CN116169753A - 一种分布式的储能电池管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种分布式的储能电池管理系统，包括：电池检测模块：用于采集单体电池的电流、电压、温度，并对电压进行均衡控制；能量控制模块：用于对电流充放电进行保护，判断系统状态，并实时上报至监测管理模块；监测管理模块：用于对各模块进行监控与管理；其中，电池检测模块与能量控制模块连接，监测管理模块分别与所述电池检测模块、能量控制模块连接。本发明提高了通用性和方便性，且电路精简、操作简单，大大降低了研发和制造成本。

Description

一种分布式的储能电池管理系统
技术领域
本发明涉及电池管理系统技术领域，特别是涉及一种分布式的储能电池管理系统。
背景技术
随着人们环保意识的逐渐增强，新能源的发展受到人们的关注，其中风能和太阳能发展最为迅速。风能和太阳能受环境因素影响较大，输出电压不稳定，如果直接并入电网，会对电网产生一定的冲击，影响电网的稳定性。为了提高风能、太阳能的稳定性，储能技术发挥了重要作用，通过将能量存储在电池中，再通过储能逆变器并入电网，提高电网的稳定性及智能化。
单体电池由于生产工艺等原因导致各电池容量与性能的差异，在对电池组进行充放电的过程中，必然会扩大这种差异，充电时，容量小性能差的电池会出现过充现象；放电时，容量小性能差的电池又会有过放现象；电池组容量利用率会越来越低，长此以往，这种恶性循环过程将加速电池的损坏。另外，过冲、过放以及温度变化对电池性能影响很大，长时间的过冲、过放将会严重降低电池寿命。
目前，国外的电池管理系统研究大多集中在电动汽车上，技术也比较成熟，并且已经进入实际应用阶段，但是对大容量储能电池管理系统的研究较少。国内电池管理技术还不成熟，对整个储能电池管理还都处于探索阶段。储能电池管理系统研究的要点是如何掌握电池组中的每个电池状态，并根据这些状态进行合理的管理。为了更加适合储能条件的需要，本发明针对储能领域对电池管理的特殊要求，提出了一种可靠性高、功能齐全、管理架构比较完善的分布式的储能电池管理系统。
发明内容
本发明的目的是提供一种分布式的储能电池管理系统，对电池进行性能检查、一致性管理，根据实时状况保护电池本体。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种分布式的储能电池管理系统，包括：
电池检测模块：用于采集单体电池的电流、电压、温度，并对电压进行均衡控制；
能量控制模块：用于对电流充放电进行保护，判断系统状态，并实时上报至监测管理模块；
监测管理模块：用于对各模块进行监控与管理；
其中，所述电池检测模块与所述能量控制模块连接，所述监测管理模块分别与所述电池检测模块、所述能量控制模块连接。
优选地，所述电池检测模块包括：
电流检测单元：用于检测所述单体电池的电流大小；
电压检测单元：用于检测所述单体电池的电压大小；
温度检测单元：用于检测所述单体电池的温度高低；
其中，所述电流检测单元、所述电压检测单元和所述温度检测单元分别于所述单体电池连接。
优选地，所述电池检测模块还包括电压均衡性检测单元，所述电压均衡性检测单元用于检测所述单体电池中各电池电压的均衡性。
优选地，所述能量控制模块通过CAN总线实现对所述电池检测模块的控制与管理，并计算电池的单体最高电压、单体最低电压、单体平均电压、电池箱最高温度、电池箱最低温度、电池箱平均温度，计算电池荷电状态SOC、累计充电放电安时、最大充电电流和最大放电电流。
优选地，所述能量控制模块包括控制核心单元；每个所述单体电池通过通讯及安全链信号继电器与所述控制核心单元连接；在所述单体电池发生故障时，所述控制核心单元控制所述通讯及安全链继电器断开。
优选地，所述控制核心单元包括控制芯片及与其分别连接的干接点输入单元、风扇控制单元、绝缘监测单元、电池输入输出控制单元；所述控制芯片通过CPU中断功能获取所述干接点输入单元的信号；所述控制芯片通过干接点输出功能向所述风扇控制单元发送开启或断开指令；所述控制芯片获取所述绝缘监测单元监测到的系统的绝缘数据；所述电池输入输出控制模块在电池的充放电回路发生过流或短路时自动断开，对所述充放电回路进行保护。
优选地，所述监测管理模块连接有历史数据网络接口、控制网络接口和调度网络接口；所述电池检测模块通过所述历史数据网络接口将工作数据传输至云平台；所述监测管理模块通过所述控制网络接口，对外提供配置信息远程修改及远程控制功能；所述能量控制模块通过所述调度网络接口，接收并执行控制指令。
