CN219979633U - 一种锂电池多簇并联控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种锂电池多簇并联控制系统，涉及备用电源技术领域，包括并联的多个电池簇和电池系统管理单元SBMS，电池簇包括电池簇管理单元BCU、多个电池模组以及与电池模组相应的多个电池模组管理单元BMU，电池模组管理单元BMU与电池模组连接，用于采集电池的信息；电池模组管理单元BMU均与电池簇管理单元BCU连接，传输所述的电池信息给电池簇管理单元BCU，电池簇管理单元BCU对电池状态进行分析；电池簇管理单元BCU均与电池系统管理单元SBMS连接，电池系统管理单元SBMS对分析后的信息进行计算，控制电池簇之间的电压差。
Description
技术领域
本实用新型涉及备用电源技术领域，更具体的说，本实用新型涉及一种锂电池多簇并联控制系统。
背景技术
大数据、互联网、云计算迅猛发展，数据中心作为以上技术应用的核心基础配套设施，发展势头强劲，近年来，数据中心变得更大和更复杂。作为数据中心的动力心脏，供配电系统需要更加稳定可靠的中大型UPS及电池系统来保障数据中心的不间断运行。
近年来，随着锂电池技术的快速发展，锂电池优势逐渐凸显，锂电池具有能量密度高、体积小、放电倍率大、质量轻、寿命长、使用温度范围宽等优势，锂电UPS解决方案得到了广泛的应用。
但当锂电池簇并联使用时，如果有簇间压差，会产生环流现象，如果每次都选择人工介入消除锂电池簇之间的压差，势必会增加人工维护成本。
因此需要一种新的方案，来解决锂电池多簇并联使用时的压差问题。
实用新型内容
为了克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种锂电池多簇并联控制系统。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种锂电池多簇并联控制系统，其改进之处在于：包括并联的多个电池簇和电池系统管理单元SBMS，电池簇包括电池簇管理单元BCU、多个电池模组以及与电池模组相应的多个电池模组管理单元BMU，电池模组管理单元BMU与电池模组连接，用于采集电池的信息；
电池模组管理单元BMU均与电池簇管理单元BCU连接，传输所述的电池信息给电池簇管理单元BCU，电池簇管理单元BCU对电池状态进行分析；
电池簇管理单元BCU均与电池系统管理单元SBMS连接，电池系统管理单元SBMS对分析后的信息进行计算，控制电池簇之间的电压差。
在上述结构中，所述的电池簇还包括高压控制箱，电池簇中的电池模组与高压控制箱连接，
各电池簇中的各高压控制箱并联，并连接汇流于母线；
高压控制箱包括主回路单元和预充单元，所述的电池簇管理单元BCU与主回路单元连接，主回路单元与电池模组的正负极输出端连接，用于根据电池簇管理单元BCU的指令控制电池模组的充电或放电；
预充单元与电池模组的正极输出端连接，用于电源接通瞬间对主回路单元和电池簇的保护。
在上述结构中，所述的主回路单元包括充电继电器KM1和放电继电器KM2，充电继电器KM1的一端与电池模组的正极输出端连接，另一端与放电继电器KM2连接，放电继电器KM2的另一端与电池模组的正极输出端连接；
电池簇管理单元BCU，与充电继电器KM1和放电继电器KM2均连接，控制充电继电器KM1的线圈和放电继电器KM2的线圈，对电池模组进行充电或放电。
在上述结构中，所述的主回路单元包括防反二极管D1和防反二极管D2，防反二极管D1的正极与充电继电器KM1的一端连接，负极还与充电继电器KM1的另一端连接；
防反二极管D1的负极还与防反二极管D2的负极连接，防反二极管D2的负极与放电继电器KM2的一端连接，防反二极管D2的正极还与放电继电器KM2的另一端连接。
在上述结构中，所述的预充单元包括预充接触器KM3和预充电阻R，预充接触器KM3的一端与电池模组的正极输出端连接，另一端与预充电阻R连接，预充电阻R的另一端与电池模组的正极输出端连接。
在上述结构中，所述的主回路单元包括断路器Q1，断路器Q1设于充电继电器KM1与电池模组的正极输出端之间。
在上述结构中，所述的主回路单元包括电流传感器TA，电流传感器TA与电池模组连接，用于采集电池模组的充放电电流。
本实用新型的有益效果是：通过电池系统管理单元SBMS对电池进行分析后的信息进行计算，控制电池簇之间的电压差，实现电池簇上电时，各电池簇之间的压差始终控制在合理范围内。
附图说明
附图1和附图2为本实用新型的一种锂电池多簇并联控制系统的结构原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
