CN116599025A - 一种锂电池智能并联输出方法及家庭式储能系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种锂电池智能并联输出方法及家庭式储能系统，包括锂电池智能并联输出方法包括电池空闲时并机输出方法、电池放电时并机输出方法和电池充电时并机输出方法，锂电池智能并联输出方法的家庭式储能系统，包括电池包、逆变器模块和主控模块，电池包设有电池、BMS和限流模块，主控模块的中央控制器CCS、逆变器和BMS建立CAN通讯回路，电池包括主电池和从电池；灵活的热并机功能即并联输出功能，可使多个电池并行输出增大容量，大功率放电使用；优秀的并机策略和保护策略的兼容性，延长储能电池使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池技术领域，更具体地说是指一种锂电池智能并联输出方法及家庭式储能系统。
背景技术
随着锂电池的广泛应用，有储能电池大还都是铅酸电池和功能单一的锂离子电池为主，现有锂电池智能输出方法及家庭式储能系统，普遍有如下缺点：
1.没有并机策略，功率和容量都被限制；
2.不够智能的并机策略，时效性差，当主机宕机后需要人工干预修复；
3.并机策略和保护策略不够兼容，导致保护逻辑出现漏洞，影响电池寿命。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种锂电池智能并联输出方法及家庭式储能系统，灵活的热并机功能即并联输出功能，可使多个电池并行输出增大容量，大功率放电使用；优秀的并机策略和保护策略的兼容性，延长储能电池使用寿命。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种锂电池智能并联输出方法，所述锂电池智能并联输出方法包括锂电池智能并联输出方法包括电池空闲时并机输出方法、电池放电时并机输出方法和电池充电时并机输出方法，
所述锂电池空闲时并机输出方法，其步骤方法如下：
S1：主电池开机工作，为空闲状态；
S2：所述主电池与主控的CCS的建立CAN通讯回路，主控的CCS确认回复的电池为存活；
S3&S3.5：所述主电池判断为系统工作状态；其他从电池开机工作；
S4：其他从电池并入输出线；
S5：电池热并机检测开始动作；
S6：每个电池判断自身是否有故障，若有则不允许并机；
S7：不符合并机条件，不参与并机；
S8：每个电池判断自身的电压与其他从电池的电压差，若差值大于设定值，则不符合并机条件；
S9：符合并机条件，不需要开启限流模块；
S10：不符合并机条件，但由于在空闲模式，可以开启限流模块，适应性并机。
进一步方案为，所述锂电池放电时并机输出方法，其步骤方法如下：
S1：主电池开机工作，为放电状态；
S2：所述主电池与主控的CCS建立CAN通讯回路，主控的CCS确认回复的电池为存活；
S3&S3.5：所述主电池判断为系统工作状态；其他从电池开机工作；
S4：其他从电池并入输出线；
S5：电池热并机检测开始动作；
S6：每个电池判断自身是否有故障，若有则不允许并机；
S7：每个电池判断自身的电压与其他从电池的电压差，若差值大于设定值，则不符合并机条件；
S8：不符合并机条件，不参与并机；
S9：符合并机条件直接并机放电；
S10：判断电池容量是否放空，若没有则继续执行放电；
S11：若放空，则关机进入休眠低功耗模式。
进一步方案为，所述锂电池充电时并机输出方法，其步骤方法如下：
S1：所述主电池开机工作，为充电状态；
S2：所述主电池与主控的CCS建立CAN通讯回路，主控的CCS确认回复的电池为存活；
S3&S3.5：所述主电池判断为系统工作状态；其他从电池开机工作；
S4：其他从电池并入输出线；
S5：电池热并机检测开始动作；
S6：每个电池判断自身是否有故障，若有则不允许并机；
