电或者储能变流模块的输出交流电压转换为第二直流电压，并向第二供电模块输出第二直流电压。这时，第二供电模块可用于选择第一直流电压和第二直流电压中的较大电压作为目标电压，并基于目标电压向电池管理系统进行供电。这里的目标电压可以为第一直流电压或者第二直流电压，换言之，可以将第一直流电压或者第二直流电压理解为对电池管理系统供电的直流辅助电源(可以简称为直流辅电)。在本申请提供的储能系统中，可将交流市电或者储能变流模块的输出交流电压、储能模块的输出直流电压、或者直流母线的母线电压作为对电池管理系统供电的多路备用电源，提高了对电池管理系统供电的可靠性；另外，可从储能系统中取电对电池管理系统进行供电，降低了储能系统的成本，提高了储能系统的经济性，适用性更强。
结合第一方面，在第一种可能的实施方式中，该第一供电模块中包括第一二极管、第二二极管以及第二功率变换模块。其中，第一二极管的正极作为第一供电模块的第一输入端连接储能模块，第二二极管的正极作为第一供电模块的第二输入端连接直流母线，第一二极管的负极和第二二极管的负极连接第二功率变换模块的输入端，第二功率变换模块的输出端作为第一供电模块的输出端。
结合第一方面第一种可能的实施方式，在第二种可能的实施方式中，在直流母线发生故障或者无法正常工作的情况下，直流母线的母线电压会小于储能模块的输出直流电压，这时可以将储能模块的输出直流电压理解为对电池管理系统供电的直流备用电源。这时，第二功率变换模块可用于在储能模块的输出直流电压大于直流母线的母线电压时，将储能模块的输出直流电压作为输入电压，并将输入电压转换为第一直流电压。在本申请提供的储能系统中，可从储能模块的输出直流电压中取电对电池管理系统进行供电，提高了供电可靠性，且不需要配置不间断电源，降低了储能系统的成本，提高了储能系统的经济性。
结合第一方面第一种可能的实施方式，在第三种可能的实施方式中，在直流母线正常工作的情况下，直流母线的母线电压会大于储能模块的输出直流电压，这时可以将直流母线的母线电压理解为对电池管理系统供电的直流备用电源。这时，第二功率变换模块可用于在储能模块的输出直流电压小于直流母线的母线电压时，将直流母线的母线电压作为输入电压，并将输入电压转换为第一直流电压。在本申请提供的储能系统中，可从直流母线的母线电压中取电对电池管理系统进行供电，提高了供电可靠性，且节省了电池电量；另外不需要配置不间断电源，降低了储能系统的成本，提高了储能系统的经济性。
结合第一方面至第一方面第三种可能的实施方式中任一种，在第四种可能的实施方式中，该第二供电模块中包括第三二极管、第四二极管以及第三功率变换模块，第三二极管的正极作为第二供电模块的第一输入端连接第一供电模块的输出端，第三二极管的负极和第四二极管的负极连接第三功率变换模块的输入端，第四二极管的正极作为第二供电模块的第二输入端连接第一功率变换模块，第三功率变换模块的输出端作为第二供电模块的输出端。
结合第一方面第四种可能的实施方式，在第五种可能的实施方式中，在交流市电或者储能变流模块的输出交流电压掉电或者停电的情况下，第二直流电压会小于第一直流电压，这时可以将第一直流电压理解为对电池管理系统供电的直流辅电。这里的第一直流电压由上述直流母线的母线电压或者储能模块的输出直流电压确定。这时，第三功率变换模块可用于在第一直流电压大于第二直流电压时，将第一直流电压作为目标电压，将目标电压转换为目标直流电压，并基于目标直流电压对电池管理系统进行供电。在本申请提供的储能系统中，可从直流母线的母线电压或者储能模块的输出直流电压中取电对电池管理系统进行供电，提高了供电可靠性；另外不需要配置不间断电源，降低了储能系统的成本，提高了储能系统的经济性。
结合第一方面第四种可能的实施方式，在第六种可能的实施方式中，在交流市电或者储能变流模块的输出交流电压正常供电的情况下，第二直流电压会大于第一直流电压，这时可以将第二直流电压理解为对电池管理系统供电的直流辅电。换言之，可将交流市电或者储能变流模块的输出交流电压作为对电池管理系统供电的交流备用电源。这时，第三功率变换模块可用于在第一直流电压小于第二直流电压时，将第二直流电压作为目标电压，将目标电压转换为目标直流电压，并基于目标直流电压对电池管理系统进行供电。在本申请提供的储能系统中，可从交流市电或者储能变流模块的输出交流电压中取电对电池管理系统进行供电，提高了供电效率，同时节省了直流电，从而提高了储能系统收益；另外不需要配置不间断电源，降低了储能系统的成本，提高了储能系统的经济性。
结合第一方面至第一方面第六种可能的实施方式中任一种，在第七种可能的实施方式中，该第一功率变换模块中包括多个功率变换单元，功率变换单元的数量大于储能系统的供电功率所需求的目标数量(即对第一功率变换模块进行冗余设计)。第一功率变换模块，用于在多个功率变换单元中的目标功率变换单元故障时，基于目标功率变换单元之外的各功率变换单元将交流市电或者储能变流模块的输出交流电压转换为第二直流电压。在本申请提供的储能系统中，可对第一功率变换模块进行冗余设计，在目标功率变换单元发生故障时正常运行其它的功率变换单元，以对电池管理系统进行供电，从而提高了供电可靠性，适用性更强。
