CN114583779A - 一种电池储能系统环流阻断电路及控制方法 - Google Patents

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徐德鸿
龙海鸿
徐睿杰
陈敏
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Zhejiang Kangxiu Energy Technology Co ltd
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Abstract

本发明公开一种电池储能系统环流阻断电路及控制方法，包括在电池储能系统中每个电池簇上串联一个环流阻断电路，该环流阻断电路由一个开关和一个二极管并联构成，二极管的阳极与电池簇正极连接，其中的开关采用逻辑控制方法控制通断。本发明在电池储能系统处于“放电”状态和“等待”状态时，利用每个阳极与电池簇正极相连的串联二极管阻断电池簇之间的环流，在电池储能系统处于“充电”状态时，利用与二极管并联的开关闭合实现电池簇充电，本发明有效的提升了电池储能系统的效率、电池寿命和安全性。

Description

一种电池储能系统环流阻断电路及控制方法
技术领域
本发明涉及电池储能系统领域，尤其涉及一种电池储能系统环流阻断电路和控制方法。
背景技术
对于电池储能系统，为了满足高压大容量的系统需求，通常需要多个电池单体进行串联形成一定电压的电池簇，再将多个电池簇并联得到大容量的电池储能系统。由于每个电池单体的参数无法做到完全一致，不同的电池簇具有不一样的伏安特性，电池储能系统在不同的系统工作状态下，可能出现某些电池簇处于充电状态，而某些电池簇处于放电状态，从而在不同的电池簇之间形成环流。环流会造成电池储能系统能量损失，影响电池寿命，部分电池簇长时间处于环流充电状态可能会出现热失控问题，造成严重的安全隐患。特别是在电池储能系统处于充电完成后不对外放电的“等待”状态情况下，电池储能系统最容易发生安全事故，所以电池储能系统的环流阻断非常重要。
发明内容
本发明的目的是提供一种电池储能系统在处于“放电”状态和“等待”状态时，阻断电池簇之间环流的电路和控制方法。
本发明内容的一个方面，提供一种电池储能系统环流阻断电路，如图1所示，包括电池储能系统每一个电池簇串联的环流阻断电路，电池储能系统有n个电池簇，每个电池簇串联的环流阻断电路的电路结构完全相同；每一个环流阻断电路均由一个二极管和一个开关并联组成，其中：电池簇1的环流阻断电路由开关K1和二极管D1并联组成，二极管D1的阳极与电池簇1的正极连接，电池簇2的环流阻断电路由开关K2和二极管D2并联组成，二极管D2的阳极与电池簇2 的正极连接，电池簇n的环流阻断电路由开关Kn和二极管Dn并联组成，二极管Dn的阳极与电池簇n的正极连接，二极管D1～Dn共阴极连接后与储能系统的输出端相连；开关K1～Kn可以是机械式开关如继电器、接触器、断路器等，也可以是电力电子器件如MOSFET、IGBT、 IGO、IGCT、SCR等，也可以是机械式开关和电力电子器件组合。
本发明内容的另一个方面，提供一种电池储能系统环流阻断电路控制方法，如图1所示，包括一个“或非”逻辑门、一个“与”逻辑门、一个开关信号执行模块；“或非”逻辑门的输入端，一个连接“放电状态”信号电平，另一个连接“等待状态”信号电平，“或非”逻辑门的输出端连接“与”逻辑门的一个输入端；“与”逻辑门的另一个输入端连接“充电状态”信号电平，“与”逻辑门的输出端，连接开关信号执行模块；开关信号执行模块根据输入端信号执行控制电池簇的环流阻断电路开关K1～Kn的同步断开和闭合。
所述环流阻断电路控制方法也可用微处理器单元程序实现，如采用PLC、DSP、单片机等的微处理器单元进行控制逻辑的程序实现，再通过开关信号执行模块控制每个电池簇的环流阻断电路开关 K1～Kn的断开和闭合。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
采用本发明的电池储能系统环流阻断电路和控制方法，能在只知道电池储能系统的系统工作状态的情况下，对电池储能系统的在对外释放能量的“放电”状态和不对外进行能量交换的“等待”状态的所有电池簇进行整体环流阻断，不需要额外的检测每个电池簇的电压、电流和工作状态，控制实现简单。消除了每个电池簇的环流，提升了电池储能系统的效率、寿命和安全性。
附图表说明
图1为电池储能系统环流阻断电路和控制方法逻辑控制电路。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
参照图1，电池储能系统环流阻断电路，包括电池储能系统每一个电池簇串联的环流阻断电路，电池储能系统有n个电池簇，每个电池簇串联的环流阻断电路的电路结构完全相同；每一个环流阻断电路均由一个二极管和一个开关并联组成，其中：电池簇1的环流阻断电路由开关K1和二极管D1并联组成，二极管D1的阳极与电池簇1的正极连接，电池簇2的环流阻断电路由开关K2和二极管D2并联组成，二极管D2的阳极与电池簇2的正极连接，电池簇n的环流阻断电路由开关Kn和二极管Dn并联组成，二极管Dn的阳极与电池簇n的正极连接，二极管D1～Dn共阴极连接后与储能系统的输出端相连；开关K1-Kn可以是机械式开关如继电器、接触器、断路器等，也可以是电力电子器件如MOSFET、IGBT、IGO、IGCT、SCR等，也可以是机械式开关和电力电子器件组合。