S7：不符合并机条件，不参与并机；
S8：符合并机条件开启限流模块直接并机充电；
S9：判断电池容量是否充满，若没有则继续执行充电；
S10：若满充，则关机进入休眠低功耗模式。
进一步方案为，本发明一种锂电池智能并联输出方法的家庭式储能系统，包括电池包、逆变器模块和主控模块，所述电池包设有电池、BMS和限流模块，所述主控模块的所述中央控制器CCS、逆变器和所述BMS建立CAN通讯回路，所述电池包括主电池和从电池；
所述BMS负责所述电池包的充放电策略和安全保护功能，安全稳定地提供大功率能量；
所述BMS与所述限流模块同时负责控制并机和充放电策略，使锂电池能够灵活并行输出，增大容量，大功率放电；
所述中央控制器CCS负责调度所述逆变器和所述BMS的输出功能。
进一步方案为，每个所述电池都有独立的识别地址(由拨码器或者电压识别区分)。
进一步方案为，当接入的所述从电池与现总线上已有的识别地址冲突，会强制关闭后接入的所述从电池的通讯。
进一步方案为，每个所述从电池在接入到总线前都处于关机状态，即使唤醒也不会打开输出，仅当接入总线通过故障和电压差判断后，才可能并联输出。
进一步方案为，所述主电池无并联其他从电池时，可以单独输出。
进一步方案为，所述从电池接入输出总线/通讯总线，从电池的信息在总线上共享，由所述主电池收集汇总给到所述主控模块。
进一步方案为，所述从电池可拆卸。
本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明包括电池包、逆变器模块和主控模块，所述电池包设有电池、BMS和限流模块，所述主控模块的所述中央控制器CCS、逆变器和所述BMS建立CAN通讯回路，所述电池包括主电池和从电池；灵活的热并机功能即并联输出功能，可使多个电池并行输出增大容量，大功率放电使用；优秀的并机策略和保护策略的兼容性，延长储能电池使用寿命，具有以下优点：
1.更智能的并联控制逻辑，使用方便快捷，无需人工干预，完全自动化；
2.更可靠的并联保护逻辑，有效快速的保护功能，延长电池使用寿命；
3.无限制的并联设备数量，此算法策略理论上支持无限多个电池并机使用，只要硬件支持。
附图说明
图1为本发明的锂电池空闲时并机输出方法的流程示意图；
图2为本发明的锂电池充电时并机输出方法的流程示意图；
图3为本发明的锂电池放电时并机输出方法的流程示意图；
图4为本发明的锂电池智能并联输出方法的家庭储能系统的结构示意图；
图5为本发明的锂电池智能并联输出方法的家庭储能系统的部分原理图。
具体实施方式
为了更充分理解本发明的技术内容，下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。
如图1至图5所示，为本发明的具体实施例，本发明提供一种锂电池智能并联输出方法及家庭式储能系统，锂电池智能并联输出方法包括锂电池智能并联输出方法包括电池空闲时并机输出方法、电池放电时并机输出方法和电池充电时并机输出方法，
锂电池空闲时并机输出方法，其步骤方法如下：
S1：主电池开机工作，为空闲状态；
S2：主电池与主控的CCS建立CAN通讯回路，主控的CCS确认回复的电池为存活；
S3&S3.5：主电池判断为系统工作状态；其他从电池开机工作；
S4：其他从电池并入输出线；
S5：电池热并机检测开始动作；
S6：每个电池判断自身是否有故障，若有则不允许并机；
S7：不符合并机条件，不参与并机；
S8：每个电池判断自身的电压与其他从电池的电压差，若差值大于设定值，则不符合并机条件；
S9：符合并机条件，不需要开启限流模块；
S10：不符合并机条件，但由于在空闲模式，可以开启限流模块，适应性并机。
进一步地，锂电池放电时并机输出方法，其步骤方法如下：
S1：主电池开机工作，为放电状态；
S2：主电池与主控的CCS建立CAN通讯回路，主控的CCS确认回复的电池为存活；
