CN218161832U - 一种储能系统的电池单元动态均衡与保护控制系统 - Google Patents
一种储能系统的电池单元动态均衡与保护控制系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN218161832U CN218161832U CN202220246443.9U CN202220246443U CN218161832U CN 218161832 U CN218161832 U CN 218161832U CN 202220246443 U CN202220246443 U CN 202220246443U CN 218161832 U CN218161832 U CN 218161832U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- battery
- controllable switch
- energy storage
- storage system
- battery pack
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
本实用新型一种储能系统的电池单元动态均衡与保护控制系统，针对电池储能系统由于电池本身不一致性的先天缺陷，以及在连接和运行过程中，产生和加剧的不一致性，采用电池单元实时控制模块及控制模块通信连接端子，通过开关控制线分别连接第一可控开关K1、第二可控开关K2和第三可控开关K3并控制相应开关的通断，进行电池单元电量的动态均衡与电池单元异常保护切出的控制；动态调节电池充放电功率及均衡充放电电量，缩小电池或电池包之间的电量不一致性，并且及时在线切出异常的电池或电池包，确保电池运行在安全、健康、高效的状态，为电池储能系统提供了一个安全、便捷、有效的解决方案。
Description
技术领域
本实用新型属于电池储能技术领域，具体涉及一种储能系统的电池单元动态均衡与保护控制系统。
背景技术
电池储能系统是由众多的小电量电池通过串并联连接构成电池组，并通过储能变流器接入电网进行充放电。由于电池单体本身不一致性的不可避免缺陷，特别是使用一段时间的电池及退役电池，其不一致性尤为突出，加之电池储能系统的电池安装与物理位置不同以及连接摆放相对固定，对电池充放电的电量产生不一致性影响进一步增加，不仅造成电池储能系统充放电产生整体效率下降的短板效应，而且容易产生个别电池电压及电量偏差过大，造成电池过充或过放乃至燃爆的不安全风险。因此，需要对电池组进行灵活调节及动态维护，保障电池及电池组串充放电的电池电压及电量一致性在可控范围内，避免电池过充、过放和短板效应，提高电池储能系统的安全性和利用率以及投资收益。
为此，业界工程技术人员不断研发与实践，提出了一些解决方案，如：国家知识产权局公布的发明专利《一种电池单元、储能系统及电池单元故障保护方法》专利号为CN113193628，该技术方案权利要求和说明书及其附图2-7公布和提出的电池单元、储能系统及电池单元故障保护方法，所公布的技术方案设计的系统及系统架构图，如该方案的权利要求1、权利要求2和权利要求13、权利要求14以及说明书相应的内容，结合附图1至附图4可以看出，其实质是将异常故障的电池单元通过旁路电力线及开关，以及在电池单元组串相应的电池单元连接端设置一个从电池单元组串中隔离切出故障电池单元的开关，其核心的特征就是用旁路电力线短接替代产生故障的电池单元；其说明书第40段至第45段内容，给出技术方案的设计构思与系统部件的关系与作用以及相应控制规则与方法；不难看出该技术方案存在明显的缺陷：
其一，该方案的系统架构及控制方法设计，如该方案的权利要求1、权利要求2和权利要求13、权利要求14以及说明书相应的内容，结合附图1至附图4以及附图6和附图7。以及。权利要求13，权利要求14。其实质保护内容存在严重的缺陷，该方案权利要求1中记载“在检测到本电池单元出现故障时：触发本电池单元内的第一可控开关断开，从而将本电池单元与其他电池单元相串联构成的电路开路；以及触发本电池单元内的第二可控开关闭合，”造成故障电池单元和其他电池单元串联构成的电池单元组串形成开路，与电力转换设备的直流母线断开，使得电力转换设备因电池组串的开路，造成电力中断产生直流侧故障，电力转换设备故障停机。
其二，由于该技术方案系统架构采用对电池单元直接通过第二可控开关闭合，进行旁路导通的系统架构，因此必须在第一可控开关断开后才能闭合旁路的第二可控开关，否则使电池单元形成瞬间短路，造成电池因短路发生燃爆的恶性事故。故此，该方案权利的技术方案要求“在检测到本电池单元出现故障时：触发本电池单元内的第一可控开关断开，从而将本电池单元与其他电池单元相串联构成的电路开路；以及触发本电池单元内的第二可控开关闭合，从而将本电池单元旁路”；由此可知，该方案无法进行在线动态对不一致性偏差大的电池单元进行在线投切，无法实现在线动态均衡与维护操作。
发明内容