结合第一方面至第一方面第七种可能的实施方式中任一种，在第八种可能的实施方式中，电池管理系统包括集装箱监控单元，集装箱监控单元可用于采集储能系统的系统参数或者与储能系统的系统控制器进行数据传输，以监控储能系统的工作状态。这里的系统参数可包括储能系统的温度和湿度、或者其它参数。在本申请提供的储能系统中，在对电池管理系统正常供电之后，可通过集装箱监控单元实时监控储能系统，以确保储能系统的使用寿命。
结合第一方面至第一方面第八种可能的实施方式中任一种，在第九种可能的实施方式中，电池管理系统还包括电池控制单元，储能模块包括至少一个电池簇。该电池控制单元可用于检测各电池簇的电池簇参数，并基于各电池簇的电池簇参数控制各电池簇中的电池包充电或者放电，以均衡各电池簇的电流和电压。这里的电池簇参数可包括荷电状态值、健康状态值、功率状态值以及其它参数。在本申请提供的储能系统中，在对电池管理系统正常供电之后，可通过电池控制单元均衡各电池簇的电流和电压，适用性更强。
结合第一方面至第一方面第九种可能的实施方式中任一种，在第十种可能的实施方式中，电池管理系统还包括多个电池管理单元，储能模块包括至少一个电池簇，一个电池簇中包括多个电池包，一个电池包对应一个电池管理单元，多个电池管理单元中各电池管理单元用于均衡各电池簇中各电池包的电池参数。这里的电池参数可以包括荷电状态值、健康状态值、功率状态值、最大工作电流以及其它参数。在本申请提供的储能系统中，在对电池管理系统正常供电之后，可通过各电池管理单元均衡各电池簇中各电池包的电池参数，适用性更强。
结合第一方面至第一方面第十种可能的实施方式中任一种，在第十一种可能的实施方式中，储能系统中还包括第四功率变换模块，储能模块可通过第四功率变换模块连接直流母线，该第四功率变换模块可用于将储能模块的输出直流电压转换为直流母线所需的母线电压。换言之，第四功率变换模块的输出直流电压与直流母线的母线电压相同，可以将第四功率变换模块的输出直流电压理解为对电池管理系统供电的直流备用电源。在第四功率变换模块正常工作的情况下，直流母线的母线电压会大于储能模块的输出直流电压；反之，在第四功率变换模块发生故障或者无法正常工作的情况下，直流母线的母线电压会小于储能模块的输出直流电压。在本申请提供的储能系统中，可从第四功率变换模块的输出直流电压中取电(即从直流母线的母线电压中取电)，对电池管理系统进行供电，提高了供电可靠性，且节省了电池电量；另外不需要配置不间断电源，降低了储能系统的成本，提高了储能系统的经济性。
结合第一方面至第一方面第十一种可能的实施方式中任一种，在第十二种可能的实施方式中，电池管理系统中的电池控制单元集成在第四功率变换模块中。可选的，电池管理系统中的电池控制单元也可以集成在第四功率变换模块之外，具体可根据实际应用场景确定，在此不作限制。
第二方面，本申请提供了一种电池管理系统的供电方法，该方法适用于储能系统，该储能系统包括储能模块、直流母线、储能变流模块、第一供电模块、第二供电模块以及电池管理系统，第一供电模块的第一输入端连接储能模块，第一供电模块的第二输入端连接直流母线，第一供电模块的输出端连接第二供电模块的第一输入端，第二供电模块的第二输入端通过第一功率变换模块连接交流市电或者储能变流模块，第二供电模块的输出端连接电池管理系统。在该方法中，通过第一供电模块选择储能模块的输出直流电压和直流母线的母线电压中的较大电压作为输入电压，并基于输入电压向第二供电模块输出第一直流电压。通过第一功率变换模块将交流市电或者储能变流模块的输出交流电压转换为第二直流电压，并向第二供电模块输出第二直流电压。通过第二供电模块选择第一直流电压和第二直流电压中的较大电压作为目标电压，并基于目标电压向电池管理系统进行供电。
结合第二方面，在第一种可能的实施方式中，在储能模块的输出直流电压大于直流母线的母线电压时，可通过第一供电模块将储能模块的输出直流电压作为输入电压，将输入电压转换为第一直流电压，并向第二供电模块输出第一直流电压。
结合第二方面，在第二种可能的实施方式中，在储能模块的输出直流电压小于直流母线的母线电压时，可通过第一供电模块将直流母线的母线电压作为输入电压，将输入电压转换为第一直流电压，并向第二供电模块输出第一直流电压。
结合第二方面至第二方面第二种可能的实施方式中任一种，在第三种可能的实施方式中，在第一直流电压大于第二直流电压时，可通过第二供电模块将第一直流电压作为目标电压，将目标电压转换为目标直流电压，并基于目标直流电压对电池管理系统进行供电。
结合第二方面至第二方面第二种可能的实施方式中任一种，在第四种可能的实施方式中，在第一直流电压小于第二直流电压时，可通过第二供电模块将第二直流电压作为目标电压，将目标电压转换为目标直流电压，并基于目标直流电压对电池管理系统进行供电。
结合第二方面至第二方面第四种可能的实施方式中任一种，在第五种可能的实施方式中，上述第一功率变换模块包括多个功率变换单元，功率变换单元的数量大于储能系统的供电功率所需求的目标数量。在多个功率变换单元中的目标功率变换单元故障时，可通过第一功率变换模块基于目标功率变换单元之外的各功率变换单元将交流市电或者储能变流模块的输出交流电压转换为第二直流电压。
