WO2018049817A1 - 一种储能锂电池组及其扩容方法 - Google Patents

Abstract

一种储能锂电池组，包括箱体、串联安装在箱体内的多个电池、电池管理模块、限流模块、充电开关、放电开关、空气开关、开机开关、通信接插口及动力连接器，充电开关及放电开关实现对电池充放电的控制；开机开关、通信接插口连接电池管理模块，动力连接器连接电池正负极，限流模块实现各个锂电池组电流的均衡性；空气开关对锂电池组进行二次过流保护。该储能锂电池组，不仅可以独立使用，还可以在多个电池组之间并联扩容，在并联时自动分配主机与顶层控制器进行通信交互，且通过控制充放电开关的通断实现多个电池组的电压一致性，防止环路电流的出现，防止过流造成电池组损坏。

Description

一种储能锂电池组及其扩容方法 技术领域

本发明涉及锂电池组，尤其涉及一种储能锂电池组及其扩容方法。

背景技术

近年来，锂离子电池技术日益成熟，具有高循环寿命、高比能量、高安全性、绿色环保等优点。使得锂离子电池组在通信基站储能、家庭储能、工商业储能的应用越来越多。然而不同的应用现场需要存储的能量也不同，有的锂电池组在使用安装时只考虑了当前的用电需求，如果将来用电需求增加，需要存储更多的能量，只能将锂电池组进行替换，而无法实现扩容。

因为锂离子电池组使用时需要与顶层控制器交互通信，如果将锂电池组进行并联，那并联的几组电池之间没有主从关系，则无法实现与顶层控制器的通信交互，此外并联的电池组由于荷电状态可能会不一致，导致电压不一致，并联时就会产生环流，环流严重时会直接导致电池组充电或者放电过流保护，从而损坏电池组。

现有技术中也有一些电池组的扩容方法，有一种做法是电池组上电后就闭合充电和放电开关，若电池组电压不一致，就会有环流的问题，可能造成电池组充电或放电保护；还有另一种做法是电池组上电后不闭合充电和放电开关，通过判断相邻的电池组压差，在通过限流电阻限制环路电流，此方法比较次数多，效率低，不能彻底解决环路电流问题。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种储能锂电池组，不仅可以独立使用，还可以多个电池组之间并联扩容，在并联时自动分配主机与顶层控制器进行通信交互，且通过控制充放电开关的通断实现多个电池组的电压一致性， 防止环路电流的出现，此外增加过流保护装置，防止过流造成电池组损坏。

本发明揭示了一种储能锂电池组，包括箱体，串联安装在箱体内的多个电池，电池管理模块，限流模块，充电开关，放电开关及空气开关，其中：

所述箱体前面设置有开机开关，背面有两个通信接插口，两个动力连接器；

所述充电开关及放电开关串联在电池的负极输出线上，同时与电池管理模块连接，由电池管理模块实现对电池充放电的控制；

所述开机开关连接所述电池管理模块，用于启动电池管理模块；

所述通信接插口连接电池管理模块，通过通信线实现多个锂电池组之间的相互通信；

所述动力连接器连接电池正负极，通过电源线实现多个锂电池组之间的并联；

所述限流模块串联在电池负极的输出线上，以限制锂电池组的输出电流，实现各个锂电池组电流的均衡性；

所述空气开关串联在电池正极的输出线上，对锂电池组进行二次过流保护，在限流模块失效后断开以保护电池。

所述电池管理模块内预存有电池组的编号，且编号为唯一的，实现电池组的身份认证。

一种储能锂电池组的扩容方法，其特征在于具体步骤为：

连接

将多个锂电池组之间的通信接插口以及外部的能量管理系统用通信线进行依次连接，实现锂电池组之间以及与外部的能量管理系统进行数据交互；将多个锂电池组之间的动力连接器用电源线进行依次连接，然后通过逆变器连接市电；