以下将结合实施例和附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本实用新型的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本实用新型的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本实用新型保护的范围。另外，专利中涉及到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本实用新型创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
目前，在并联电池簇系统上电簇间压差过大时，业界主流的做法有以下几种：一个是进行系统严重告警，需人工维护后，告警解除，系统才能正常使用，但是人工维护成本较高；二是开启每个电池簇的限流电阻，借助限流电阻的限流功能来缩小压差，等压差减少到一定范围内后，再控制接触器合闸，由于限流电阻的功率选择限于发热量、成本等问题，不可能选择功率较大的限流电阻，限流效果不明显，尤其在单电池簇容量比较大的场合，满足不了系统要求；三是串联二极管解决，但是二极管长期处于大电流工作期间会产生功率损耗，对二极管的功率要求会很高，而且需加散热器；四是串联DC/DC模块，能够避免并联电池组之间的环流产生，由于成本较高和技术问题，其控制策略较为复杂。
结合图1和图2所示，本实用新型提供了一种锂电池多簇并联控制系统，包括并联的多个电池簇10和电池系统管理单元SBMS20，电池簇10包括电池簇管理单元BCU101、多个电池模组102以及与电池模组相应的多个电池模组管理单元BMU103，电池模组管理单元BMU103与电池模组连接，用于采集电池的信息；电池模组管理单元BMU103均与电池簇管理单元BCU101连接，传输所述的电池信息给电池簇管理单元BCU101，电池簇管理单元BCU101对电池状态进行分析；电池簇管理单元BCU101均与电池系统管理单元SBMS20连接，电池系统管理单元SBMS20对分析后的信息进行计算，控制电池簇10之间的电压差，实现电池簇10上电时，各电池簇10之间的压差始终控制在合理范围内。
电池模组管理单元BMU103与电池模组102连接，采集电池的信息，例如，采集每个电池单元的电压、温度及执行电芯均衡管理；电池模组管理单元BMU103均与所述的电池簇管理单元BCU101连接，传输所述的电池信息给电池簇管理单元BCU101，例如，电池模组管理单元BMU103通过CAN总线将电池信息传输给电池簇管理单元BCU101，电池簇管理单元BCU101分析和处理传输的数据，对电池状态进行分析，实现SOC电池剩余容量计算和SOH健康诊断，充放电检测、故障诊断及保护功能；电池系统管理单元SBMS20对系统所有的电池信息进行数据计算、性能分析、报警处理及信息存储，控制电池簇之间的电压。
进一步的，参照图2所示，所述的电池簇10还包括高压控制箱104，电池簇10中的电池模组102与高压控制箱104连接，各电池簇10中的各高压控制箱104并联，并连接汇流于母线，通过母线与UPS连接；高压控制箱104包括主回路单元105和预充单元106，所述的电池簇管理单元BCU101与主回路单元105连接，主回路单元105与电池模组102的正负极输出端连接，用于根据电池簇管理单元BCU101的指令控制电池模组102的充电或放电；预充单元106与电池模组102的正极输出端连接，用于电源接通瞬间对主回路单元105和电池簇10的保护。
进一步的，所述的主回路单元105包括充电继电器KM1、放电继电器KM2、防反二极管D1和防反二极管D2，充电继电器KM1的一端与电池模组102的正极输出端连接，另一端与放电继电器KM2连接，放电继电器KM2的另一端与电池模组102的正极输出端连接；防反二极管D1的正极与充电继电器KM1的一端连接，负极还与充电继电器KM1的另一端连接；防反二极管D1的负极还与防反二极管D2的负极连接，防反二极管D2的负极与放电继电器KM2的一端连接，防反二极管D2的正极还与放电继电器KM2的另一端连接；预充单元106与电池模组102的正极输出端连接，用于电源接通瞬间对充电继电器KM1、放电继电器KM2和电池模组102的保护，因为UPS直流侧有大电容，如不加以限制，在电源接通瞬间的冲击电流会对充放电继电器造成巨大冲击而导致损坏，预充单元106可以减小上电时的冲击电流，保护继电器、电池等；电池簇管理单元BCU101，与充电继电器KM1和放电继电器KM2均连接，控制充电继电器KM1的线圈和放电继电器KM2的线圈，对电池模组102进行充电或放电。
所述的预充单元106包括预充接触器KM3和预充电阻R，预充接触器KM3的一端与电池模组102的正极输出端连接，另一端与预充电阻R连接，预充电阻R的另一端与电池模组102的正极输出端连接。