在本申请中，可通过多路备用电源对电池管理系统进行供电，提高了对电池管理系统供电的可靠性；另外，从储能系统中取电对电池管理系统进行供电，降低了储能系统的成本，提高了储能系统的经济性，适用性更强。
附图说明
图1是电池管理系统的供电系统结构示意图；
图2是本申请提供的储能系统的应用场景示意图；
图3是本申请提供的储能系统的一结构示意图；
图4是本申请提供的储能系统的另一结构示意图；
图5是本申请提供的储能系统的另一结构示意图；
图6是本申请提供的储能系统的另一结构示意图；
图7是本申请提供的储能系统的又一结构示意图；
图8是本申请提供的电池管理系统的供电方法的流程示意图。
具体实施方式
本申请提供的储能系统适用于光伏发电设备或者风力发电设备等多种类型的发电设备，以及不同类型的用电设备(如电网、家用设备或者工业和商业用电设备)，可应用于汽车领域或者微电网领域等。本申请提供的储能系统适用于不同类型的储能单元的储能，这里，不同类型的储能单元中的元器件可以包括锂离子电池、铅酸电池(或称铅酸蓄电池)，以及超级电容(又名电化学电容)等，本申请对储能单元中元器件的具体类型不做具体限定。为方便描述，本申请将以电池为例对本申请提供的储能系统进行说明。
本申请提供的储能系统可包括储能模块、直流母线、储能变流模块、第一供电模块、第二供电模块以及电池管理系统。其中，该第一供电模块的第一输入端连接储能模块的输出端，第一供电模块的第二输入端连接直流母线，第一供电模块的输出端连接第二供电模块的第一输入端，第二供电模块的第二输入端可通过第一功率变换模块连接交流市电或者储能变流模块的输出端，第二供电模块的输出端连接电池管理系统。该第一供电模块可选择储能模块的输出直流电压和直流母线的母线电压中的较大电压作为输入电压，并基于输入电压向第二供电模块输出第一直流电压。第一功率变换模块可将交流市电或者储能变流模块的输出交流电压转换为第二直流电压，并向第二供电模块输出第二直流电压。这时，第二供电模块可选择第一直流电压和第二直流电压中的较大电压作为目标电压，并基于目标电压向电池管理系统进行供电。在本申请提供的储能系统中，可通过多路备用电源对电池管理系统进行供电，提高了对电池管理系统供电的可靠性；另外，可从储能系统中取电对电池管理系统进行供电，降低了储能系统的成本，提高了储能系统的经济性，适用性更强。本申请提供的储能系统可适配不同的应用场景，比如，光伏发电场景、风力发电场景、或者用电设备供电场景，下面将以用电设备供电场景为例进行说明，以下不再赘述。
请一并参见图2，图2是本申请提供的储能系统的应用场景示意图。如图2所示，储能系统(如储能系统1)中可包括供电器件、DC/AC变换器以及电池管理系统。这里的供电器件中可包括至少一个电池簇和DC/DC变换器，且各电池簇并联，一个电池簇可由多个电池组串联组成。该电池组可以为一个电池包，一个电池包可由一个或者多个电池单元(电池单元的电压通常在2.5V到4.2V之间)串并联组成，形成最小的能量存储和管理单元。储能系统1对电网(如电网2)或者负载(如家用设备3)供电的过程中，电池管理系统可由交流市电或者DC/AC变换器的输出电压供电以正常开启工作，供电器件中的至少一个电池簇可向DC/DC变换器提供直流电压，DC/DC变换器对直流电压进行功率变换后向DC/AC变换器输出直流电压，即供电器件可向DC/AC变换器输出直流电压。此时，DC/AC变换器可对供电器件输入的直流电压进行功率变换得到交流电压，并向电网2或者家用设备3输出交流电压，以对电网2和家用设备3进行供电。在交流市电或者DC/AC变换器的输出电压无法对电池管理系统进行供电的情况下，电池管理系统可由储能系统1内部供电，以使电池管理系统正常开启工作。例如，电池管理系统由至少一个电池簇的输出电压、或者DC/DC变换器的输出电压进行供电。这时，电池管理系统可实时监测电池的电压、电流以及电芯温度等信息，还可以监控储能系统1的工作环境以确保电池安全和储能系统1的使用寿命，从而使储能系统1更好地对负载或者电网进行供电。
下面将结合图3至图7对本申请提供的储能系统及其工作原理进行示例说明。
参见图3，图3是本申请提供的储能系统的一结构示意图。如图3所示，储能系统1中可包括储能模块10、第四功率变换模块20、直流母线30、储能变流模块40、交流市电50、第一供电模块60、第一功率变换模块70、第二供电模块80以及电池管理系统90。这里的储能系统1可以集成在一个集装箱内，交流市电50可以指具有正弦波形的交流电，如交流电网提供的交流电。其中，该第一供电模块60的第一输入端连接储能模块10的输出端和第四功率变换模块20的输入端，第一供电模块60的第二输入端连接直流母线30和第四功率变换模块20的输出端，第一供电模块60的输出端连接第二供电模块80的第一输入端，第二供电模块80的第二输入端可通过第一功率变换模块70连接交流市电50或者储能变流模块40的输出端，第二供电模块80的输出端连接电池管理系统90。可以理解，第二供电模块80的第二输入端可连接第一功率变换模块70的输出端，第一功率变换模块70的输入端连接交流市电50或者储能变流模块40的输出端。本申请可以将储能系统中具有交流AC/直流DC变换功能的一个或者多个功能模块统称为第一功率变换模块，本申请也可以将与储能模块并联，且具有直流DC/直流DC变换功能的一个或者多个功能模块统称为第四功率变换模块。