参照图1，电池储能系统环流阻断电路控制方法，包括一个“或非”逻辑门、一个“与”逻辑门、一个开关信号执行模块；“或非”逻辑门的输入端，一个连接“放电状态”信号电平，另一个连接“等待状态”信号电平，“或非”逻辑门的输出端连接“与”逻辑门的一个输入端；“与”逻辑门的另一输入端连接“充电状态”信号电平，“与”逻辑门的输出端，连接开关信号执行模块；开关信号执行模块根据输入端信号执行控制电池簇的环流阻断电路开关K1～Kn的断开和闭合，开关信号执行模块可以根据开关K1-Kn的具体实现方式进行确定，比如：开关K1-Kn采用机械式开关接触器时，则开关信号执行模块可以采用通过逻辑器件输出控制继电器的开断来实现接触器的线圈电路的通断，采用弱电控制强电方式实现接触器主触头的通断；开关K1-Kn采用电力电子器件时，则开关信号执行模块可以采用相应电力电子器件的驱动电路。
所述环流阻断电路控制方法也可用微处理器单元程序实现，如采用PLC、DSP、单片机等的微处理器单元进行控制逻辑的程序实现，再通过开关信号执行模块控制每个电池簇的环流阻断电路开关 K1～Kn的断开和闭合。
具体实施分析如下：
如图1所示，电池储能系统的n个电池簇分别串联环流阻断电路后并联输出，通过DC/DC变换器和DC/AC变换器(或者DC/AC变换器)后接入电网系统。每个环流阻断电路中开关K1～Kn的断开和闭合由环路阻断电路控制方法控制实现。
当电池储能系统处于向电网释放能量的“放电”状态时，环流阻断电路的控制电路中放电状态输入信号为高电平，其他状态下为低电平；当电池储能系统处于向电网吸收能量的“充电”时状态，环流阻断电路的控制电路中充电状态输入信号为高电平，其他状态下为低电平；当电池储能系统处于和电网没有能量交换的“等待”时状态，环流阻断电路的控制电路中等待状态输入信号为高电平，其他状态下为低电平；开关信号执行模块输入为高电平时，闭合开关K1～Kn，开关信号执行模块输入为低电平时，断开开关K1～Kn。
根据图1的环流阻断电路控制方法，电池储能系统在三种系统工作状态下，环流阻断电路控制方法的逻辑电路输出结果可以列出表1 的真值表。当电池储能系统处于“放电”状态时，环流阻断电路中开关K1～Kn断开，此时二极管D1～Dn分别阻断对电池簇1～电池簇n的充电环流；当电池储能系统处于“等待”状态时，环流阻断电路中开关K1～Kn断开，此时二极管D1～Dn分别阻断对电池簇1～电池簇n的充电环流；当电池储能系统处于“充电”状态时，环流阻断电路中开关K1～Kn闭合，此时二极管D1～Dn反向截止，电网能量通过闭合状态的开关K1～Kn分别对电池簇1～电池簇n进行充电。
表1系统工作状态下环流阻断电路开关的工作状态真值表
Figure RE-GDA0003602877640000051
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的修改、同等替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种电池储能系统环流阻断电路，其特征在于：在所述电池储能系统中，每个电池簇上串联一个环流阻断电路构成一个单元；每个单元中，环流阻断电路均由一个二极管和一个开关并联组成，且其中二极管的阳极与电池簇的正极连接，所有单元的二极管共阴极连接后与储能系统的输出端相连；其中
的开关采用逻辑控制方法控制通断；所述开关为机械式开关、电力电子器件或机械式开关和电力电子器件的组合。
2.一种电池储能系统环流阻断电路控制方法，其特征在于：所述电池储能系统环流阻断电路控制方法包括一个“或非”逻辑门、一个“与”逻辑门、一个开关信号执行模块；“或非”逻辑门的输入端，一个连接“放电状态”信号电平，另一个连接“等待状态”信号电平，“或非”逻辑门的输出端连接“与”逻辑门的一个输入端；“与”逻辑门的另一输入端连接“充电状态”信号电平，“与”逻辑门的输出端，连接开关信号执行模块；开关信号执行模块根据输入端信号执行控制所有单元中电池簇的环流阻断电路开关的断开和闭合；所述的方法可采用逻辑电路实现，也可用微处理器单元程序实现。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN202474990U (zh) * 2011-11-23 2012-10-03 惠州市亿能电子有限公司 一种无环流的电池组装置
CN204068413U (zh) * 2014-07-30 2014-12-31 中国移动通信集团设计院有限公司 一种基站用便携式储能设备及供电系统
CN112018862A (zh) * 2020-10-16 2020-12-01 中国电力科学研究院有限公司 变电站用充电电池、充电电源、二次系统、变电站及方法

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