CN206059499U - 多簇电池组并联系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种多簇电池组并联系统，包括多个并联连接的子系统，所述子系统包括电池包、与所述电池包串联连接的单向导电模块及与所述电池包串联连接的均衡模块。所述单向导电模块还包括放电支路及充电支路，放电支路一端与电池包的总正端连接，另一端与外接负载连接，充电支路一端与电池包的总正端连接，另一端与充电电源连接。本实用新型通过设有多个并联的子系统、单向导电模块及均衡模块，可以有效解决多簇电池组并联系统的电流环流问题和簇间均衡问题，同时设有充电支路、放电支路以及均衡支路，不需要在子系统中增加双向变流器，也能够实现多个子系统的并联使用，不仅可以实现充放电同口输入或输出，还实现电池包的电压均衡。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池组系统领域，特别是涉及一种多簇电池组并联系统。
背景技术
随着科技的进步和社会的发展，新能源的发展问题越来越受到人们的重视，在新能源领域中，储能用电池系统的轻量化和高效化已成为中大型储能系统的一个重要发展方向。
在中大型储能系统中经常会遇到为了满足整个储能系统的能量需求，需要把储能系统分解成多个子系统并联使用，子系统通常包括了多个串联的电池组，多个电池组又并联连接，同时，储能系统需要在每一个子系统上配一个双向变流器(PCS)，比如如果储能系统有10个100kwh的电池子系统并联组成，则需要使用10个100kw的双向变流器(PCS)。
然而，使用多个双向变流器导致整个储能系统的成本大幅度增加，不利于方案的推广。针对电池组先串后并的情况，如何解决并联后储能系统的环流问题，成为影响该储能系统的关键因素。
实用新型内容
本实用新型的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种多簇电池组并联系统。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种多簇电池组并联系统，包括多个并联连接的子系统，所述子系统包括电池包、与所述电池包串联连接的单向导电模块及与所述电池包串联连接的均衡模块。
作为进一步优选的方案，所述单向导电模块还包括放电支路及充电支路，所述放电支路一端与所述电池包的总正端连接，另一端与外接负载连接，所述充电支路一端与所述电池包的总正端连接，另一端与充电电源连接。
作为进一步优选的方案，所述放电支路包括串联连接的第一开关和第二二极管。
作为进一步优选的方案，所述第二二极管的阳极与所述电池包的总正端连接，阴极与所述第一开关的一端连接，所述第一开关的另一端作为子系统输出端与外接负载连接。
作为进一步优选的方案，所述充电支路包括串联连接的第二开关和第一二极管。
作为进一步优选的方案，所述第二开关的一端与所述电池包的总正端连接，另一端与所述第一二极管的阴极连接，所述第一二极管的阳极作为子系统的输出端与充电电源连接。
作为进一步优选的方案，所述均衡模块包括均衡支路，所述均衡支路包括均衡电阻及与所述均衡电阻串联连接的第三开关，所述均衡支路的一端与电池包的总正端连接，另一端作为子系统输出端与外接负载连接。
作为进一步优选的方案，所述均衡模块包括均衡支路，所述均衡支路包括均衡电阻及与所述均衡电阻串联连接的第三开关，所述均衡支路的一端通过第三开关与电池包的总正端连接，另一端作为输出端与外接负载连接。
作为进一步优选的方案，所述均衡电阻为串联和/或并联多个定值电阻。
本实用新型相比于现有技术的优点及有益效果如下：
1、本实用新型通过设有多个并联的子系统、单向导电模块及均衡模块，可以有效解决多簇电池组并联系统的电流环流问题和簇间均衡问题。
2、本实用新型设有充电支路、放电支路以及均衡支路，不需要在子系统中增加双向变流器(PCS)，也能够实现多个子系统的并联使用，不仅可以实现充放电同口输入或输出，还实现电池包的电压均衡。
3、本实用新型只通过第一开关、第二开关、第一二极管、第二二极管以及均衡电阻等可以替代双向变流器(PCS)的使用。同时，由于利用了二极管的单向导电性，可以有效地解决多簇电池组并联系统的电流环流问题，还解决了充放电同口的兼容问题；在均衡支路中设有均衡电阻可以有效地解决了簇间均衡问题。不仅如此，还可以大幅度的降低生产的成本，有利于该系统的推广使用。
附图说明
图1为多簇电池组并联系统的原理图；
图2为图1所示的多簇电池组并联系统的电路图。
具体实施方式
为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1，一种多簇电池组并联系统10，包括多个并联连接的子系统1，所述子系统1包括电池包2、与所述电池包2串联连接的单向导电模块3及与所述电池包2串联连接的均衡模块4。单向导电模块3用于控制电池包2的单向充电或单向放电，均衡模块4用于电池包2的电压均衡。具体的，所述电池包2包括多个串联连接的单体电池。
具体的，所述单向导电模块3还包括放电支路31及充电支路32，所述放电支路31一端与所述电池包2的总正端连接，另一端与外接负载连接，所述充电支路32一端与所述电池包2的总正端连接，另一端与充电电源连接。
请参阅图2，所述放电支路31包括串联连接的第一开关S1和第二二极管D2。进一步的，所述第二二极管D2的阳极与所述电池包2的总正端连接，阴极与所述第一开关S1的一端连接，所述第一开关S1的另一端作为子系统1输出端与外接负载连接。
所述充电支路32包括串联连接的第二开关S2和第一二极管D1。进一步的，所述第二开关S2的一端与所述电池包2的总正端连接，另一端与所述第一二极管D1的阴极连接，所述第一二极管D1的阳极作为子系统1的输出端与充电电源连接。
所述均衡模块4包括均衡支路，所述均衡支路包括均衡电阻及与所述均衡电阻串联连接的第三开关S3，在其中一个实施例中，所述均衡支路的一端与电池包2的总正端连接，另一端作为子系统1输出端与外接负载连接。
所述均衡模块4包括均衡支路，所述均衡支路包括均衡电阻及与所述均衡电阻串联连接的第三开关S3，在另一个实施例中，所述均衡支路的一端通过第三开关与电池包的总正端连接，另一端作为输出端与外接负载连接。所述均衡电阻为串联和/或并联多个定值电阻。为了防止电流过大损坏开关，可以根据预估的电流大小来设定均衡电阻的大小及定值电阻的串并联。
具体的，电池包2的总正端与第二二极管D2的阳极连接，第二二极管D2的阴极与第一二极管D1的阴极连接，第一二极管D1的阳极与外接的负载连接。充电支路的第二开关S2与放电支路的第二二极管D2并联连接，充电支路的第一二极管D1与放电支路的第一开关S1并联连接，并且，在其中一个实施例中，所述均衡支路与充电支路的第一二极管D1并联连接，在另一实施例中，所述均衡支路的均衡电阻的一端与电池包2的总正端连接，另一端连接第三开关S3的一端，第三开关S3的另一端与外接负载连接。
放电过程：
假设有n个电池包，当第一子系统的第一电池包(PACK1)通过闭合第一开关S1，断开第二开关S2，从而多簇电池组并联系统通过第二二极管D2、第一开关S1形成放电回路。第n子系统的第n电池包(PACKn)通过闭合开关Sn1，断开开关Sn2，从而系统通过二极管Dn2，开关Sn1形成放电回路。所以多簇电池组并联系统实现多个电池包并联放电的过程。
充电过程：
当第一子系统的第一电池包(PACK1)通过闭合第二开关S2，断开第一开关S1，从而多簇电池组并联系统通过第一二极管D1、第二开关S2形成充电回路。第n子系统的第n电池包(PACKn)通过闭合开关Sn2，断开开关Sn1，从而簇电池组并联系统通过二极管Dn1，开关Sn2形成充电回路。所以多簇电池组并联系统实现多个电池包并联放电的过程。
簇间均衡过程：
当出现某个子系统间电压差比较大时，可以通过簇间均衡回路来平衡电池包的电压，假设是第一子系统的第一电池包(PACK1)电压较大时，第一子系统的第一电池包(PACK1)通过闭合第二开关S2，第三开关S3,断开第一开关S1,可以实现均衡第一电池包的电压。
当第n子系统的电池包电压较大时,第n子系统的电池包(PACKn)通过闭合开关Sn2，开关Sn2,断开开关Sn1。由于有均衡电阻R的存在，所以很好的限制了电流过大对开关的影响。
本实用新型通过设有充电支路、放电支路以及均衡支路，不需要在子系统中增加双向变流器(PCS)，也能够实现多个子系统的并联使用，只通过第一开关S1、第二开关S2、第一二极管D1、第二二极管D2以及均衡电阻等可以替代双向变流器(PCS)的使用。同时，由于利用了二极管的单向导电性，可以有效地解决多簇电池组并联系统的电流环流问题，还解决了充放电同口的兼容问题；在均衡支路中设有均衡电阻可以有效地解决了簇间均衡问题。
以上所述实施方式仅表达了本实用新型的几种实施方式，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，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种多簇电池组并联系统，其特征在于，包括多个并联连接的子系统，所述子系统包括电池包、与所述电池包串联连接的单向导电模块及与所述电池包串联连接的均衡模块。
2.根据权利要求1所述的多簇电池组并联系统，其特征在于，所述单向导电模块还包括放电支路及充电支路，所述放电支路一端与所述电池包的总正端连接，另一端与外接负载连接，所述充电支路一端与所述电池包的总正端连接，另一端与充电电源连接。
3.根据权利要求2所述的多簇电池组并联系统，其特征在于，所述放电支路包括串联连接的第一开关和第二二极管。
4.根据权利要求3所述的多簇电池组并联系统，其特征在于，所述第二二极管的阳极与所述电池包的总正端连接，阴极与所述第一开关的一端连接，所述第一开关的另一端作为子系统输出端与外接负载连接。
5.根据权利要求2所述的多簇电池组并联系统，其特征在于，所述充电支路包括串联连接的第二开关和第一二极管。
6.根据权利要求5所述的多簇电池组并联系统，其特征在于，所述第二开关的一端与所述电池包的总正端连接，另一端与所述第一二极管的阴极连接，所述第一二极管的阳极作为子系统的输出端与充电电源连接。
7.根据权利要求1所述的多簇电池组并联系统，其特征在于，所述均衡模块包括均衡支路，所述均衡支路包括均衡电阻及与所述均衡电阻串联连接的第三开关，所述均衡支路的一端与电池包的总正端连接，另一端作为子系统输出端与外接负载连接。
8.根据权利要求4所述的多簇电池组并联系统，其特征在于，所述均衡模块包括均衡支路，所述均衡支路包括均衡电阻及与所述均衡电阻串联连接的第三开关，所述均衡支路的一端通过第三开关与电池包的总正端连接，另一端作为输出端与外接负载连接。
9.根据权利要求7或8所述的多簇电池组并联系统，其特征在于，所述均衡电阻为串联和/或并联多个定值电阻。
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