在一些可行的实施方式中，该第一供电模块60可选择储能模块10的输出直流电压和直流母线30的母线电压中的较大电压作为输入电压，并基于输入电压向第二供电模块80输出第一直流电压。这里的直流母线30的母线电压也可以理解为第四功率变换模块20的输出直流电压。第一功率变换模块70可将交流市电50或者储能变流模块40的输出交流电压转换(即整流)为第二直流电压，并向第二供电模块80输出第二直流电压。这时，第二供电模块80可选择第一直流电压和第二直流电压中的较大电压作为目标电压，并基于目标电压向电池管理系统90进行供电。在对电池管理系统90进行供电之后，电池管理系统90可实时监测储能模块10中电池的电压、电流以及电芯温度等信息，还可以监控储能系统1的工作环境以确保电池安全和储能系统1的使用寿命，从而可以使储能系统1更好的对负载进行供电，提高了储能系统1的供电效率。
在一些可行的实施方式中，请参见图4，图4是本申请提供的储能系统的另一结构示意图。如图4所示，如图3所示的储能模块10通过断路器S1连接第四功率变换模块20，第四功率变换模块20可通过直流母线30和断路器S2连接储能变流模块40的输入端，储能变流模块40的输出端和交流市电40可通过断路器S3连接第一功率变换模块70的输入端。其中，第四功率变换模块20可以为DC/DC变换模块，储能变流模块40可以为DC/AC变换模块，第一功率变换模块70可以为AC/DC变换模块。该第四功率变换模块40可将储能模块10的输出直流电压转换为直流母线30所需的母线电压，换言之，第四功率变换模块40的输出直流电压与直流母线30的母线电压相同。这里的断路器可以指能够闭合、承载和关断正常回路条件下的电流，并能在规定的时间内闭合、承载和关断异常回路条件下的电流的开关装置。在对电池管理系统90正常供电的过程中，储能模块10、第四功率变换模块20、以及交流市电50或者储能变流模块40均正常工作，断路器S1、断路器S2以及断路器S3均闭合；反之，在储能模块10发生故障时断路器S1会自动关断，在第四功率变换模块20发生故障时断路器S2会自动关断，在交流市电50或者储能变流模块40发生故障或者停电时断路器S3会自动关断，以保护储能系统。
在一些可行的实施方式中，如图4所示，如图3所示的第一供电模块60中可包括第一二极管D1、第二二极管D2以及第二功率变换模块600，第一二极管D1的正极作为第一供电模块60的第一输入端连接储能模块10和第四功率变换模块20的输入端，第二二极管D2的正极作为第一供电模块60的第二输入端连接直流母线30和第四功率变换模块20的输出端，第一二极管D1的负极和第二二极管D2的负极连接第二功率变换模块600的输入端，第二功率变换模块600的输出端作为第一供电模块60的输出端。本申请可以将第一供电模块中具有直流DC/直流DC变换功能(即整流功能)或者直流升压功能的一个或者多个功能模块统称为第二功率变换模块，如第二功率变换模块600可以为DC/DC变换模块。
在一些可行的实施方式中，该第四功率变换模块40可将储能模块10的输出直流电压转换为直流母线30所需的母线电压，换言之，第四功率变换模块40的输出直流电压与直流母线30的母线电压相同。在第四功率变换模块20发生故障或者无法正常工作的情况下，直流母线30的母线电压会小于储能模块10的输出直流电压，此时可以将储能模块10的输出直流电压理解为对电池管理系统90供电的直流备用电源。在直流母线30的母线电压小于储能模块10的输出直流电压时，第一二极管D1导通，第二二极管D2截止，从而通过第一二极管D1和第二二极管D2进行对顶选择，以向第二功率变换模块600输出储能模块10的输出直流电压。这时，第二功率变换模块600可将储能模块10的输出直流电压作为输入电压，将输入电压转换为第一直流电压，并向第二供电模块80输出第一直流电压。
在一些可行的实施方式中，在第四功率变换模块20正常工作的情况下，直流母线30的母线电压会大于储能模块10的输出直流电压，这时可以将直流母线30的母线电压理解为对电池管理系统90供电的直流备用电源，换言之，将第四功率变换模块20的输出直流电压理解为对电池管理系统90供电的直流备用电源。在直流母线30的母线电压大于储能模块10的输出直流电压时，第一二极管D1截止，第二二极管D2导通，从而通过第一二极管D1和第二二极管D2进行对顶选择，以向第二功率变换模块600输出直流母线30的母线电压。这时，第二功率变换模块600可将直流母线30的母线电压作为输入电压，将输入电压转换为第一直流电压，并向第二供电模块80输出第一直流电压。
