CN206542219U - 一种兆瓦级储能电站电池管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种兆瓦级储能电站电池管理系统，包括兆瓦级储能电站电池管理平台以及多个电池模组管理系统；本实用新型采用一种基于运行数据库并实时更新的退役电池状态的在线估计策略、明晰退役电池容量利用率和电池动态一致性之间的关联关系，提出提高储能电站退役电池寿命和电池容量利用率的关联关系，提出提高储能电站退役电池寿命和电池容量利用率的控制策略，形成新一代电池管理系统，并在电池模组中进行应用，为百兆瓦级储能电站的应用提供技术支撑。

Description

一种兆瓦级储能电站电池管理系统

技术领域

本实用新型涉及电池管理领域，尤其是一种兆瓦级储能电站电池管理系统。

背景技术

随着各种电池应用的发展，作为最关键技术之一的电池管理系统在全球范围内都在被深入研究，美国、日本和德国在电池管理系统的研究和产品化水平上都走在世界前列。比较有名的有用于美国通用公司生产的雪佛兰Volt电动汽车电池管理系统，在此管理系统中，电池监测板使用两个关键子系统来监测电池单体的状况，并把检测数据发送到主处理器，主处理器则协调汽车总系统的运行。还有用于丰田Prius混合动力汽车上的Energy CS电池管理系统，用于日产Leaf纯电动汽车上的电池管理系统和用于锂电池储能的A123Systems公司配套电池管理系统等，本实用新型一种兆瓦级储能电站电池管理系统，提出一种基于运行数据库并实时更新的退役电池状态的在线估计策略、明晰退役电池容量利用率和电池动态一致性之间的关联关系，提出提高储能电站退役电池寿命和电池容量利用率的关联关系，提出提高储能电站退役电池寿命和电池容量利用率的控制策略，形成新一代电池管理系统，并在电池模组中进行应用，为百兆瓦级储能电站的应用提供技术支撑。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种用电流传感器和温度传感器实现兆瓦级储能电站电池管理系统，能有效解决退役电池梯次利用问题，对节约资源保护环境具有重要意义。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种兆瓦级储能电站电池管理系统，包括兆瓦级储能电站电池管理平台以及多个电池模组管理系统；所述的多个电池模组管理系统分别与兆瓦级储能电站电池管理平台连接。

进一步的说，本实用新型所述的电池模组管理系统包括多个电池组、电池组监视器、多个温度传感器以及通信接口电路；所述的多个电池组串联在一起并分别与电池组监视器对应端口连接；所述的多个温度传感器分别与电池组监视器对应的输入端口连接；所述的通信接口电路的输入端与电池组监视器对应的通信接口连接。

再进一步的说，本实用新型兆瓦级储能电站电池管理平台包括电流传感器、按键电路、电源电路、微处理器电路、显示电路、存储器、第一通信接口电路以及第二通信接口电路；所述的电流传感器的输出端与微处理器电路的A/D端口连接；所述的按键电路的输出端与微处理器电路的I/O口连接；所述的电源电路的输出端与微处理器电路的电源端连接；所述的显示电路的输入端与微处理器电路的I/O口连接；所述的存储器的输入端与微处理器电路的I/O口连接；所述的第一通信接口电路、第二通信接口电路的输入端分别与微处理器电路的通信接口连接。

再进一步的说，本实用新型所述的电池组包括锂电池、功率电阻以及场效应管；所述的功率电阻、场效应管串联后并联在锂电池两端。

本实用新型的有益效果是：

1、基于实际电池储能系统中的运行数据，提炼锂离子电池的特征曲线，采用信息融合技术对电池的SOC估算算法进行研究，以目前比较常用的磷酸铁锂电池组成的储能系统为研究对象；首先对实际运行的电池组充放电数据进行分析，基于多源信息融合技术提出信息融合框架结构，并根据该框架结构和电池组的实际运行工况，提炼出锂离子电池充放电特征曲线；然后对该曲线进行分区，找出锂离子电池在各个区间的运行模式，建立相对应的数据驱动模型；为了消除估算误差，进一步提出多模型之间的转换技术，对电池组的估算模型进行优化，找出比较适合实际运行模式的最佳匹配模型和SOC估算算法；

2、为了提高对动力电池健康程度评估的准确性，针对动力电池组，给出一种基于动力电池的全寿命周期特征参数的评估算法；以动力电池的安全使用和准确评估为切入点，以动力电池标称数据为基础，基于动力电池日常充电/换电、放电数据对动力电池进行检测，对检测中发现的隐患的动力电池统一调度，并制定电池维护/检修计划；

3、采用电流传感器对单体电池及电池组的温度场进行采集分析，计算出单体电池不同放电倍率下温度特性，给出电池组的温度场云图，得出最高温度、最低温度以及平均温度。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1为实施例1的兆瓦级储能电站电池管理系统组成原理图；

图2为实施例1的电池模组管理系统原理结构图；

图3为实施例1的兆瓦级储能电站电池管理平台原理结构图；

图4为实施例1的电池模组管理系统SOC估算流程图；

图5为实施例1的电池模组管理系统SOH估算流程图。

具体实施方式

现在结合附图和优选实施例对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

见图1所示，本实施例的兆瓦级储能电站电池管理系统，包括兆瓦级储能电站电池管理平台、第一号电池模组管理系统、第二号电池模组管理系统、第n号电池模组管理系统；第一号电池模组管理系统、第二号电池模组管理系统、第n号电池模组管理系统分别于兆瓦级储能电站电池管理平台连接。

