CN214958763U - 一种应用于高压直流设备的多簇并联储能系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电池储能领域，尤其涉及一种应用于高压直流设备的多簇并联储能系统，包括至少两个并联连接于汇流母线的电池簇以及对电池簇下发控制动作指令的控制模块，每簇电池簇包括电池模组以及与电池模组连接的高压盒，每个高压盒包括用于电池模组充电或放电控制的主回路以及与主回路连接的用于电池模组放电时对电流限流的预充电路；预充电路包括连接在电池模组正极输出端的用于限流的预充电阻R，以及与预充电阻R串联连接的预充接触器KM2，预充接触器KM2还连接所在电池簇的正极输出端，控制模块控制预充接触器KM2的导通，实现电池簇在放电的过程中经过预充电阻R的限流。本实用新型在电池簇中增加预充回路，通过限流电阻限流，使每簇电池不过流。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池储能领域，尤其涉及一种应用于高压直流设备的多簇并联储能系统。
背景技术
现有越来越多的IDC数据机房采用高压直流设备（HVDC）与锂电池储能系统配合使用的方式来给负载进行供电及备电。电池储能系统大多是多簇电池并联，当并联母线没电，电池系统需要上电并机时，如果电池簇之间存在压差，电压高的电池簇会给电压低的电池簇充电，会有环流，导致电压低的电池簇电流过大，容易损坏电池或接触器等。
实用新型内容
为解决上述问题，本实用新型提出一种应用于高压直流设备的多簇并联储能系统。
本实用新型提出一种应用于高压直流设备的多簇并联储能系统，包括至少两个并联连接于汇流母线的电池簇以及对电池簇下发控制动作指令的控制模块，每簇电池簇包括电池模组以及与电池模组连接的高压盒，每个高压盒包括用于电池模组充电或放电控制的主回路以及与主回路连接的用于电池模组放电时对电流限流的预充电路；
所述预充电路包括连接在电池模组正极输出端的用于限流的预充电阻R，以及与预充电阻R串联连接的预充接触器KM2，所述预充接触器KM2还连接所在电池簇的正极输出端；
所述控制模块控制预充接触器KM2的导通，实现电池簇在放电的过程中经过预充电阻R的限流。
优选的，所述主回路包括放电接触器KM1、充电接触器KM3以及防反二极管D1、D2，所述充电接触器KM3一端连接电池模组正极输出端以及防反二极管D1的正极，另一端连接防反二极管D1的负极、防反二极管D2的负极以及放电接触器KM1的一端，所述放电接触器KM1的另一端连接防反二极管D2的正极以及所在电池簇的正极输出端；
所述控制模块控制充电接触器KM3的导通，实现对电池模组的充电。
优选的，还包括用于获取电池模组电池信息并将电池信息发送到控制模块的电池簇管理模块；
若控制模块根据电池信息判断存在充电电流或放电电流小于设定阈值的电池模组，经设定时间延时后则控制导通该电池模组对应的放电接触器KM1，实现电压高的电池模组通过预充回路放电，符合条件的电压低的电池模组通过放电接触器KM1、充电接触器KM3进行充电。
优选的，每个电池簇包括若干个电池包，所述电池包包括用于采集电池信息并将电池信息传输到电池簇管理模块的电池信息采集模块。
优选的，所述电池信息采集模块包括均与电池簇管理模块连接的用于采集电流信号的电流采集电路以及用于采集电压信号的电压采集电路。
优选的，所述主回路还包括串联在电池模组输出端的熔断器FU。
优选的，所述主回路还包括与汇流母线连接的断路器QF。
本实用新型的有益效果：在电池簇中增加预充回路，并联在主回路中，保证在汇流母线没电的情况下，系统上电并机时使每簇电池先经过预充回路与汇流母线连接，通过限流电阻限流，使每簇电池不过流，减小大电流对电池模组和接触器的冲击。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
图1是本实用新型实施例一种应用于高压直流设备的多簇并联储能系统的结构示意图;
图2是本实用新型实施例一种应用于高压直流设备的多簇并联储能系统的电路原理图;
图3是本实用新型实施例一种应用于高压直流设备的多簇并联储能系统的系统框图。
具体实施方式
以下结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。
本实用新型的基本思想是在电池簇中增加预充回路，并联在主回路中，保证在汇流母线没电的情况下，系统上电并机时使每簇电池先经过预充回路与汇流母线连接，通过限流电阻限流，使每簇电池不过流，减小大电流对电池模组和接触器的冲击。
本实用新型提出了一种应用于高压直流设备的多簇并联储能系统，如图1所示，包括至少两个并联连接于汇流母线的电池簇以及对电池簇下发控制动作指令的控制模块，每簇电池簇包括电池模组以及与电池模组连接的高压盒，每个高压盒包括用于电池模组充电或放电控制的主回路以及与主回路连接的用于电池模组放电时对电流限流的预充电路。
通过预充电路限流，使每簇电池不过流，减小大电流对电池模组和接触器的冲击。
图2是本实用新型实施例一种应用于高压直流设备的多簇并联储能系统的电路原理图。图2中，预充电路包括连接在电池模组正极输出端的用于限流的预充电阻R，以及与预充电阻R串联连接的预充接触器KM2，所述预充接触器KM2还连接所在电池簇的正极输出端。主回路包括放电接触器KM1、充电接触器KM3以及防反二极管D1、D2，所述充电接触器KM3一端连接电池模组正极输出端以及防反二极管D1的正极，另一端连接防反二极管D1的负极、防反二极管D2的负极以及放电接触器KM1的一端，所述放电接触器KM1的另一端连接防反二极管D2的正极以及所在电池簇的正极输出端。控制模块控制预充接触器KM2的导通，实现电池簇在放电的过程中经过预充电阻R的限流，控制模块控制充电接触器KM3的导通，实现对电池模组的充电。
