CN212542532U - 一种具有电芯诊断功能的多支路电化学储能系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种具有电芯诊断功能的多支路电化学储能系统，一个电池簇对应一个二级电池管理系统及一个DC‑AC双向变流器，各电池簇包括若干电池模组，其中，一个电池模组对应一个一级电池管理系统，其中，电池簇内各电池模组对应的一级电池管理系统与该电池簇对应的二级电池管理系统相连接，三级电池管理系统与所有二级电池管理系统相连接，预诊断系统与三级电池管理系统及协调控制系统相连接，各电池簇与对应DC‑AC双向变流器相连接，协调控制系统与各DC‑AC双向变流器的控制端相连接，该系统能够实现对电池簇内的各电池模组进行精细化管理。
Description
技术领域
本实用新型属于电池管理系统，具体涉及一种具有电芯诊断功能的多支路电化学储能系统。
背景技术
随着大量可再生能源的接入，其出力的随机性和波动性在发电侧加剧了电力供求关系的不确定性，供求两端“合力”导致了供求关系的不平衡、峰谷差越拉越大，因此发电和供电系统面临大量的储能服务缺口，储能系统在可再生能源和传统火力发电侧的应用需求越发强烈。
对可再生能源发电系统配备一定容量储能装置，可以对电站起到调峰、提高电能质量等作用，提升电站发电量。其中，锂电池因具有相对较好的安全性和较高的能量密度成为储能系统用电池的首选。但是，目前电池储能技术仍存在较大安全问题和稳定问题。
目前储能系统中普遍使用的电池管理系统BMS无法实现对电池电芯状态的精确控制，安全阈值普遍无法实现随电池寿命的动态更新，对电芯的寿命诊断仍然是行业的痛点。
再者，目前传统集中式电池储能系统对电池一致性要求很高，随着运行时间增加，电芯出现不一致情况或电芯故障时，会造成簇间不一致性出现或整个电池簇退出运行，导致环流或电池簇的输出容量降低，造成系统可用容量不断降低。
因此，有必要对电池储能系统进行更加精细化的管理，并将电芯诊断系统应用于电池储能中。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种具有电芯诊断功能的多支路电化学储能系统，该系统能够实现对电池簇内的各电池模组进行精细化管理，电池簇间虚拟并联和簇间解耦，实现可对每一支路进行单独控制，即使一个电池簇中出现电芯故障或内阻增加，也可避免该电池簇对其他电池簇造成影响。
为达到上述目的，本实用新型所述的具有电芯诊断功能的多支路电化学储能系统包括能量管理系统、协调控制系统、三级电池管理系统、预诊断系统、若干电池簇、若干一级电池管理系统、若干二级电池管理系统及若干DC-AC双向变流器；
其中，一个电池簇对应一个二级电池管理系统及一个DC-AC双向变流器，各电池簇包括若干电池模组，其中，一个电池模组对应一个一级电池管理系统，其中，电池簇内各电池模组对应的一级电池管理系统与该电池簇对应的二级电池管理系统相连接，三级电池管理系统与所有二级电池管理系统相连接，预诊断系统与三级电池管理系统及协调控制系统相连接，各电池簇与对应DC-AC双向变流器相连接，协调控制系统与各DC-AC双向变流器的控制端相连接。
同一电池簇内的各电池模组串联连接。
所述DC/AC变流器的功率范围为10kw-200kw，各DC-AC双向变流器集成于同一机柜内。
本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型所述的具有电芯诊断功能的多支路电化学储能系统在具体操作时，通过一级电池管理系统对电池模组内电芯的电压、温度及内阻进行检测，然后通过二级电池管理系统及三级电池管理系统进行汇总，再通过预诊断系统内置的算法根据电芯的电压、温度及内阻获取所有电芯的健康状态数据，然后将所有电芯的健康状态数据发送至协调控制系统，根据结果对电池簇的充放电情况进行相应调整，提前隔离存在故障和安全隐患的电芯，预诊断系统内置的算法是基于对常规电芯本体分析和建模得到的，在电池储能系统实际运行过程中，会对所有数据信息进行充分挖掘和分析，利用大数据算法对算法进行修正和完善，实时动态更新算法。当一个电池模组中出现电芯故障时，可直接抽出，不必停机，短接后剩余电池通过DC-AC双向变流器升压后正常工作，系统可用容量降低较少，从而提高电池储能系统的运行效率、可用容量，继而实现对电池簇内的各电池模组进行精细化管理，即使一个电池簇中出现电芯故障或内阻增加，也可避免该电池簇对其他电池簇造成影响。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
其中，1为电池模组、2为电池簇、3为DC-AC双向变流器、4为一级电池管理系统、5为二级电池管理系统、6为三级电池管理系统、7为预诊断系统、8为协调控制系统、9为能量管理系统。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：
