CN115459241A - 一种磷酸铁锂升压直流系统 - Google Patents

Abstract

一种磷酸铁锂升压直流系统，包括至少一组由数个磷酸铁锂蓄电池串联构成单组电池，通过升压模块升压到预定电压值并与直流母线电气连接，所述单组电池及升压模块可为两组以上，并配合成并联方式供电以防止系统的直流母线出现失压。另外较佳的是，所述磷酸铁锂蓄电池内设置有在线BMS管理系统，具有对电池进行内阻检测和自动均衡、及温度补偿、容量检测和控制模块，能控制多只并联升压模块之间进均流、均压作业。防止单组蓄电池故障或者单组模块损坏造成系统母线失压，磷酸铁锂蓄电池内含BMS对蓄电池内阻检测和自动均衡、温度补偿、容量等等进行检测，通过均流、均压，最智能化保障了蓄电池运行，同时保障直流母线电压稳定运行。

Description

一种磷酸铁锂升压直流系统

技术领域

本发明涉及一种直流供电领域，特别是涉及一种用于磷酸铁锂的升压直流系统。

背景技术

直流供电系统广泛地应用于输配发电、变电站、冶金、轨道交通、核电、石化、陶瓷、光伏、风电、储能、电动车等等行业。

目前，常见的传统蓄电池都是通过串联将电压升高至需要的值，以应用与多种行业直流供电，然而由于产品一致性差，目前还没有一家磷酸铁锂材料厂能够解决这一问题。从材料制备角度来说，磷酸铁锂的合成反应是一个复杂得多Chemicalbook相反应，有固相磷酸盐、铁的氧化物以及锂盐，外加碳的前驱体以及还原性气相。在这一复杂的反应过程中，很难保证反应的一致性，由此在运行中经常出现过充和欠充，造成单只或者多只蓄电池开路事故。由此串联太多节数磷酸铁锂电芯技术还不成熟，因此为防止运行中蓄电池开路或者维护不到位的影响导致的降低使用寿命和事故发生，为蓄电池安全做最全面保障，本发明公开了一种磷酸铁锂升压直流系统。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、成本低、安全稳定的磷酸铁锂升压直流系统。

为了解决上述技术问题，本申请提供了如下技术方案：

本发明磷酸铁锂升压直流系统，包括至少一组由数个磷酸铁锂蓄电池串联构成单组电池，所述单组电池通过升压模块升压到预定电压值并与直流母线电气连接，较佳的是所述单组电池及升压模块为两组以上，并配合成并联方式供电以防止系统的直流母线出现失压。

另外较佳的是，所述磷酸铁锂(PACK)蓄电池内设置有在线BMS管理系统，该在线BMS管理系统具有对磷酸铁锂电池进行内阻检测和自动均衡、及温度补偿、容量检测和控制模块，能通过该在线BMS管理系统控制多只并联升压模块之间进均流、均压作业。且每个所述单组蓄电池分别可通过一个充电模块(M01...M04)与三相交流电相接。

较佳的是，所述在线BMS管理系统同时可控制所述充电模块实现对单组蓄电池均衡充电。

另外，所述磷酸铁锂包内的磷酸铁锂电池可串联成一个电压略低与直流母线电压的串联组与直流母线连接以形成备用供电回路。而BMS管理系统通过监测模块与磷酸铁锂包的每个单体磷酸铁锂连接，与升压模块及充电模块构成智能失压补偿模块，能进行在线轮巡单组全容量核容、单只蓄电池健康指数检测。所述健康指数包含电池总电压、电池组电流、电池组容量、电池组衰减比例、维护信息、维护建议及故障信息之中的一种或多种。

较佳的是，所述BMS管理系具有提前预警、内阻检测、自动均衡、全容量远程核容、模拟蓄电池冲击及跨接蓄电池开路功能。

与现有技术相比，本发明磷酸铁锂升压直流系统至少具有以下有益效果：

1、可解决专业人员必须现场进行蓄电池核容存在的危险性及复杂性的问题，能支持远程在线轮巡单组全容量核容；

2、可解决磷酸铁锂蓄电池不稳定对系统安全的损害；

3、可兼容独立工作和多组并联工作模式。

下面结合附图对本发明磷酸铁锂升压直流系统做进一步说明。

附图说明

图1为本发明磷酸铁锂升压直流系统的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，为本发明磷酸铁锂升压直流系统的一具体实施例，其是将数个磷酸铁锂蓄电池串联构成单组电池并将其电压进行升压，在本具体实施例中是通过串联16节电压标称3.2V的磷酸铁锂使其构成一个电压48-58.4V的单组电池，然后通过升压模块升压到220VDC(即低电压升到高电压)，即每个升压模块对应一个单组蓄电池进行升压然后供电到直流母线，借助数组单组蓄电池与数个升压模块配合成并联方式供电，可防止单组蓄电池故障或者单组模块损坏造成系统母线失压。