在一些可行的实施方式中，请参见图5，图5是本申请提供的储能系统的另一结构示意图。如图5所示，如图4所示的第一功率变换模块70中包括多个功率变换单元(如功率变换单元700a至功率变换单元700n)，且功率变换单元的数量大于储能系统1的供电功率所需求的目标数量，功率变换单元可以为AC/DC变换单元。其中，目标数量可以由储能系统1的负载所需的供电功率和单个功率变换单元的供电功率之间的比值确定，如目标数量可以为该比值上取整后得到的数值。可以理解，第一功率变换模块70中功率变换单元的数量比目标数量至少大1，换言之，第一功率变换模块70在目标数量的基础上多配置至少一个功率变换单元，以实现对第一功率变换模块70的冗余设计。第一功率变换模块70可在多个功率变换单元中的目标功率变换单元故障时，基于目标功率变换单元之外的各功率变换单元将交流市电50或者储能变流模块40的输出交流电压转换为第二直流电压。本申请可以将第一功率变换模块中出现故障的功率变换单元统称为目标功率变换单元。
为方便描述，下面将以功率变换单元700a至功率变换单元700n为例进行说明。假设第一功率变换模块70在目标数量的基础上多配置一个功率变换单元(如功率变换单元700n)，在功率变换单元700a至功率变换单元700n中的目标功率变换单元(如功率变换单元700a)故障时，第一功率变换模块70可基于功率变换单元700b至功率变换单元700n将交流市电50或者储能变流模块40的输出交流电压转换为第二直流电压，并向第二供电模块80输出第二直流电压。由此可见，对第一功率变换模块进行冗余设计，可在目标功率变换单元发生故障时正常运行其它的功率变换单元对电池管理系统进行供电，从而提高了供电可靠性，适用性更强。
在一些可行的实施方式中，请参见图6，图6是本申请提供的储能系统的另一结构示意图。如图6所示，如图5所示的第二供电模块80中包括第三二极管D3、第四二极管D4以及第三功率变换模块800，第三二极管D3的正极作为第二供电模块80的第一输入端连接第一供电模块60的输出端，第三二极管D3的负极和第四二极管D4的负极连接第三功率变换模块800的输入端，第四二极管D4的正极作为第二供电模块80的第二输入端连接第一功率变换模块70的输出端，第三功率变换模块800的输出端作为第二供电模块80的输出端。本申请可以将第二供电模块中具有直流DC/直流DC变换功能(即整流功能)或者直流升压功能的一个或者多个功能模块统称为第三功率变换模块，如第三功率变换模块800可以为DC/DC变换模块，该第三功率变换模块800可包括至少一个DC/DC变换单元(即一个或者多个DC/DC变换单元)。
在一些可行的实施方式中，在交流市电50或者储能变流模块40的输出交流电压掉电或者停电的情况下，第一功率变换模块70输出的第二直流电压会小于第一供电模块60输出的第一直流电压，这时可以将第一直流电压理解为对电池管理系统90供电的直流辅电(即电池管理系统90可用的直流辅电)。在第二直流电压小于第一直流电压时，第三二极管D3导通，第四二极管D4截止，从而通过第三二极管D3和第四二极管D4进行对顶选择，以向第三功率变换模块800输出第一直流电压。这时，第三功率变换模块800可将第一直流电压作为目标电压，将目标电压转换为目标直流电压，并基于目标直流电压对电池管理系统90进行供电。
在一些可行的实施方式中，在交流市电50或者储能变流模块40的输出交流电压正常供电的情况下，第一功率变换模块70输出的第二直流电压会大于第一供电模块60输出的第一直流电压，这时可以将第二直流电压理解为对电池管理系统90供电的直流辅电(即电池管理系统90可用的直流辅电)。换言之，可将交流市电50或者储能变流模块40的输出交流电压作为对电池管理系统90供电的交流备用电源。在第二直流电压大于第一直流电压时，第三二极管D3截止，第四二极管D4导通，从而通过第三二极管D3和第四二极管D4进行对顶选择，以向第三功率变换模块800输出第二直流电压。这时，第三功率变换模块800可将第二直流电压作为目标电压，将目标电压转换为目标直流电压，并基于目标直流电压对电池管理系统进行供电。
在一些可行的实施方式中，在储能模块10、第四功率变换模块20、以及交流市电50或者储能变流模块40均正常工作的情况下，交流市电50或者储能变流模块40的输出交流电压作为交流备用电源对电池管理系统90供电的优先级、大于第四功率变换模块20的输出直流电压(即直流母线30的母线电压)作为直流备用电源对电池管理系统90供电的优先级；第四功率变换模块20的输出直流电压作为直流备用电源对电池管理系统90供电的优先级、大于储能模块10的输出直流电压作为直流备用电源对电池管理系统90供电的优先级。由此可见，通过多路备用电源对电池管理系统进行供电，可提高供电可靠性，同时也降低了储能系统的成本。可选的，在储能模块10、第四功率变换模块20、以及交流市电50或者储能变流模块40均无法对电池管理系统90进行供电的情况下，也可以在储能系统1中配置不间断电源，以对电池管理系统90进行供电。