参考图1，本实用新型所述的具有电芯诊断功能的多支路电化学储能系统包括能量管理系统9、协调控制系统8、三级电池管理系统6、预诊断系统7、若干电池簇2、若干一级电池管理系统4、若干二级电池管理系统5及若干DC-AC双向变流器3；其中，一个电池簇2对应一个二级电池管理系统5及一个DC-AC双向变流器3，各电池簇2包括若干电池模组1，其中，一个电池模组1对应一个一级电池管理系统4，其中，电池簇2内各电池模组1对应的一级电池管理系统4与该电池簇2对应的二级电池管理系统5相连接，三级电池管理系统6与所有二级电池管理系统5相连接，预诊断系统7与三级电池管理系统6及协调控制系统8相连接，各电池簇2与对应DC-AC双向变流器3相连接，协调控制系统8与各DC-AC双向变流器3的控制端相连接。
同一电池簇2内的各电池模组1串联连接，本实用新型还包括机柜，其中，各DC-AC双向变流器3集成于同一机柜内。
本实用新型的工作过程为：
能量管理系统9接收电网指令后，将指令传递给协调控制系统8，协调控制系统8根据各电池簇2的状态，向各DC-AC双向变流器3分别发出控制指令，以控制各电池簇2的充放电动作。
DC-AC双向变流器3的功率范围为10kw-200kw，且各DC-AC双向变流器3集成于同一机柜内。
各DC-AC双向变流器3相互独立、隔离，对不同DC-AC双向变流器3在直流侧的电压无一致性要求，能够支持不同类型及不同充放电状态的电池簇2，当各支路之间内出现电压不一致情况时，实现电池簇2双向升降压，不影响整个系统运行，可提高设备的利用率。
每个电池簇2对应一个二级电池管理系统5，每个电池簇2内的各电池模组1对应一个一级电池管理系统4，通过该一级电池管理系统4检测对应电池模组1内电芯的电压、温度及内阻，然后将检测的信息发送至二级电池管理系统5中，二级电池管理系统5将对应电池簇2的检测信息汇总后发送至三级电池管理系统6中，三级电池管理系统6与所有二级电池管理系统5相连接，同时预诊断系统7与三级电池管理系统6相连接，预诊断系统7获取到电芯的电流、温度及内阻信息后，通过内置的电池衰老模型算法，实时得出所有电芯的健康状态数据，然后将所述电芯的健康状态数据发送至给协调控制系统8。
需要说明的是，预诊断系统7内置的电池衰老模型算法是基于对常规电芯本体分析和建模得到的，在电池储能系统实际运行过程中，会对所有数据信息进行充分挖掘和分析，利用大数据算法对算法进行修正和完善，实时动态更新算法，该算法为常规算法。
协调控制系统8接收各电芯的健康状态数据对各电池簇2的充放电情况进行调整，以提前隔离存在故障及安全隐患的电芯，具体的，当一个电池模组1中出现电芯故障时，可直接抽出，不必停机，短接后剩余电池可通过DC-AC双向变流器3升压后正常工作，系统可用容量降低很少，从而提高电池储能系统的运行效率、可用容量。
在本申请所提供的实施例中，所揭露的技术内容，主要是电池储能系统的电池模组架构，未包含电池储能系统中其他总成及管理控制单元，烟雾探测等，应该理解到，所有基于此架构的电池储能系统，都包括在本实用新型的专利保护范围内。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。
另外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (4)
1.一种具有电芯诊断功能的多支路电化学储能系统，其特征在于，包括能量管理系统(9)、协调控制系统(8)、三级电池管理系统(6)、预诊断系统(7)、若干电池簇(2)、若干一级电池管理系统(4)、若干二级电池管理系统(5)及若干DC-AC双向变流器(3)；
其中，一个电池簇(2)对应一个二级电池管理系统(5)及一个DC-AC双向变流器(3)，各电池簇(2)包括若干电池模组(1)，其中，一个电池模组(1)对应一个一级电池管理系统(4)，其中，电池簇(2)内各电池模组(1)对应的一级电池管理系统(4)与该电池簇(2)对应的二级电池管理系统(5)相连接，三级电池管理系统(6)与所有二级电池管理系统(5)相连接，预诊断系统(7)与三级电池管理系统(6)及协调控制系统(8)相连接，各电池簇(2)与对应DC-AC双向变流器(3)相连接，协调控制系统(8)与各DC-AC双向变流器(3)的控制端相连接。
2.根据权利要求1所述的具有电芯诊断功能的多支路电化学储能系统，其特征在于，同一电池簇(2)内的各电池模组(1)串联连接。
3.根据权利要求1所述的具有电芯诊断功能的多支路电化学储能系统，其特征在于，各DC-AC双向变流器(3)集成于同一机柜内。
4.根据权利要求1所述的具有电芯诊断功能的多支路电化学储能系统，其特征在于，DC/AC变流器的功率范围为10kw-200kw。
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