为了克服现有技术方案的缺陷，有效解决上述技术难点与问题。本实用新型提出一种储能系统的电池单元动态均衡与保护控制系统，其特征在于，电池单元实时控制模块及控制模块通信连接端子，通过开关控制线分别连接第一一可控开关K1、第二可控开关K2和第三可控开关K3，以及通过电池监测通信线连接电池或电池包的每一个电池，并且电池或电池包分别与配置第一可控开关K1的组串连接电力线、配置第二可控开关K2及电阻R的受控过渡旁路电力线、配置第三可控开关K3的组串连接电力线连接，构成在线受控电池单元及电池或电池包动态均衡与保护的投切控制路径与系统。
所述一种储能系统的电池单元动态均衡与保护控制系统，其特征在于，由两个及以上多个在线受控电池单元串联，构成各电池或电池包受控动态投切的电池组串簇；一个及以上电池组串簇正极通过正极直流母线及电池组串簇负极通过负极直流母线接入电力变换器，以及由储能系统控制装置通过系统控制通信线分别连接各电池单元实时控制模块及电力变换器，构成电池或电池包在线受控投切与均衡的电池储能系统。
所述一种储能系统的电池单元动态均衡与保护控制系统，其特征在于，配置第一可控开关K1的组串连接电力线的一端连接电池或电池包的正极或负极，另一端同时连接配置第二可控开关K2及电阻R的受控过渡旁路电力线和配置第三可控开关K3的组串连接电力线的一端，配置第二可控开关K2及电阻R的受控过渡旁路电力线和配置第三可控开关K3的组串连接电力线的另一端，同时连接同一电池或电池包负极或正极，并由电池单元实时控制模块通过开关控制线分别连接第一可控开关K1、第二可控开关K2和第三可控开关K3，以及电池单元实时控制模块通过电池监测通信线连接电池或电池包的每一个电池；其特征还在于，切出电池或电池包时，控制第二可控开关K2闭合，再断开第三可控开关K3，最后再闭合第一可控开关K1及断开第二可控开关K2闭合，由旁路替代电池或电池包路径；以及投入电池或电池包时，控制第二可控开关K2闭合，再断开第一可控开关K1，最后再闭合第三可控开关K3及断开第二可控开关K2闭合，由旁路切换至电池或电池包路径；构成在线受控电池单元及电池单元动态均衡与保护的投切控制路径。
所述一种储能系统的电池单元动态均衡与保护控制系统，其特征在于，所述动态均衡控制是在储能系统进行充电运行过程中，监测到电池或电池包的电压或电量产生偏差且偏差高于设定值时，电池单元实时控制模块控制该电池或电池包切出，电池组串簇中其他的电池单元继续充电运行，并在偏差小于电池或电池包投入要求的设定值时，电池单元实时控制模块控制该电池或电池包投入。
本实用新型一种储能系统的电池单元动态均衡与保护控制系统，针对电池储能系统由于电池本身不一致性的先天缺陷，以及在连接和运行过程中，产生和加剧的不一致性，采用电池单元实时控制模块及控制模块通信连接端子，通过开关控制线分别连接第一可控开关K1、第二可控开关K2和第三可控开关K3并控制相应开关的通断，进行电池单元电量的动态均衡与电池单元异常保护切出的控制；动态调节电池充放电功率及均衡充放电电量，缩小电池或电池包之间的电量不一致性，并且及时在线切出异常的电池或电池包，确保电池运行在安全、健康、高效的状态，为电池储能系统提供了一个安全、便捷、有效的解决方案。
附图说明
图1是同一电池单元动态均衡与保护控制系统的原理示意框图。
图2是一种电池或电池包在线受控均衡与投切的电池储能系统构成原理示意图。
具体实施方式
作为实施例子，结合附图对一种储能系统的电池单元动态均衡与保护控制系统给予说明，但是，所描述的实施例是本实用新型应用于一种储能系统的电池单元动态均衡与保护控制系统的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围；本实用新型的技术与方案不限于本实施例子给出的内容。
如图1所示，一种储能系统的电池单元动态均衡与保护控制系统，其特征在于，电池单元实时控制模块(14)及控制模块通信连接端子(T1)，通过开关控制线(23)分别连接第一可控开关K1、第二可控开关K2和第三可控开关K3，以及通过电池监测通信线(22)连接电池或电池包(21)的每一个电池，并且电池或电池包(21)分别与配置第一可控开关K1的组串连接电力线(11)、配置第二可控开关K2及电阻R的受控过渡旁路电力线(12)、配置第三可控开关K3的组串连接电力线(13)连接，构成在线受控电池单元(200)及电池或电池包(21)动态均衡与保护的投切控制路径与系统。
如图1-2所示，所述一种储能系统的电池单元动态均衡与保护控制系统，其特征在于，由两个及以上多个在线受控电池单元(200)串联，构成各电池或电池包(21)受控动态投切的电池组串簇(300)；一个及以上电池组串簇(300)正极通过正极直流母线(340)及电池组串簇(300)负极通过负极直流母线(350)接入电力变换器(310)，以及由储能系统控制装置(320)通过系统控制通信线(330)分别连接各电池单元实时控制模块(14)及电力变换器(310)，构成电池或电池包(21)在线受控投切与均衡的电池储能系统。