在一些可行的实施方式中，电池管理系统90中包括集装箱监控单元(containermonitoring unit，CMU)、电池控制单元(battery control unit，BCU)、以及多个电池管理单元(battery management unit，BMU)中的多种组合方式，具体可根据实际应用场景确定，在此不作限制。请一并参见图7，图7是本申请提供的储能系统的又一结构示意图。如图7所示，如图6所示的电池管理系统90可以为分布式电池管理系统，具有三层结构，根据结构等级的高低可分为集装箱监控单元901、电池控制单元902、以及多个电池管理单元(如电池管理单元903a至电池管理单元903m)。其中，该电池控制单元902可集成在第四功率变换模块20中，或者电池控制单元902也可以集成在第四功率变换模块20之外，具体可根据实际应用场景确定，在此不作限制。电池管理单元903a至电池管理单元903m中的一个电池管理单元可连接储能模块10中的一个电池包，即一个电池包对应一个电池管理单元。如图7所示，为了满足集装箱监控单元901、电池控制单元902、以及电池管理单元903a至电池管理单元903m的不同功率需求，第三功率变换模块800中可包括3个DC/DC变换单元(如DC/DC变换单元8001至DC/DC变换单元8003)，这里的3个DC/DC变换单元可分别连接集装箱监控单元901、电池控制单元902、以及电池管理单元903a至电池管理单元903m以对其进行供电。例如，DC/DC变换单元8001可基于装箱监控单元901的功率需求对装箱监控单元901进行供电；DC/DC变换单元8002可基于电池控制单元902的功率需求对电池控制单元902进行供电；DC/DC变换单元8003可基于电池管理单元903a至电池管理单元903m的功率需求，对电池管理单元903a至电池管理单元903m进行供电。
在一些可行的实施方式中，在通过DC/DC变换单元8001对集装箱监控单元901供电之后，集装箱监控单元901可实时采集储能系统1的系统参数或者与储能系统1的系统控制器进行数据传输(如接收储能系统1的系统控制器的不同调度指令)，以实时监控储能系统1的工作状态。这里的系统参数可包括储能系统1的温度和湿度、或者其它参数。在检测到储能系统1的工作状态异常之后，集装箱监控单元901可向储能系统1的系统控制器发送告警信息，以提示用户及时对储能系统1进行维护。
在一些可行的实施方式中，在储能系统10中包括多个电池簇的情况下，在通过DC/DC变换单元8002对电池控制单元902供电之后，电池控制单元902可检测各电池簇的电池簇参数，并基于各电池簇的电池簇参数控制各电池簇中的电池包充电或者放电，以均衡各电池簇的电流和电压。这里的电池簇参数可包括荷电状态值(state of charge，SOC)、健康状态值(state of health，SOH)、功率状态值(state of power，SOP)以及其它参数。在通过DC/DC变换单元8003对电池管理单元903a至电池管理单元903m进行供电之后，电池管理单元903a至电池管理单元903m中各电池管理单元可均衡各电池簇中各电池包的电池参数，这里的电池参数可以包括荷电状态值、健康状态值、功率状态值、最大工作电流以及其它参数。由此可见，在通过交流市电50或者储能变流模块40的输出交流电压、第四功率变换模块20的输出直流电压(即直流母线30的母线电压)、或者储能模块10的输出直流电压对电池管理系统90供电之后，电池管理系统90可实时监测储能模块10中电池的电压、电流以及电芯温度等信息，还可以监控储能系统1的工作状态以确保电池安全和储能系统1的使用寿命，从而可以使储能系统1更好的对负载进行供电，提高了储能系统1的供电效率，适用性更强。
参见图8，图8是本申请提供的电池管理系统的供电方法的流程示意图。该方法适用于储能系统(如上述图3至图7所提供的储能系统)，该储能系统包括储能模块、直流母线、储能变流模块、第一供电模块、第二供电模块以及电池管理系统，第一供电模块的第一输入端连接储能模块，第一供电模块的第二输入端连接直流母线，第一供电模块的输出端连接第二供电模块的第一输入端，第二供电模块的第二输入端通过第一功率变换模块连接交流市电或者储能变流模块，第二供电模块的输出端连接电池管理系统。如图8所示，该方法包括以下步骤S101至步骤S103：
步骤S101，通过第一供电模块选择储能模块的输出直流电压和直流母线的母线电压中的较大电压作为输入电压，并基于输入电压向第二供电模块输出第一直流电压。
在一些可行的实施方式中，在储能模块的输出直流电压大于直流母线的母线电压时，可通过第一供电模块将储能模块的输出直流电压作为输入电压，将输入电压转换为第一直流电压，并向第二供电模块输出第一直流电压。反之，在储能模块的输出直流电压小于直流母线的母线电压时，可通过第一供电模块将直流母线的母线电压作为输入电压，将输入电压转换为第一直流电压，并向第二供电模块输出第一直流电压。
步骤S102，通过第一功率变换模块将交流市电或者储能变流模块的输出交流电压转换为第二直流电压，并向第二供电模块输出第二直流电压。