需要说明的是，在本实施例中通过串联的预充电阻R实现限流，同样也可以采用多个预充电阻R串联或并联连接实现不同程度的限流。
在实施例中，本系统还包括用于获取电池模组电池信息并将电池信息发送到控制模块的电池簇管理模块；若控制模块根据电池信息判断存在充电电流或放电电流小于设定阈值的电池模组，经设定时间延时后则控制导通该电池模组对应的放电接触器KM1，实现电压高的电池模组通过预充回路放电，符合条件的电压低的电池模组通过放电接触器KM1、充电接触器KM3进行充电。
在实施例中，如图3所示，每个电池簇包括若干个电池包，所述电池包包括用于采集电池信息并将电池信息传输到电池簇管理模块的电池信息采集模块。电池信息采集模块包括均与电池簇管理模块连接的用于采集电流信号的电流采集电路以及用于采集电压信号的电压采集电路。
每个电池包都带一个电池信息采集模块，电池信息采集模块负责采集电池包的电压、电流和温度信息等。每一个电池模组带一个电池簇管理模块，负责收集和处理电池信息采集模块传递的电池信息。整个电池簇由一个PCU电池堆控制模块来总控，对收集到的电池信息做计算处理，并下发相应的控制动作。
在实施例中，主回路还包括串联在电池模组输出端的熔断器FU，在一些大电流的特殊情况下，通过熔断器FU保护电池模组和接触器。
在实施例中，主回路还包括与汇流母线连接的断路器QF，通过断路器QF实现电池簇与汇流母线的并联连接。
本实用新型实施例的控制过程为：
当汇流母线铜排没电压时：
S1：闭合所有充电接触器KM3，此时每簇电池无电流经过；
S2：闭合所有预充接触器KM2，电压高的电池簇会通过预充回路放电，电压低的电池簇会通过二极管和充电接触器KM3回路充电。此时电压低的电池簇有充电电流，电压高的电池簇有放电电流。放电回路会通过预充电阻R进行限流。
S3：预充达到设定最小预充时间后，如果该簇电池有充电电流或放电电流小于2A（为了防止电池簇间压差太大产生大电流，保护电芯和接触器等），经10S（可配置）延时后则闭合符合条件的放电接触器KM1（防止几簇电池一致性太差的情况下，电压最高簇预充失败，电压次高簇和最低簇之间压差过大，而此时次高簇和最低簇充、放电接触器都闭合，导致回流过大）。此时电压高的电池簇通过预充回路放电，符合条件的电压低的电池簇通过充电和放电接触器进行充电。最终会达到一个稳态。如果电池簇压差太大，预充失败，过一段时间会再次进行预充。如果几次（可配置）预充不成功，则需人工维护。
S4：当最后一簇电压高的电池簇放电电流小于2A时，闭合此簇放电接触器KM1，此时所有簇充、放电接触器闭合，最终达到稳态，系统并机完成。
本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (7)
1.一种应用于高压直流设备的多簇并联储能系统，其特征在于，包括至少两个并联连接于汇流母线的电池簇以及对电池簇下发控制动作指令的控制模块，每簇电池簇包括电池模组以及与电池模组连接的高压盒，每个高压盒包括用于电池模组充电或放电控制的主回路以及与主回路连接的用于电池模组放电时对电流限流的预充电路；
所述预充电路包括连接在电池模组正极输出端的用于限流的预充电阻R，以及与预充电阻R串联连接的预充接触器KM2，所述预充接触器KM2还连接所在电池簇的正极输出端；
所述控制模块控制预充接触器KM2的导通，实现电池簇在放电的过程中经过预充电阻R的限流。
2.根据权利要求1所述的一种应用于高压直流设备的多簇并联储能系统，其特征在于，所述主回路包括放电接触器KM1、充电接触器KM3以及防反二极管D1、D2，所述充电接触器KM3一端连接电池模组正极输出端以及防反二极管D1的正极，另一端连接防反二极管D1的负极、防反二极管D2的负极以及放电接触器KM1的一端，所述放电接触器KM1的另一端连接防反二极管D2的正极以及所在电池簇的正极输出端；
所述控制模块控制充电接触器KM3的导通，实现对电池模组的充电。
3.根据权利要求1所述的一种应用于高压直流设备的多簇并联储能系统，其特征在于，还包括用于获取电池模组电池信息并将电池信息发送到控制模块的电池簇管理模块；
若控制模块根据电池信息判断存在充电电流或放电电流小于设定阈值的电池模组，经设定时间延时后则控制导通该电池模组对应的放电接触器KM1，实现电压高的电池模组通过预充回路放电，符合条件的电压低的电池模组通过放电接触器KM1、充电接触器KM3进行充电。
4.根据权利要求3所述的一种应用于高压直流设备的多簇并联储能系统，其特征在于，每个电池簇包括若干个电池包，所述电池包包括用于采集电池信息并将电池信息传输到电池簇管理模块的电池信息采集模块。
5.根据权利要求4所述的一种应用于高压直流设备的多簇并联储能系统，其特征在于，所述电池信息采集模块包括均与电池簇管理模块连接的用于采集电流信号的电流采集电路以及用于采集电压信号的电压采集电路。
6.根据权利要求1~5任一项所述的一种应用于高压直流设备的多簇并联储能系统，其特征在于，所述主回路还包括串联在电池模组输出端的熔断器FU。
7.根据权利要求1~5任一项所述的一种应用于高压直流设备的多簇并联储能系统，其特征在于，所述主回路还包括与汇流母线连接的断路器QF。
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