进一步的，所述的主回路单元105包括断路器Q1，断路器Q1设于充电继电器KM1与电池模组102的正极输出端之间。进一步的，所述的主回路单元105还可以包括电流传感器TA，电流传感器TA与电池模组102连接，可以采集电池模组102的充放电电流。
预充接触器KM3的型号可以为EVR10UG-A_10A，充电继电器KM1和放电继电器KM2的型号可以为EVR300CE-A 300A/800V，断路器Q1的型号可以为
NDM3Z-400/3310/315A/1000V，电流传感器TA的型号可以为YNC-300AM，电池系统管理单元SBMS20的型号可以为GY-BS844-A01，电池模组管理单元BMU103的型号可以为BCM2-15 V1.1D，电池簇管理单元BCU101的型号可以为Korea 360V BMS V1.0E，预充电阻R的型号可以为RXLG-150W 200RJ，防反二极管D1和防反二极管D2的型号可以为LJ-MDK300A1600V。
以下，对本实用新型的锂电池多簇并联控制系统，通过电池系统管理单元SBMS20、高压控制箱104以及其他各单元的连接关系，实现并机策略，解决多簇并机时的簇间压差问题，举例作进一步的说明。
并机策略：当簇间压差在2％Un以内时:第一簇上高压电后，依次闭合剩余簇电池的预充以及充电继电器和放电继电器。
当簇间压差在2％ Un以外时:最低总电压簇先上高压，最低总电压簇先进行充电，当充电到与第二簇总电压差压在2％Un以内，闭合第二簇，以此类推。
本实用新型的一种锂电池多簇并联控制系统，通过电池系统管理单元SBMS对电池进行分析后的信息进行计算，控制电池簇之间的电压差，实现电池簇上电时，各电池簇之间的压差始终控制在合理范围内。
以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (7)
1.一种锂电池多簇并联控制系统，其特征在于：包括并联的多个电池簇和电池系统管理单元SBMS，电池簇包括电池簇管理单元BCU、多个电池模组以及与电池模组相应的多个电池模组管理单元BMU，电池模组管理单元BMU与电池模组连接，用于采集电池的信息；
电池模组管理单元BMU均与电池簇管理单元BCU连接，传输所述的电池信息给电池簇管理单元BCU，电池簇管理单元BCU对电池状态进行分析；
电池簇管理单元BCU均与电池系统管理单元SBMS连接，电池系统管理单元SBMS对分析后的信息进行计算，控制电池簇之间的电压差。
2.如权利要求1所述的一种锂电池多簇并联控制系统，其特征在于：所述的电池簇还包括高压控制箱，电池簇中的电池模组与高压控制箱连接，
各电池簇中的各高压控制箱并联，并连接汇流于母线；
高压控制箱包括主回路单元和预充单元，所述的电池簇管理单元BCU与主回路单元连接，主回路单元与电池模组的正负极输出端连接，用于根据电池簇管理单元BCU的指令控制电池模组的充电或放电；
预充单元与电池模组的正极输出端连接，用于电源接通瞬间对主回路单元和电池簇的保护。
3.如权利要求2所述的一种锂电池多簇并联控制系统，其特征在于：所述的主回路单元包括充电继电器KM1和放电继电器KM2，充电继电器KM1的一端与电池模组的正极输出端连接，另一端与放电继电器KM2连接，放电继电器KM2的另一端与电池模组的正极输出端连接；
电池簇管理单元BCU，与充电继电器KM1和放电继电器KM2均连接，控制充电继电器KM1的线圈和放电继电器KM2的线圈，对电池模组进行充电或放电。
4.如权利要求3所述的一种锂电池多簇并联控制系统，其特征在于：所述的主回路单元包括防反二极管D1和防反二极管D2，防反二极管D1的正极与充电继电器KM1的一端连接，负极还与充电继电器KM1的另一端连接；
防反二极管D1的负极还与防反二极管D2的负极连接，防反二极管D2的负极与放电继电器KM2的一端连接，防反二极管D2的正极还与放电继电器KM2的另一端连接。
5.如权利要求4所述的一种锂电池多簇并联控制系统，其特征在于：所述的预充单元包括预充接触器KM3和预充电阻R，预充接触器KM3的一端与电池模组的正极输出端连接，另一端与预充电阻R连接，预充电阻R的另一端与电池模组的正极输出端连接。
6.如权利要求4所述的一种锂电池多簇并联控制系统，其特征在于：所述的主回路单元包括断路器Q1，断路器Q1设于充电继电器KM1与电池模组的正极输出端之间。
7.如权利要求6所述的一种锂电池多簇并联控制系统，其特征在于：所述的主回路单元包括电流传感器TA，电流传感器TA与电池模组连接，用于采集电池模组的充放电电流。
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