如图1所示，所述一种储能系统的电池单元动态均衡与保护控制系统，其特征在于，配置第一可控开关K1的组串连接电力线(11)的一端连接电池或电池包(21)的正极或负极，另一端同时连接配置第二可控开关K2及电阻R的受控过渡旁路电力线(12)和配置第三可控开关K3的组串连接电力线(13)的一端，配置第二可控开关K2及电阻R的受控过渡旁路电力线(12)和配置第三可控开关K3的组串连接电力线(13)的另一端，同时连接同一电池或电池包(21)负极或正极，并由电池单元实时控制模块(14)通过开关控制线(23)分别连接第一可控开关K1、第二可控开关K2和第三可控开关K3，以及电池单元实时控制模块(14)通过电池监测通信线(22)连接电池或电池包(21)的每一个电池，构成在线受控电池单元(200)及电池单元动态均衡与保护的投切控制路径。
所述动态均衡控制是在储能系统进行充电运行过程中，监测到电池或电池包(21)的电压或电量产生偏差且偏差高于设定值时，电池单元实时控制模块(14)控制该电池或电池包(21)切出，电池组串簇(300)中其他的电池单元(200)继续充电运行，并在偏差小于电池或电池包(21)投入要求的设定值时，电池单元实时控制模块(14)控制该电池或电池包(21)投入。
所述动态均衡控制是在储能系统进行放电运行过程中，监测到电池或电池包(21)的电压或电量产生偏差且偏差低于设定值时，电池单元实时控制模块(14)控制该电池或电池包(21)切出，电池组串簇(300)中其他的电池单元继续放电运行，并在偏差小于电池或电池包(21)投入要求的设定值时，电池单元实时控制模块(14)控制该电池或电池包(21)投入。
所述一种储能系统的电池单元动态均衡与保护控制系统，其特征在于，储能系统的电池单元动态均衡与保护控制系统运行控制方式为：
1)电池单元实时控制模块(14)监测到电池或电池包(21)的电池异常故障时，直接控制切出电池或电池包(21)；
2)储能系统控制装置(320)通过采集各电池单元实时控制模块(14)实时监测各电池或电池包(21)电压、温度、电量参数，发现偏差超过设定的控制阈值时，控制电力变换器(310)的功率，或发送调控指令至相应电池单元实时控制模块(14)，切出相应的电池或电池包(21)；并在参数恢复正常时，发送调控指令至相应电池单元实时控制模块(14)，投入相应的电池或电池包(21)；进行均衡与缩小不一致性偏差的作业。
本实用新型一种储能系统的电池单元动态均衡与保护控制系统，针对电池储能系统由于电池本身不一致性的先天缺陷，以及在连接和运行过程中，产生和加剧的不一致性，采用电池单元实时控制模块及控制模块通信连接端子，通过开关控制线分别连接第一可控开关K1、第二可控开关K2和第三可控开关K3并控制相应开关的通断，进行电池单元电量的动态均衡与电池单元异常保护切出的控制；动态调节电池充放电功率及均衡充放电电量，缩小电池或电池包之间的电量不一致性，并且及时在线切出异常的电池或电池包，确保电池运行在安全、健康、高效的状态，为电池储能系统提供了一个安全、便捷、有效的解决方案。
以上给出了具体的实施方式，但本实用新型不局限于所描述的实施方式。对本领域普通技术人员而言，根据本实用新型的技术方案，设计出各种变形的组配、公式、参数并不需要花费创造性劳动，在不脱离本实用新型的原理和构思架构的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本实用新型的保护范围内。
Claims (3)
1.一种储能系统的电池单元动态均衡与保护控制系统，其特征在于，电池单元实时控制模块及控制模块通信连接端子，通过开关控制线分别连接第一可控开关K1、第二可控开关K2和第三可控开关K3，以及通过电池监测通信线连接电池或电池包的每一个电池，并且电池或电池包分别与配置第一可控开关K1的组串连接电力线、配置第二可控开关K2及电阻R的受控过渡旁路电力线、配置第三可控开关K3的组串连接电力线连接，构成在线受控电池单元及电池或电池包动态均衡与保护的投切控制路径与系统。
2.根据权利要求1所述一种储能系统的电池单元动态均衡与保护控制系统，其特征在于，由两个及以上多个在线受控电池单元串联，构成各电池或电池包受控动态投切的电池组串簇；一个及以上电池组串簇正极通过正极直流母线及电池组串簇负极通过负极直流母线接入电力变换器，以及由储能系统控制装置通过系统控制通信线分别连接各电池单元实时控制模块及电力变换器，构成电池或电池包在线受控投切与均衡的电池储能系统。