见图2所示，电池模组管理系统包括1号电池组、2号电池组、3号电池组、4号电池组、5号电池组、6号电池组、7号电池组、8号电池组、9号电池组、10号电池组、11号电池组、12号电池组、LTC6804-1、1号温度传感器、2号温度传感器、3号温度传感器、4号温度传感器、通信接口电路；1号电池组、2号电池组、3号电池组、4号电池组、5号电池组、6号电池组、7号电池组、8号电池组、9号电池组、10号电池组、11号电池组和12号电池组串联在一起并分别与LTC6804-1连接对应端口连接；1号温度传感器、2号温度传感器、3号温度传感器和4号温度传感器分别与LTC6804-1对应端口连接；通信接口电路的输入端与LTC6804-1对应通信接口连接。

见图3所示，兆瓦级储能电站电池管理平台包括电流传感器、按键电路、电源电路、微处理器电路、显示电路、存储器、第一通信接口电路、第二通信接口电路；电流传感器的输出端与微处理器电路的A/D端口连接；按键电路的输出端与微处理器电路的I/O口连接；电源电路的输出端与微处理器电路的电源端连接；显示电路的输入端与微处理器电路的I/O口连接；存储器的输入端与微处理器电路的I/O口连接；第一通信接口电路、第二通信接口电路的输入端分别与微处理器电路的通信接口连接。

电池组包括锂电池、功率电阻、场效应管；功率电阻、场效应管串联后并联在锂电池两端。

见图4所示，SOC估算过程：首先对电池进行恒流-恒压(CC—CV)充放电，得到电池的伏安曲线；其次然后采用差分电压法(DVA)来提炼电池状态估算的特征值，并提炼电压-电量曲线来分析电池的外特性，以此作为电池SOC估算的特征曲线。根据提取到的储能电池特征曲线，通过分析电池运行数据，建立反应电池充放电特性的特征数据库，提取出电池的特征曲线，以分析电池组在循环衰减过程中的特性，根据很明显的分界点可以对储能电池的工作区间进行划分得出电池数据模型的工作模式和选取区间，在不同的工作区间采用不同的估算模型和估算策略进行估算，并能进行互相切换，进而提高SOC估算精度。

见图5所示，SOH判定方法：根据动力电池使用过程中的电池容量、端电压、单体压差、能量以及能量比，构建基于概率模型的动力电池电气特征量专家库。根据实时检测“知识”自动比对历史数据和相邻历史数据，以知识设计为评估检测原则，综合多种方法进行测试，使用加权法进行均衡计算，同时检测结果运行人工修改，从而直接影响评估结果，并将此次评估结果形成知识，更新到知识库中。评估动力电池SOH过程中，主要使用电池的内阻、电池单体电压等参数作为电池健康程度的评估指标，同时综合动力电池电气特征量进行判定，前期我们从中选取出大量的正常使用下的电池数据，作为样本。首先对样本数据进行归一化处理，而后使用归一化后的样本数据对电池全周期神经系统进行训练，在训练精度达到要求的情况下，获得的各个参数即可作为最新的数据模型，对当前电池进行SOH的判定。

以上说明书中描述的只是本实用新型的具体实施方式，各种举例说明不对本实用新型的实质内容构成限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了说明书后可以对以前所述的具体实施方式做修改或变形，而不背离实用新型的实质和范围。

Claims (4)

1.一种兆瓦级储能电站电池管理系统，其特征在于：包括兆瓦级储能电站电池管理平台以及多个电池模组管理系统；所述的多个电池模组管理系统分别与兆瓦级储能电站电池管理平台连接。

2.如权利要求1所述的一种兆瓦级储能电站电池管理系统，其特征在于：所述的电池模组管理系统包括多个电池组、电池组监视器、多个温度传感器以及通信接口电路；所述的多个电池组串联在一起并分别与电池组监视器对应端口连接；所述的多个温度传感器分别与电池组监视器对应的输入端口连接；所述的通信接口电路的输入端与电池组监视器对应的通信接口连接。

3.如权利要求1所述的一种兆瓦级储能电站电池管理系统，其特征在于：兆瓦级储能电站电池管理平台包括电流传感器、按键电路、电源电路、微处理器电路、显示电路、存储器、第一通信接口电路以及第二通信接口电路；所述的电流传感器的输出端与微处理器电路的A/D端口连接；所述的按键电路的输出端与微处理器电路的I/O口连接；所述的电源电路的输出端与微处理器电路的电源端连接；所述的显示电路的输入端与微处理器电路的I/O口连接；所述的存储器的输入端与微处理器电路的I/O口连接；所述的第一通信接口电路、第二通信接口电路的输入端分别与微处理器电路的通信接口连接。

4.如权利要求2所述的一种兆瓦级储能电站电池管理系统，其特征在于：所述的电池组包括锂电池、功率电阻以及场效应管；所述的功率电阻、场效应管串联后并联在锂电池两端。