本发明主要是解决了磷酸铁锂蓄电池的不稳定性导致的无法稳定地应用于现有的直流供电系统的问题，本发明借助模块化设计，即可独立工作，也可兼容多组并联工作；同时，也便于现场操作，而且由于采用模块化设置，具有一致性，因而可以随意替换。

为了进一步提升系统的安全性和可维护性，本实施例进一步的在48V磷酸铁锂PACK蓄电池内设置了BMS，该在线BMS管理系统可对磷酸铁锂电池(磷酸铁锂包)进行模块的内阻检测和模块内部各个磷酸铁锂电池之间的自动均衡、温度补偿、容量等等检测和控制，还能使本发明的多只并联升压模块之间通过BMS进均流、均压作业，最智能化保障了磷酸铁锂电池的运行，同时亦可充分保障直流母线电压的稳定运行。

并且各个磷酸铁锂包可另行串联成一个电压略低与直流母线电压的串联组与直流母线连接以形成备用供电回路。同时每个单组蓄电池可分别通过一个充电模块(M01...M04)与三相交流电相接，并且可借助在线BMS管理系统的控制实现对单组蓄电池均衡充电。

综上所述，借助上述结构，本发明的磷酸铁锂升压直流系统可支持远程在线轮巡单组全容量核容，进而解决了专业人员现场进行蓄电池核容存在的危险性及复杂性的问题，同时通过发明人自主研发的智能失压补偿模块，可实现单只蓄电池健康指数检测，提前预警、内阻检测、自动均衡、全容量远程核容、模拟蓄电池冲击、跨接蓄电池开路(支持末端断路器冲击电流跳闸)。采用具智能失压补偿模块的充电模块，可实现对每个单组蓄电池均衡充电或者在该组磷酸铁锂包失效时通过所述充电模块维持其两端电压，确保整个系统维持正常运转，同时BMS管理系统提示故障部位提醒进行维护。

本发明能延长磷酸铁锂蓄电池的使用寿命，减少能源转化浪费，降低碳排放、降低运维成本。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种磷酸铁锂升压直流系统，其特征在于，包括：至少一组由数个磷酸铁锂蓄电池串联构成单组电池，所述单组电池通过升压模块升压到预定电压值并与直流母线电气连接。

2.根据权利要求1所述的磷酸铁锂升压直流系统，其特征在于，所述单组电池及升压模块构成磷酸铁锂包，至少两个磷酸铁锂包配合成并联方式供电以防止系统的直流母线出现失压。

3.根据权利要求2所述的磷酸铁锂升压直流系统，其特征在于，所述磷酸铁锂包内设有在线BMS管理系统，该在线BMS管理系统具有对磷酸铁锂电池进行内阻检测和自动均衡、及温度补偿、容量检测和控制模块，能通过该在线BMS管理系统控制多只并联升压模块之间进均流、均压作业。

4.根据权利要求3所述的磷酸铁锂升压直流系统，其特征在于，每个所述单组蓄电池分别通过一个充电模块(M01...M04)与三相交流电相接。

5.根据权利要求4所述的磷酸铁锂升压直流系统，其特征在于，所述在线BMS管理系统控制所述充电模块实现对单组蓄电池均衡充电。

6.根据权利要求3或4所述的磷酸铁锂升压直流系统，其特征在于，所述磷酸铁锂包内的磷酸铁锂电池串联成一个电压略低与直流母线电压的串联组与直流母线连接以形成备用供电回路。

7.根据权利要求5所述的磷酸铁锂升压直流系统，其特征在于，BMS管理系统通过监测模块与磷酸铁锂包的每个单体磷酸铁锂连接，与升压模块及充电模块构成智能失压补偿模块，能进行在线轮巡单组全容量核容、单只蓄电池健康指数检测。

8.根据权利要求7所述的磷酸铁锂升压直流系统，其特征在于，所述健康指数包含电池总电压、电池组电流、电池组容量、电池组衰减比例、维护信息、维护建议及故障信息之中的一种或多种。

9.根据权利要求8所述的磷酸铁锂升压直流系统，其特征在于，所述BMS管理系具有提前预警、内阻检测、自动均衡、全容量远程核容、模拟蓄电池冲击及跨接蓄电池开路功能。

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