优选地，所述监测管理模块还包括消防单元，与所述电池检测模块通讯连接，用于在所述单体电池温度大于预设温度时释放灭火剂，对所述单体电池进行降温。
优选地，所述系统还包括空调装置，与所述能量控制模块通讯连接，用于维持储能电池管理系统整体温度在预设范围内。
优选地，所述系统还包括一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有用于控制所述储能电池管理系统工作的计算机指令。
本发明的有益效果为：
(1)本发明用于储能电池保护，与储能电池通过通信线连接即可，实现对储能电池过流、高温、过充、过放、短路等保护，提高了通用性和方便性，且电路精简、操作简单，大大降低了研发和制造成本；
(2)本发明能够避免电池被过度充放电，或者没有完全利用电池的电能，而造成电能浪费及电池模块的充放电次数过多，影响电池的使用寿命。
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一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的分布式的储能电池管理系统结构示意图。
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。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
一种分布式的储能电池管理系统，包括：
电池检测模块：用于采集单体电池的电流、电压、温度，并对电压进行均衡控制；
能量控制模块：用于对电流充放电进行保护，判断系统状态，并实时上报至监测管理模块；
监测管理模块：用于对各模块进行监控与管理；
其中，所述电池检测模块与所述能量控制模块连接，所述监测管理模块分别与所述电池检测模块、所述能量控制模块连接。
优选地，所述电池检测模块包括：
电流检测单元：用于检测所述单体电池的电流大小；
电压检测单元：用于检测所述单体电池的电压大小；
温度检测单元：用于检测所述单体电池的温度高低；
其中，所述电流检测单元、所述电压检测单元和所述温度检测单元分别于所述单体电池连接。
进一步优化方案，所述电池检测模块还包括电压均衡性检测单元，所述电压均衡性检测单元用于检测所述单体电池中各电池电压的均衡性。
底层由若干单体电池组成，主要完成串联电池模块电压采集、多点温度的测量、电压均衡控制功能。同时，还根据箱体电池温度进行热管理，当电池温度超过最优工作温度区间，开启空调装置，对温度过高的电池降温，直到温度降低到电池工作范围，控制空调停止。
能量控制模块通过CAN总线实现对所述电池检测模块的控制与管理，并计算电池的单体最高电压、单体最低电压、单体平均电压、电池箱最高温度、电池箱最低温度、电池箱平均温度，计算电池荷电状态SOC、累计充电放电安时、最大充电电流和最大放电电流。
能量控制模块负责管理所有的单体电池，同时负责采集系统总电压、总电流，估算电池荷电状态(SOC)，实现高压管理、绝缘监测。
进一步优化方案，所述能量控制模块包括控制核心单元；每个所述单体电池通过通讯及安全链信号继电器与所述控制核心单元连接；在所述单体电池发生故障时，所述控制核心单元控制所述通讯及安全链继电器断开。
电池检测模块可以通过通讯及安全继电器与控制核心单元形成硬件的安全及信息回路实现电池的安全防护；控制核心单元通过通讯及安全继电器与发电侧控制通讯，可以实现发电侧设备的通讯和安全链路控制；控制核心单元通过通讯及安全继电器与用电侧通讯，可以实现用电侧设备的通讯和安全链路控制等。
进一步优化方案，所述控制核心单元包括控制芯片及与其分别连接的干接点输入单元、风扇控制单元、绝缘监测单元、电池输入输出控制单元；所述控制芯片通过CPU中断功能获取所述干接点输入单元的信号；所述控制芯片通过干接点输出功能向所述风扇控制单元发送开启或断开指令；所述控制芯片获取所述绝缘监测单元监测到的系统的绝缘数据；所述电池输入输出控制模块在电池的充放电回路发生过流或短路时自动断开，对所述充放电回路进行保护。
所述监测管理模块连接有历史数据网络接口、控制网络接口和调度网络接口；所述电池检测模块通过所述历史数据网络接口将工作数据传输至云平台；所述监测管理模块通过所述控制网络接口，对外提供配置信息远程修改及远程控制功能；所述能量控制模块通过所述调度网络接口，接收并执行控制指令。