S3&S3.5：主电池判断为系统工作状态；其他从电池开机工作；
S4：其他从电池并入输出线；
S5：电池热并机检测开始动作；
S6：每个电池判断自身是否有故障，若有则不允许并机；
S7：每个电池判断自身的电压与其他从电池的电压差，若差值大于设定值，则不符合并机条件；
S8：不符合并机条件，不参与并机；
S9：符合并机条件直接并机放电；
S10：判断电池容量是否放空，若没有则继续执行放电；
S11：若放空，则关机进入休眠低功耗模式。
进一步地，锂电池充电时并机输出方法，其步骤方法如下：
S1：主电池开机工作，为充电状态；
S2：主电池与主控的CCS建立CAN通讯回路，主控的CCS确认回复的电池为存活；
S3&S3.5：主电池判断为系统工作状态；其他从电池开机工作；
S4：其他从电池并入输出线；
S5：电池热并机检测开始动作；
S6：每个电池判断自身是否有故障，若有则不允许并机；
S7：不符合并机条件，不参与并机；
S8：符合并机条件开启限流模块直接并机充电；
S9：判断电池容量是否充满，若没有则继续执行充电；
S10：若满充，则关机进入休眠低功耗模式。
进一步地，本发明一种锂电池智能并联输出方法的家庭式储能系统，包括电池包、逆变器模块和主控模块，电池包设有电池、BMS和限流模块，主控模块的中央控制器CCS、逆变器和BMS建立CAN通讯回路，电池包括主电池和从电池；
BMS负责电池包的充放电策略和安全保护功能，安全稳定地提供大功率能量；
BMS与限流模块同时负责控制并机和充放电策略，使锂电池能够灵活并行输出，增大容量，大功率放电；
中央控制器CCS负责调度逆变器和BMS的输出功能。
进一步地，每个电池都有独立的识别地址(由拨码器或者电压识别区分)。
进一步地，当接入的从电池与现总线上已有的识别地址冲突，会强制关闭后接入的从电池的通讯。
进一步地，每个从电池在接入到总线前都处于关机状态，即使唤醒也不会打开输出，仅当接入总线通过故障和电压差判断后，才可能并联输出。
进一步地，主电池无并联其他从电池时，可以单独输出。
进一步地，从电池接入输出总线/通讯总线，从电池的信息在总线上共享，由主电池收集汇总给到主控模块。
进一步地，从电池可拆卸。
本储能装置实现创新性功能的的核心模块为电芯+BMS+限流模块(合称为电池包)，对于智能并机功能，此功能由每个电池包上的BMS负责管控，根据情况打开限流模块；智能并机功能即并联输出的功能现定义如下：
每个电池都有独立的识别地址(由拨码器或者电压识别区分)。当接入的从电池与现总线上已有的识别地址冲突，会强制关闭后接入的从机通讯；每个从电池在接入到总线前都处于关机状态，即使唤醒也不会打开输出，仅当接入总线通过故障和电压差判断后，才可能并联输出；主电池无并联其他从电池时，可以单独输出；
故障判断即电池有无任何充放电故障，电压差判断为接入总线的电池包之间的电压差值；从电池接入输出总线/通讯总线，从电池的信息在总线上共享，由主电池收集汇总给到主控。若主电池故障退出并机后，按识别地址顺延给从电池负责汇总信息。
具体工作逻辑为：
如图1所示，当储能装置处于空闲状态时(无充放电)，此时将从电池并入总线上，总线上的信息会将从机唤醒，同时识别地址的信息共享到接入的从电池，从电池判断是否冲突，无冲突则转换通讯开关在总线上共享自己的信息，此信息会被主电池收集汇总。接入的从电池判断自己是否故障，且自己的电压差是否大于设定值X伏特，若无故障且压差小于设定值X伏特则视为符合并机条件，接下来会打开输出并入总线与其他从电池并联输出；若无故障但是压差大于设定值X伏特则视为次级符合，所有总线上的电池接下来会打开BMS上的限流模块，然后打开输出并入总线，此时其他从电池对其放电，直到接入的从电池电压差小于设定值X伏特，所有电池会关闭限流模块；若有故障则直接判断为不能并机，但从电池不关机。