3.根据权利要求1所述一种储能系统的电池单元动态均衡与保护控制系统，其特征在于，配置第一可控开关K1的组串连接电力线的一端连接电池或电池包的正极或负极，另一端同时连接配置第二可控开关K2及电阻R的受控过渡旁路电力线和配置第三可控开关K3的组串连接电力线的一端，配置第二可控开关K2及电阻R的受控过渡旁路电力线和配置第三可控开关K3的组串连接电力线的另一端，同时连接同一电池或电池包负极或正极，并由电池单元实时控制模块通过开关控制线分别连接第一可控开关K1、第二可控开关K2和第三可控开关K3，以及电池单元实时控制模块通过电池监测通信线连接电池或电池包的每一个电池；其特征还在于，切出电池或电池包时，控制第二可控开关K2闭合，再断开第三可控开关K3，最后再闭合第一可控开关K1及断开第二可控开关K2闭合，由旁路替代电池或电池包路径；以及投入电池或电池包时，控制第二可控开关K2闭合，再断开第一可控开关K1，最后再闭合第三可控开关K3及断开第二可控开关K2闭合，由旁路切换至电池或电池包路径；构成在线受控电池单元及电池单元动态均衡与保护的投切控制路径。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202220246443.9U CN218161832U (zh) | 2022-02-07 | 2022-02-07 | 一种储能系统的电池单元动态均衡与保护控制系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202220246443.9U CN218161832U (zh) | 2022-02-07 | 2022-02-07 | 一种储能系统的电池单元动态均衡与保护控制系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN218161832U true CN218161832U (zh) | 2022-12-27 |
Family
ID=84548085
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202220246443.9U Active CN218161832U (zh) | 2022-02-07 | 2022-02-07 | 一种储能系统的电池单元动态均衡与保护控制系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN218161832U (zh) |
-
2022
- 2022-02-07 CN CN202220246443.9U patent/CN218161832U/zh active Active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111431231B (zh) | 一种基于柔性连接和冗余的电池成组架构 | |
| CN202474990U (zh) | 一种无环流的电池组装置 | |
| CN105162215B (zh) | 一种用于铅酸蓄电池组均衡的分布式电池管理系统及方法 | |
| CN113612264A (zh) | 一种模块化多电平储能电池系统 | |
| CN214850576U (zh) | 一种bms电池管理系统 | |
| CN108667107B (zh) | 一种包含辅电池的蓄电池组均衡电路及控制方法 | |
| CN112865261B (zh) | 一种储能电池及其应用装置和充放电控制方法 | |
| CN217427736U (zh) | 一种调压电池单元受控重构的储能系统 | |
| CN216436841U (zh) | 一种可重构电池组的电池储能系统 | |
| CN217216029U (zh) | 一种电池簇精细化调控的电池储能系统 | |
| CN110165310A (zh) | 一种电池组智能管控系统 | |
| CN217427695U (zh) | 一种可重构直流模块组串的数字化储能系统 | |
| CN218161832U (zh) | 一种储能系统的电池单元动态均衡与保护控制系统 | |
| CN217545611U (zh) | 一种基于小组串电池包阵列的安全高效电池储能系统 | |
| CN218586899U (zh) | 一种电池模块控制器、电池簇及储能系统 | |
| CN116599168A (zh) | 一种储能系统的电池单元动态均衡与保护控制系统 | |
| CN217848992U (zh) | 一种电池单元动态均衡与重构的储能系统 | |
| CN220358825U (zh) | 一种动态安全保护的储能系统 | |
| CN217545594U (zh) | 一种双电池簇电池单元动态配对互补的储能系统 | |
| CN116826879A (zh) | 一种电池模块控制器、电池簇及储能系统 | |
| CN217848993U (zh) | 一种电池单元动态均衡与替代的可重构储能系统 | |
| CN217427754U (zh) | 一种基于在线热备份电池模块受控投切的电池储能系统 | |
| CN216904353U (zh) | 一种可重构直流调控模块架构的数字化储能系统 | |
| CN212210512U (zh) | 一种不间断供电储能模组系统 | |
| CN116365064B (zh) | 一种集装箱储能柔性电池管理系统及方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |