CN203617763U - 一种具备均流功能的电池阵列储能管理系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种具备均流功能的电池阵列储能管理系统，包括多个电池组以及各自相对应的开关元件，多个电池组并联连接，系统包括预充电阻阵列单元、高压控制单元、主控单元以及中间控制单元，开关元件的两端并联接入预充电阻阵列单元，高压控制单元HAMU采集多个电池组并联的总电压，高压控制单元与主控单元连接，主控单元通过CAN总线管理全部的中间控制单元，中间控制单元分三层管理体系对电池组进行管理和控制。本实用新型根据自适应生成的配置参数表，由管理系统智能控制预充电阻阵列单元内的开关阵列通断，改变预充电阻阵列单元的电阻阻值，从而有效控制能量转移的效率，平稳实现电池阵列储能系统的高压合闸，防止电池损坏。
Description
技术领域
本实用新型属于电池技术领域，具体来说是一种具备均流功能的电池阵列储能管理系统。
背景技术
在储能领域，电池作为动力来源，必须串联使用才能达到电压要求，电池串联成组使用一段时间后，单体电池之间的状态差异逐渐显现，不断循环的充放电过程又加剧了其不一致性。电池成组后，充放电过程中，电池组发热，在电池包内形成一定的温度梯度，使各单体电池处于不同的环境温度下，也会降低电池组整体的充放电能力。
由于应用需要，目前电池阵列储能系统主要设计成大容量系统，通常通过对多个单体电池并联实现；同时为了对电池实现有效管理，电池系统通常设计为将多个单体电池先串联形成具有一定总电压的子系统，多个子系统由直流接触器控制，实现并联连接，最终形成电池阵列系统。这种电池结构由多个子系统并联组成，每个子系统配置一套管理系统，并控制直流接触器，实现电池串与电池串的并联连接；其不足是当电池子系统之间存在较大压差时，由于电池串的总内阻较小，一般都是0.1Ω级的，当突然对电池串的直流接触器实施并联控制时，根据欧姆定律，电池串回路之前容易产生极大的电流冲击，而众所周知，大电流冲击会严重影响电池寿命，甚至会发生起火、爆炸等事故发生，不利于储能系统的长期健康运行。
发明内容
有鉴于此，本实用新型要解决的技术问题是一种能够快速均流且防止电池组损坏的具备均流功能的电池阵列储能管理系统。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下方案实现：一种具备均流功能的电池阵列储能管理系统，包括多个电池组以及与每一个电池组串联并控制其通断相应电路的的开关元件，多个电池组并联连接；系统包括预充电阻阵列单元、高压控制单元HAMU、主控单元BAMU以及中间控制单元，每一个开关元件的两端并联接入一个预充电阻阵列单元，高压控制单元HAMU采集多个电池组并联的总电压，高压控制单元HAMU与主控单元BAMU连接，主控单元BAMU通过CAN总线管理全部的中间控制单元，所述的中间控制单元分三层管理体系，底层中间控制单元BMU实现对对应电池组进行管理；
中层中间控制单元SHMU实现对对相应电池组总电压进行管理；
顶层中间控制单元BSMU通过CAN总线管理本中间控制单元所对应的中层中间控制单元SHMU与底层中间控制单元BMU，同时还控制所对应的电池组的开关元件以及相对应的预充电阻阵列单元中开关元件的通断。
作为本实用新型的改进，所述的预充电阻阵列单元包括电源输入端与电源输出端，电源输入端和输出端之间并联连接了多个 串联电路，该串联电路依次串联了电阻R、电容C以及开关元件S。
作为本实用新型的进一步改进，所述的开关元件采用继电器。
与现有技术相比，本实用新型具有对电池的配置参数具有记忆与学习功能，可以根据不同的电池厂家，电池类型，充放电曲线，压差值或者对应的控制参数，生成配置参数表并配置接口；根据自适应生成的配置参数表，在保证电池不受大电流冲击的基础上，由管理系统智能控制预充电阻阵列单元内的开关阵列通断，改变预充电阻阵列单元的电阻阻值，从而有效控制能量转移的效率，平稳实现电池阵列储能系统的高压合闸，防止电池损坏。
附图说明
图1 为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型的预充电阻阵列单元的电路图。
具体实施方式
为了让本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图对本实用新型作进一步阐述。