在一些可行的实施方式中，上述第一功率变换模块中包括多个功率变换单元，功率变换单元的数量大于储能系统的供电功率所需求的目标数量。在多个功率变换单元中的目标功率变换单元故障时，可通过第一功率变换模块基于目标功率变换单元之外的各功率变换单元将交流市电或者储能变流模块的输出交流电压转换为第二直流电压，并向第二供电模块输出第二直流电压。
步骤S103，通过第二供电模块选择第一直流电压和第二直流电压中的较大电压作为目标电压，并基于目标电压向电池管理系统进行供电。
在一些可行的实施方式中，在第一直流电压大于第二直流电压时，可通过第二供电模块将第一直流电压作为目标电压，将目标电压转换为目标直流电压，并基于目标直流电压对电池管理系统进行供电。反之，在第一直流电压小于第二直流电压时，可通过第二供电模块将第二直流电压作为目标电压，将目标电压转换为目标直流电压，并基于目标直流电压对电池管理系统进行供电。
具体实现中，本申请提供的电池管理系统的供电方法中的更多操作可参见图3至图7所示的储能系统及其工作原理中第一供电模块、第一功率变换模块以及第二供电模块所执行的实现方式，在此不再赘述。
在本申请中，可通过多路备用电源对电池管理系统进行供电，提高了对电池管理系统供电的可靠性；另外，从储能系统中取电对电池管理系统进行供电，降低了储能系统的成本，提高了储能系统的经济性，适用性更强。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (19)

1.一种储能系统，其特征在于，所述储能系统包括储能模块、直流母线、储能变流模块、第一供电模块、第二供电模块以及电池管理系统，所述第一供电模块的第一输入端连接所述储能模块，所述第一供电模块的第二输入端连接所述直流母线，所述第一供电模块的输出端连接所述第二供电模块的第一输入端，所述第二供电模块的第二输入端通过第一功率变换模块连接交流市电或者所述储能变流模块，所述第二供电模块的输出端连接所述电池管理系统；
所述第一供电模块用于选择所述储能模块的输出直流电压和所述直流母线的母线电压中的较大电压作为输入电压，并基于所述输入电压向所述第二供电模块输出第一直流电压；
所述第一功率变换模块用于将所述交流市电或者所述储能变流模块的输出交流电压转换为第二直流电压，并向所述第二供电模块输出所述第二直流电压；
所述第二供电模块用于选择所述第一直流电压和所述第二直流电压中的较大电压作为目标电压，并基于所述目标电压向所述电池管理系统进行供电。
2.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于，所述第一供电模块包括第一二极管、第二二极管以及第二功率变换模块，所述第一二极管的正极作为所述第一供电模块的第一输入端连接所述储能模块，所述第二二极管的正极作为所述第一供电模块的第二输入端连接所述直流母线，所述第一二极管的负极和所述第二二极管的负极连接所述第二功率变换模块的输入端，所述第二功率变换模块的输出端作为所述第一供电模块的输出端。
3.根据权利要求2所述的储能系统，其特征在于，所述第二功率变换模块用于在所述储能模块的输出直流电压大于所述直流母线的母线电压时，将所述储能模块的输出直流电压作为输入电压，并将所述输入电压转换为所述第一直流电压。
4.根据权利要求2所述的储能系统，其特征在于，所述第二功率变换模块用于在所述储能模块的输出直流电压小于所述直流母线的母线电压时，将所述直流母线的母线电压作为输入电压，并将所述输入电压转换为所述第一直流电压。
5.根据权利要求1-4任一项所述的储能系统，其特征在于，所述第二供电模块包括第三二极管、第四二极管以及第三功率变换模块，所述第三二极管的正极作为所述第二供电模块的第一输入端连接所述第一供电模块的输出端，所述第三二极管的负极和所述第四二极管的负极连接所述第三功率变换模块的输入端，所述第四二极管的正极作为所述第二供电模块的第二输入端连接所述第一功率变换模块，所述第三功率变换模块的输出端作为所述第二供电模块的输出端。
6.根据权利要求5所述的储能系统，其特征在于，所述第三功率变换模块用于在所述第一直流电压大于所述第二直流电压时，将所述第一直流电压作为目标电压，将所述目标电压转换为目标直流电压，并基于所述目标直流电压对所述电池管理系统进行供电。
7.根据权利要求5所述的储能系统，其特征在于，所述第三功率变换模块用于在所述第一直流电压小于所述第二直流电压时，将所述第二直流电压作为目标电压，将所述目标电压转换为目标直流电压，并基于所述目标直流电压对所述电池管理系统进行供电。
8.根据权利要求1-7任一项所述的储能系统，其特征在于，所述第一功率变换模块包括多个功率变换单元，所述功率变换单元的数量大于所述储能系统的供电功率所需求的目标数量；
所述第一功率变换模块，用于在所述多个功率变换单元中的目标功率变换单元故障时，基于所述目标功率变换单元之外的各功率变换单元将所述交流市电或者所述储能变流模块的输出交流电压转换为所述第二直流电压。
9.根据权利要求1-8任一项所述的储能系统，其特征在于，所述电池管理系统包括集装箱监控单元；