如图2所示，当储能装置处于放电状态时，此时将从电池并入总线上，总线上的信息会将从机唤醒，同时识别地址的信息共享到接入的从电池，从电池判断是否冲突，无冲突则转换通讯开关在总线上共享自己的信息，此信息会被主电池收集汇总。接入的从电池判断自己是否故障，且自己的电压差是否大于设定值X伏特，若无故障且压差小于设定值X伏特则视为符合并机条件，接下来会打开输出并入总线与其他从电池并联输出；若无故障但是压差大于设定值X伏特则直接判断为不能并机，但从电池不关机。若有故障则直接判断为不能并机，但从电池不关机。
如图3所示，当储能装置处于充电状态时，此时将从电池并入总线上，总线上的信息会将从机唤醒，同时识别地址的信息共享到接入的从电池，从电池判断是否冲突，无冲突则转换通讯开关在总线上共享自己的信息，此信息会被主电池收集汇总。接入的从电池判断自己是否故障，若无故障则视为符合并机条件，接下来会打开输出并入总线与其他从电池并联充电；若有故障则直接判断为不能并机，但从电池不关机。
如图4所示：中央控制器CCS(central control system)即图中主控的CCS为整个家庭式储能系统的控制核心，其与逆变器主从电池通过CAN回路建立通讯，互相共享信息。主控的CCS根据用电情况调整逆变器，将电池的直流电转换为其他形式的电进行输出。
如图5所示：由于本专利主要讲述内容为一种并机方式，故在此只将BMS与CCS和逆变器的硬件示意图展示。通过原理图可以看出，BMS主要由AFE前端和主控IC组成，通过硬件信号和CAN通讯与CCS的主控IC通讯，BMS的正极有限流模块，由BMS主控IC控制使能；CCS根据实际情况进行输出。
本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明包括电池包、逆变器模块和主控模块，电池包设有电池、BMS和限流模块，主控模块的中央控制器CCS、逆变器和BMS建立CAN通讯回路，电池包括主电池和从电池；灵活的热并机功能即并联输出功能，可使多个电池并行输出增大容量，大功率放电使用；优秀的并机策略和保护策略的兼容性，延长储能电池使用寿命，具有以下优点：
1、更智能的并联控制逻辑，使用方便快捷，无需人工干预，完全自动化；
2、更可靠的并联保护逻辑，有效快速的保护功能，延长电池使用寿命；
3、无限制的并联设备数量，此算法策略理论上支持无限多个电池并机使用，只要硬件支持。
以上所述仅为本专利优选实施方式，并非限制本专利范围，凡是利用说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接运用在其它相关的技术领域，均属于本专利保护范围。
Claims (10)
1.一种锂电池智能并联输出方法，其特征在于，所述锂电池智能并联输出方法包括锂电池智能并联输出方法包括电池空闲时并机输出方法、电池放电时并机输出方法和电池充电时并机输出方法，
所述锂电池空闲时并机输出方法，其步骤方法如下：
S1：主电池开机工作，为空闲状态；
S2：所述主电池与主控的CCS建立CAN通讯回路，主控的CCS确认回复的电池为存活；
S3&S3.5：所述主电池判断为系统工作状态；其他从电池开机工作；
S4：其他从电池并入输出线；
S5：电池热并机检测开始动作；
S6：每个电池判断自身是否有故障，若有则不允许并机；
S7：不符合并机条件，不参与并机；
S8：每个电池判断自身的电压与其他从电池的电压差，若差值大于设定值，则不符合并机条件；
S9：符合并机条件，不需要开启限流模块；
S10：不符合并机条件，但由于在空闲模式，可以开启限流模块，适应性并机。
2.如权利要求1所述的锂电池智能并联输出方法，其特征在于，所述锂电池放电时并机输出方法，其步骤方法如下：
S1：主电池开机工作，为放电状态；
S2：所述主电池与主控的CCS建立CAN通讯回路，主控的CCS确认回复的电池为存活；
S3&S3.5：所述主电池判断为系统工作状态；其他从电池开机工作；