所述监测管理模块还包括消防单元，与所述电池检测模块通讯连接，用于在所述单体电池温度大于预设温度时释放灭火剂，对所述单体电池进行降温。
所述系统还包括空调装置，与所述能量控制模块通讯连接，当系统内电池温度过高或过低时，用于维持储能电池管理系统整体温度在预设范围内。
进一步优化方案，所述系统还包括一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有用于控制所述储能电池管理系统工作的计算机指令。
本发明用于储能电池保护，与储能电池通过通信线连接即可，实现对储能电池过流、高温、过充、过放、短路等保护，提高了通用性和方便性，且电路精简、操作简单，大大降低了研发和制造成本。
本发明能够避免电池被过度充放电，或者没有完全利用电池的电能，而造成电能浪费及电池模块的充放电次数过多，影响电池的使用寿命。
以上所述的实施例仅是对本发明优选方式进行的描述，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做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 (10)

1.一种分布式的储能电池管理系统，其特征在于，包括：
电池检测模块：用于采集单体电池的电流、电压、温度，并对电压进行均衡控制；
能量控制模块：用于对电流充放电进行保护，判断系统状态，并实时上报至监测管理模块；
监测管理模块：用于对各模块进行监控与管理；
其中，所述电池检测模块与所述能量控制模块连接，所述监测管理模块分别与所述电池检测模块、所述能量控制模块连接。
2.根据权利要求1所述的分布式的储能电池管理系统，其特征在于，所述电池检测模块包括：
电流检测单元：用于检测所述单体电池的电流大小；
电压检测单元：用于检测所述单体电池的电压大小；
温度检测单元：用于检测所述单体电池的温度高低；
其中，所述电流检测单元、所述电压检测单元和所述温度检测单元分别于所述单体电池连接。
3.根据权利要求2所述的分布式的储能电池管理系统，其特征在于，所述电池检测模块还包括电压均衡性检测单元，所述电压均衡性检测单元用于检测所述单体电池中各电池电压的均衡性。
4.根据权利要求1所述的分布式的储能电池管理系统，其特征在于，所述能量控制模块通过CAN总线实现对所述电池检测模块的控制与管理，并计算电池的单体最高电压、单体最低电压、单体平均电压、电池箱最高温度、电池箱最低温度、电池箱平均温度，计算电池荷电状态SOC、累计充电放电安时、最大充电电流和最大放电电流。
5.根据权利要求4所述的分布式的储能电池管理系统，其特征在于，所述能量控制模块包括控制核心单元；每个所述单体电池通过通讯及安全链信号继电器与所述控制核心单元连接；在所述单体电池发生故障时，所述控制核心单元控制所述通讯及安全链继电器断开。
6.根据权利要求5所述的分布式的储能电池管理系统，其特征在于，所述控制核心单元包括控制芯片及与其分别连接的干接点输入单元、风扇控制单元、绝缘监测单元、电池输入输出控制单元；所述控制芯片通过CPU中断功能获取所述干接点输入单元的信号；所述控制芯片通过干接点输出功能向所述风扇控制单元发送开启或断开指令；所述控制芯片获取所述绝缘监测单元监测到的系统的绝缘数据；所述电池输入输出控制模块在电池的充放电回路发生过流或短路时自动断开，对所述充放电回路进行保护。
7.根据权利要求1所述的分布式的储能电池管理系统，其特征在于，所述监测管理模块连接有历史数据网络接口、控制网络接口和调度网络接口；所述电池检测模块通过所述历史数据网络接口将工作数据传输至云平台；所述监测管理模块通过所述控制网络接口，对外提供配置信息远程修改及远程控制功能；所述能量控制模块通过所述调度网络接口，接收并执行控制指令。
8.根据权利要求1所述的分布式的储能电池管理系统，其特征在于，所述监测管理模块还包括消防单元，与所述电池检测模块通讯连接，用于在所述单体电池温度大于预设温度时释放灭火剂，对所述单体电池进行降温。
9.根据权利要求8所述的分布式的储能电池管理系统，其特征在于，所述系统还包括空调装置，与所述能量控制模块通讯连接，用于维持储能电池管理系统整体温度在预设范围内。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有用于控制所述储能电池管理系统工作的计算机指令。
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