所述集装箱监控单元用于采集所述储能系统的系统参数或者与所述储能系统的系统控制器进行数据传输，以监控所述储能系统的工作状态；
其中，所述系统参数包括所述储能系统的温度和湿度。
10.根据权利要求1-9任一项所述的储能系统，其特征在于，所述电池管理系统还包括电池控制单元，所述储能模块包括至少一个电池簇；
所述电池控制单元用于检测各电池簇的电池簇参数，并基于所述各电池簇的电池簇参数控制所述各电池簇中的电池包充电或者放电，以均衡所述各电池簇的电流和电压；
其中，所述电池簇参数包括荷电状态值、健康状态值以及功率状态值。
11.根据权利要求1-10任一项所述的储能系统，其特征在于，所述电池管理系统还包括多个电池管理单元，所述储能模块包括至少一个电池簇，一个所述电池簇中包括多个电池包，一个所述电池包对应一个所述电池管理单元；
所述多个电池管理单元中各电池管理单元用于均衡各电池簇中各电池包的电池参数。
12.根据权利要求1-11任一项所述的储能系统，其特征在于，所述储能系统还包括第四功率变换模块，所述储能模块通过所述第四功率变换模块连接所述直流母线；
所述第四功率变换模块用于将所述储能模块的输出直流电压转换为所述直流母线所需的母线电压。
13.根据权利要求12所述的储能系统，其特征在于，所述电池管理系统中的电池控制单元集成在所述第四功率变换模块中。
14.一种电池管理系统的供电方法，其特征在于，所述方法适用于储能系统，所述储能系统包括储能模块、直流母线、储能变流模块、第一供电模块、第二供电模块以及电池管理系统，所述第一供电模块的第一输入端连接所述储能模块，所述第一供电模块的第二输入端连接所述直流母线，所述第一供电模块的输出端连接所述第二供电模块的第一输入端，所述第二供电模块的第二输入端通过第一功率变换模块连接交流市电或者所述储能变流模块，所述第二供电模块的输出端连接所述电池管理系统；
所述方法包括：
通过所述第一供电模块选择所述储能模块的输出直流电压和所述直流母线的母线电压中的较大电压作为输入电压，并基于所述输入电压向所述第二供电模块输出第一直流电压；
通过所述第一功率变换模块将所述交流市电或者所述储能变流模块的输出交流电压转换为第二直流电压，并向所述第二供电模块输出所述第二直流电压；
通过所述第二供电模块选择所述第一直流电压和所述第二直流电压中的较大电压作为目标电压，并基于所述目标电压向所述电池管理系统进行供电。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述通过所述第一供电模块选择所述储能模块的输出直流电压和所述直流母线的母线电压中的较大电压作为输入电压，并基于所述输入电压向所述第二供电模块输出第一直流电压，包括：
在所述储能模块的输出直流电压大于所述直流母线的母线电压时，通过所述第一供电模块将所述储能模块的输出直流电压作为输入电压，将所述输入电压转换为第一直流电压，并向所述第二供电模块输出所述第一直流电压。
16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述通过所述第一供电模块选择所述储能模块的输出直流电压和所述直流母线的母线电压中的较大电压作为输入电压，并基于所述输入电压向所述第二供电模块输出第一直流电压，包括：
在所述储能模块的输出直流电压小于所述直流母线的母线电压时，通过所述第一供电模块将所述直流母线的母线电压作为输入电压，将所述输入电压转换为第一直流电压，并向所述第二供电模块输出所述第一直流电压。
17.根据权利要求14-16任一项所述的方法，其特征在于，所述通过所述第二供电模块选择所述第一直流电压和所述第二直流电压中的较大电压作为目标电压，并基于所述目标电压向所述电池管理系统进行供电，包括：
在所述第一直流电压大于所述第二直流电压时，通过所述第二供电模块将所述第一直流电压作为目标电压，将所述目标电压转换为目标直流电压，并基于所述目标直流电压对所述电池管理系统进行供电。
18.根据权利要求14-16任一项所述的方法，其特征在于，所述通过所述第二供电模块选择所述第一直流电压和所述第二直流电压中的较大电压作为目标电压，并基于所述目标电压向所述电池管理系统进行供电，包括：
在所述第一直流电压小于所述第二直流电压时，通过所述第二供电模块将所述第二直流电压作为目标电压，将所述目标电压转换为目标直流电压，并基于所述目标直流电压对所述电池管理系统进行供电。
19.根据权利要求14-18任一项所述的方法，其特征在于，所述第一功率变换模块包括多个功率变换单元，所述功率变换单元的数量大于所述储能系统的供电功率所需求的目标数量；
所述通过所述第一功率变换模块将所述交流市电或者所述储能变流模块的输出交流电压转换为第二直流电压，包括：
在所述多个功率变换单元中的目标功率变换单元故障时，通过所述第一功率变换模块基于所述目标功率变换单元之外的各功率变换单元将所述交流市电或者所述储能变流模块的输出交流电压转换为第二直流电压。
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