如图1和图2所示，一种具备均流功能的电池阵列储能管理系统，包括多个电池组以及与每一个电池组串联一个开关元件，该开关元件控制其所对应的电池组的电路的导通与断开，其中电池组的个数可以根据系统所需的电压大小来确定。多个电池组并联连接，连接后将电源输出。管理系统中还包括高效快速平衡电池系统之间的电量差异的预充电阻阵列单元、高压控制单元HAMU、主控单元BAMU以及中间控制单元。与每一个电池组串联的开关元件的两端并联接入一个预充电阻阵列单元。所述的预充电阻阵列单元包括电源输入端与电源输出端，电源输入端和输出端之间并联连接了多个串联电路，多个串联电路所串联的电子元件相同，该串联电路依次串联了电阻R、电容C以及开关元件S，多个并联电阻R并联接入电源输入端，置于串联电路末端的多个开关元件S并联后接入电源输出端。高压控制单元HAMU采集多个电池组并联的总电压，高压控制单元HAMU与主控单元BAMU连接并相互通信，主控单元BAMU通过CAN总线管理全部的中间控制单元。所述的中间控制单元分三层管理体系，底层中间控制单元BMU实现对对应电池组进行管理；
中层中间控制单元SHMU实现对对相应电池组总电压进行监测与管理；
顶层中间控制单元BSMU通过CAN总线管理本中间控制单元所对应的中层中间控制单元SHMU与底层中间控制单元BMU，同时还控制所对应的电池组的开关元件以及相对应的预充电阻阵列单元中开关元件的导通与断开。
上述本实用新型所述的开关元件采用继电器。
本实用新型的一般控制过程为：上电后，底层中间控制单元BMU采集电池组的电池厂家信息、电池类型等参数后通过CAN总线传输至顶层中间控制单元BSMU，中层中间控制单元SHMU采集电池组的总电压等参数后通过CAN总线传输至顶层中间控制单元BSMU，顶层中间控制单元BSMU将底层中间控制单元BMU与中层中间控制单元SHMU的数据信息进行整理后通过CAN总线传输至主控单元BAMU。主控单元BAMU将多个中间控制单元的信息进行分析，同时高压控制单元HAMU将监控采集到的多个电池组并联的总电压传输至主控单元BAMU，主控单元BAMU将高压控制单元HAMU以及多个中间控制单元的压进行分析比较。当系统的压差值在允许直接并联的情况下，将多个电池组串联的开关闭合，均流系统中的电压；当系统的压差值较大时，直接并联后电池会受到大电流的冲击，对电池单元造成损坏的情况时，主控单元BAMU会根据电压差的分布情况生成控制配置参数，控制电池组串联的开关元件断开，然后根据均流时各个单体电池单元之间的压差通过控制预充电阻阵列单元内的开关元件S的闭合来调整其内部的电阻阻值，实现并联电池组之间的电量快速均衡；均衡后的压差和其他电池组之间的电压信息会发生改变，此时主控单元BAMU从新收集信息，不断根据变化的压差重新生成配置参数，是电流保持一定的大小，经过一段的间的电量转移后，当电压差降到适当的程度，系统对出均衡电压模式，继续使用。
本实用新型所述的高压控制单元HAMU、主控单元BAMU、中间控制单元以及继电器为本行业技术人员常使用的电路模块。
上述实施例仅为本实用新型的其中具体实现方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些显而易见的替换形式均属于本实用新型的保护范围。
Claims (3)
1.一种具备均流功能的电池阵列储能管理系统，包括多个电池组以及与每一个电池组串联并控制其通断相应电路的的开关元件，多个电池组并联连接；其特征在于，系统包括预充电阻阵列单元、高压控制单元HAMU、主控单元BAMU以及中间控制单元，每一个开关元件的两端并联接入一个预充电阻阵列单元，高压控制单元HAMU采集多个电池组并联的总电压，高压控制单元HAMU与主控单元BAMU连接，主控单元BAMU通过CAN总线管理全部的中间控制单元，所述的中间控制单元分三层管理体系，底层中间控制单元BMU实现对对应电池组进行管理；
中层中间控制单元SHMU实现对对相应电池组总电压进行管理；
顶层中间控制单元BSMU通过CAN总线管理本中间控制单元所对应的中层中间控制单元SHMU与底层中间控制单元BMU，同时还控制所对应的电池组的开关元件以及相对应的预充电阻阵列单元中开关元件的通断。
2.根据权利要求1所述的具备均流功能的电池阵列储能管理系统，其特征在于，所述的预充电阻阵列单元包括电源输入端与电源输出端，电源输入端和输出端之间并联连接了多个 串联电路，该串联电路依次串联了电阻R、电容C以及开关元件S。
3.根据权利要求2所述的具备均流功能的电池阵列储能管理系统，其特征在于，所述的开关元件采用继电器。
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