S4：其他从电池并入输出线；
S5：电池热并机检测开始动作；
S6：每个电池判断自身是否有故障，若有则不允许并机；
S7：每个电池判断自身的电压与其他从电池的电压差，若差值大于设定值，则不符合并机条件；
S8：不符合并机条件，不参与并机；
S9：符合并机条件直接并机放电；
S10：判断电池容量是否放空，若没有则继续执行放电；
S11：若放空，则关机进入休眠低功耗模式。
3.如权利要求1所述的锂电池智能并联输出方法，其特征在于，所述锂电池充电时并机输出方法，其步骤方法如下：
S1：所述主电池开机工作，为充电状态；
S2：所述主电池与主控的CCS建立CAN通讯回路，主控的CCS确认回复的电池为存活；
S3&S3.5：所述主电池判断为系统工作状态；其他从电池开机工作；
S4：其他从电池并入输出线；
S5：电池热并机检测开始动作；
S6：每个电池判断自身是否有故障，若有则不允许并机；
S7：不符合并机条件，不参与并机；
S8：符合并机条件开启限流模块直接并机充电；
S9：判断电池容量是否充满，若没有则继续执行充电；
S10：若满充，则关机进入休眠低功耗模式。
4.一种锂电池智能并联输出方法的家庭式储能系统，其特征在于，包括电池包、逆变器模块和主控模块，所述电池包设有电池、BMS和限流模块，所述主控模块的所述中央控制器CCS、逆变器和所述BMS建立CAN通讯回路，所述电池包括主电池和从电池；
所述BMS负责所述电池包的充放电策略和安全保护功能，安全稳定地提供大功率能量；
所述BMS与所述限流模块同时负责控制并机和充放电策略，使锂电池能够灵活并行输出，增大容量，大功率放电；
所述中央控制器CCS负责调度所述逆变器和所述BMS的输出功能。
5.如权利要求4所述的锂电池智能并联输出方法的家庭式储能系统，其特征在于，每个所述电池都有独立的识别地址(由拨码器或者电压识别区分)。
6.如权利要求4所述的锂电池智能并联输出方法的家庭式储能系统，其特征在于，当接入的所述从电池与现总线上已有的识别地址冲突，会强制关闭后接入的所述从电池的通讯。
7.如权利要求4所述的锂电池智能并联输出方法的家庭式储能系统，其特征在于，每个所述从电池在接入到总线前都处于关机状态，即使唤醒也不会打开输出，仅当接入总线通过故障和电压差判断后，才可能并联输出。
8.如权利要求4所述的锂电池智能并联输出方法的家庭式储能系统，其特征在于，所述主电池无并联其他从电池时，可以单独输出。
9.如权利要求4所述的锂电池智能并联输出方法的家庭式储能系统，其特征在于，所述从电池接入输出总线/通讯总线，从电池的信息在总线上共享，由所述主电池收集汇总给到所述主控模块。
10.如权利要求4所述的锂电池智能并联输出方法的家庭式储能系统，其特征在于，所述从电池可拆卸。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117458561A (zh) * | 2023-10-24 | 2024-01-26 | 三峡大学 | 一种户用储能并联电池组的控制方法及系统 |
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2023
- 2023-06-14 CN CN202310701215.5A patent/CN116599025A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117458561A (zh) * | 2023-10-24 | 2024-01-26 | 三峡大学 | 一种户用储能并联电池组的控制方法及系统 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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