CN218071089U - 多电池簇的储能系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多电池簇的储能系统，包括n个并联的电池簇，n为大于或等于2的整数，还包括BMS，BMS与n个电池簇一一对应连接，各个BMS通过通讯总线相连接，全部BMS中包括n‑1个从机和一个主机，主机用于控制各个从机并与外部进行信息交互，多电池簇的储能系统还包括功率控制单元，功率控制单元与各个BMS一一对应连接，功率控制单元用于管理电池簇的输入或输出功率。本实用新型能够减少系统成本和维护成本，实现各簇地址自动分配，簇间均衡能够提高系统能量利用效率，延长系统使用寿命。

Description

多电池簇的储能系统

技术领域

本实用新型属于储能电池技术领域，具体涉及一种多电池簇的储能系统。

背景技术

现有的多电池簇并联的储能系统如附图2所示，其中的电池管理系统（以下称BMS）如附图1所示，均采用三级架构，即三级架构BMS，包括从控单元、主控单元和总控单元，其中每个电池簇配一套由主控单元和从控单元构成的二级架构BMS，总控单元分别与各个二级架构BMS通讯连接而负责收集所有电池簇的信息。

首先，这种三级架构增加了系统的成本；其次，为让总控单元能够区分各电池簇的信息，每个电池簇需手动分配地址，给系统安装或者售后维护带来不便以及成本增加；再者在于电池容量的利用率上，受制于电池特性存在差异性，多簇电池簇同时运行会造成电池簇电池容量差异，而现有的多簇储能系统对于各簇是相互独立的，因此只具备簇内均衡，而无法进行簇间均衡，长时间运行会导致当电池簇之间容量不一致时，如果没有做环流保护会形成电池簇间环流，如果做了环流保护，容量低的电池簇在放电过程中会提前保护而旁路掉此簇甚至导致整个系统停止运行，同样充电过程中同样的道理，容量高的电池簇提前充满，导致低容量的电池簇无法充满，或者久而久之导致电池簇之间差异更大，缩短的储能系统的使用寿命。

由此可见，现有的多电池簇的储能系统存在以下三方面问题：1、各簇地址需手动分配；2、缺少簇间均衡功能；3、BMS架构使用高成本的三级架构。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种能够实现地址自动分配、簇间均衡功能且成本较低的多电池簇的储能系统。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种多电池簇的储能系统，包括n个并联的电池簇，n为大于或等于2的整数，所述多电池簇的储能系统还包括BMS，所述BMS与n个所述电池簇一一对应连接，各个所述BMS通过通讯总线相连接，全部所述BMS中包括n-1个从机和一个主机，所述主机用于控制各个所述从机并与外部进行信息交互。

所述多电池簇的储能系统还包括功率控制单元，所述功率控制单元与各个所述BMS一一对应连接，所述功率控制单元用于管理所述电池簇的输入或输出功率。

所述功率控制单元具有通讯端，所述功率控制单元的通讯端与对应的所述BMS相连接。

所述多电池簇的储能系统还包括汇流箱、逆变器和总控继电器，各个所述功率控制单元均与所述汇流箱相连接，所述总控继电器的一端与所述逆变器相连接，所述总控继电器的另一端与所述汇流箱相连接。

所述总控继电器还具有控制端，所述总控继电器的控制端与所述逆变器相连接。

所述多电池簇的储能系统还包括与各个所述BMS一一对应配置的分控继电器，所述分控继电器的一端与对应所述功率控制单元相连接，所述分控继电器的另一端与对应的所述BMS相连接。

所述分控继电器还具有控制端，所述分控继电器的控制端与对应的所述BMS相连接。

所述逆变器与所述通讯总线相通讯连接。

所述BMS为二级架构，所述BMS包括与所述电池簇相连接的采集单元、与所述采集单元相连接的主控单元。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：本实用新型能够减少系统成本和维护成本，实现各簇地址自动分配，簇间均衡能够提高系统能量利用效率，延长系统使用寿命。

附图说明

附图1为现有的三级架构BMS的结构示意图。

附图2为现有的多电池簇的储能系统的结构示意图。

附图3为一种多电池簇的储能系统的结构示意图。

附图4为附图3所示的多电池簇的储能系统的工作原理示意图。

附图5为本发明的多电池簇的储能系统的结构示意图。

附图6为本发明的多电池簇的储能系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图所示的实施例对本实用新型作进一步描述。

实施例一：基于附图1和附图2可知，现有的多电池簇的储能系统的方案均采用三级架构BMS的方案，其在二级架构BMS基础上增加了总控单元，各电池簇相互独立，所有电池簇与外部信息交互通过总控单元实现。为了使总控单元能够识别各电池簇数据，各簇的地址需要手动分配，同时因为各电池簇间无信息交互，所以无法实现簇间均衡。

对现有的多电池簇的储能系统进行改进，如附图3所示，仅为各个电池簇配置二级架构BMS，而不配置总控单元，各个二级架构BMS通过通讯总线相连接。总控单元的功能被集成到二级架构BMS中，在各簇之间通过通讯总线相互传递信息，同时通过通讯机制的制定，在各个二级架构BMS中竞争出主机与从机并自动分配主从机地址，主机兼顾总控功能，不仅与外部进行信息交互，同时处理外部指令或内部指令并广播给所有从机。

该方案优化了总控单元，将总控单元的功能集成到了二级架构BMS里，同时也可以实现多簇系统地址自动分配，但对于簇间容量不均衡仍无改善。如附图4所示，当出现某簇电池簇无法放电时候，想要系统继续运行必须旁路掉容量低的电池簇或者使其停止运行，假如旁路掉低电量的电池簇，其他电池簇继续工作，被旁路掉的电池簇要想重新并联到系统需要满足一定的条件，比如与其他簇静态压差要在合理范围。在实际工况下，这种条件是很难保证的，所以有可能旁路的这个电池簇可能长时间没有机会重新并联到系统中，影响系统性能，缩短系统的使用寿命。

为了解决簇间容量不均衡问题，改进图4的系统方案，将图4中的各电池簇增加功率控制单元，功率控制单元管理各簇的输入或者输出功率，根据各簇的SOC计算出各簇的充放电功率，BMS通知功率控制单元调节各簇输入/输出功率达到簇间均衡功能，同时在逆变器与电池系统的回路增加继电器，目的保护电池簇，防止功率控制单元出现异常导致功率输出异常。

具体如附图5所示，一种多电池簇的储能系统，包括n（n为大于或等于2的整数）个并联的电池簇、用于管理电池簇的BMS（电池管理系统）、汇流箱以及逆变器。BMS与n个电池簇一一对应连接，BMS为二级架构，其包括与电池簇相连接的采集单元、与采集单元相连接的主控单元。各个BMS通过通讯总线相连接，全部BMS中包括n-1个从机和一个主机，主机用于控制各个从机并与外部进行信息交互，即其中一个BMS作为控制其余BMS并与外部进行信息交互的主机，其余BMS作为从机。

该多电池簇的储能系统还包括功率控制单元，功率控制单元与各个BMS一一对应连接，功率控制单元用于管理电池簇的输入或输出功率，各个功率控制单元均与汇流箱相连接。功率控制单元具有通讯端，功率控制单元的通讯端与对应的BMS相连接。该多电池簇的储能系统还包括总控继电器Kp，总控继电器Kp的一端与逆变器相连接，另一端与汇流箱相连接。总控继电器Kp还具有控制端，总控继电器Kp的控制端与逆变器相连接。逆变器与通讯总线相通讯连接。

为了进一步实现点对点保护，在图5 方案上作进一步改进，在电池簇与功率控制单元之间增加继电器，制定合适的控制策略，可以实现点对点的保护，防止某个电池簇或者功率控制单元发生异常，影响整个系统运行，实现单簇旁路功能，等故障修复因有功率控制单元存在，可以随时并入系统.

具体如附图6所示，该多电池簇的储能系统还包括与各个BMS一一对应配置的n个分控继电器K1~Kn，分控继电器K1~Kn的一端与对应功率控制单元相连接，分控继电器K1~Kn的另一端与对应的BMS相连接。分控继电器K1~Kn还具有控制端，分控继电器K1~Kn的控制端与对应的BMS相连接。

上述方案将总控功能集成到二级架构的BMS中，相对于现有的多簇储能方案减少了总控单元，减少系统成本；智能竞争主从机，并分配各簇地址，主机兼顾总控功能，减少安装或者维护，带来了便利，同时减少了维护成本；簇间均衡能够提高多簇电池系统能量利用效率，延长系统使用寿命。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种多电池簇的储能系统，包括n个并联的电池簇，n为大于或等于2的整数，其特征在于：所述多电池簇的储能系统还包括BMS，所述BMS与n个所述电池簇一一对应连接，各个所述BMS通过通讯总线相连接，全部所述BMS中包括n-1个从机和一个主机，所述主机用于控制各个所述从机并与外部进行信息交互。

2.根据权利要求1所述的多电池簇的储能系统，其特征在于：所述多电池簇的储能系统还包括功率控制单元，所述功率控制单元与各个所述BMS一一对应连接，所述功率控制单元用于管理所述电池簇的输入或输出功率。

3.根据权利要求2所述的多电池簇的储能系统，其特征在于：所述功率控制单元具有通讯端，所述功率控制单元的通讯端与对应的所述BMS相连接。

4.根据权利要求3所述的多电池簇的储能系统，其特征在于：所述多电池簇的储能系统还包括汇流箱、逆变器和总控继电器，各个所述功率控制单元均与所述汇流箱相连接，所述总控继电器的一端与所述逆变器相连接，所述总控继电器的另一端与所述汇流箱相连接。

5.根据权利要求4所述的多电池簇的储能系统，其特征在于：所述总控继电器还具有控制端，所述总控继电器的控制端与所述逆变器相连接。

6.根据权利要求5所述的多电池簇的储能系统，其特征在于：所述多电池簇的储能系统还包括与各个所述BMS一一对应配置的分控继电器，所述分控继电器的一端与对应所述功率控制单元相连接，所述分控继电器的另一端与对应的所述BMS相连接。

7.根据权利要求6所述的多电池簇的储能系统，其特征在于：所述分控继电器还具有控制端，所述分控继电器的控制端与对应的所述BMS相连接。

8.根据权利要求4所述的多电池簇的储能系统，其特征在于：所述逆变器与所述通讯总线相通讯连接。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的多电池簇的储能系统，其特征在于：所述BMS为二级架构，所述BMS包括与所述电池簇相连接的采集单元、与所述采集单元相连接的主控单元。

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