主从机分配

三十秒内打开所有锂电池组的开机开关，每个电池管理模块将自身的编号发 送出去，同时接收其他电池管理模块送过来的编号并进行相互比较进行比较，确定编号最大的锂电池组作为主机，其余锂电池组为从机，主机与外部的能量管理系统进行连接通信；

调节电压值一致

主机向外部的能量管理系统发送充电指令，外部的能量管理系统控制逆变器对锂电池组进行充电，同时各个锂电池组的电池管理模块实时测量电池组的电压值，并通过通信线发送给主机，主机将收集的各个电压值进行比较并判断大小，发送闭合指令给电压值最低的锂电池组，通过该锂电池组的电池管理模块闭合充电开关及放电开关，然后将第二低的电压值与最低的电压值进行比较，若压差大于规定压差值时，逆变器对电压值最低的锂电池组进行充电，随着电压值的升高，其与第二低的锂电池组之间的压差值逐渐缩小至小于固定压差值；

主机发送闭合指令给电压值第二低的锂电池组，关闭其充电开关及放电开关，然后将第三低的电压值与第二低的电压值进行比较，若压差大于规定压差值，逆变器对电压值最低以及第二低的锂电池组进行充电，直至第二低锂电池组之间的压差值缩小至小于固定压差值，然后重复上述步骤，直至所有锂电池组的充电开关及放电开关均闭合，实现各个锂电池组电压一致；

充放电

各个锂电池组电压值一致后，可以正常进行充放电使用；

过流保护

充放电时，若充放电电流小于电流限制模块中的限制电流，则电流限制模块不工作，若大于限制电流，则启动电流限制模块，以限制电流作为充放电电流对电池进行保护；

充放电时，电流限制模块若损坏，空气开关进行二级保护，过流时空气开 关自动断开。

与现有技术相比，本发明的一种储能锂电池组，具有如下有益之处：

锂电池组之间可以进行并联扩容，解决了现有技术中无法并联扩容的问题，增加了锂电池的实际应用时间，免去后期容量不够而更换的麻烦，同时降低更换成本，节约时间；

采用锂电池唯一编码作为主从机分配的根据，实现主从机的自动分配，实现与外部的能量管理系统的交互通信；

采用主机汇总各模组电压，将各电压值按大小进行排列，首先闭合电压最低的电池组，然后与大一级的电压值进行压差比较，通过判断压差值来进行后续电池组的闭合与否，直至电压一致，此方法比较次数少，高效，可以彻底消除电池组间存在环路电流的问题。

附图说明

图1是本发明所揭示的储能锂电池组的电路模块图。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。

如图1所示，本发明所揭示的一种储能锂电池组，包括箱体，串联安装在箱体内的多个电池，电池管理模块，限流模块，充电开关，放电开关及空气开关，其中：

所述箱体背面设置有开机开关，两个通信接插口，两个动力连接器；

所述充电开关及放电开关串联在电池的负极输出线上，同时与电池管理模块连接，通过电池管理模块控制打开闭合从而实现对电池充放电的控制；

所述开机开关连接所述电池管理模块，用于启动电池管理模块；

所述通信接插口连接电池管理模块，通过通信线实现多个锂电池组之间的相互通信；

所述动力连接器连接电池正负极，通过电源线实现多个锂电池组之间的并联；

所述限流模块串联在电池负极的输出线上，以限制锂电池组的输出电流，实现各个锂电池组电流的均衡性；

所述空气开关串联在电池正极的输出线上，对锂电池组进行二次过流保护，在限流模块失效后断开以保护电池。

所述电池管理模块用于实现电池数据的采集，其内部预存有电池组的编号，且编号为唯一的，实现电池组的身份认证。

一种储能锂电池组的扩容方法，其特征在于具体步骤为：

连接

将多个锂电池组之间的通信接插口以及外部的能量管理系统用通信线进行依次连接，实现锂电池组之间以及与外部的能量管理系统进行数据交互；将多个锂电池组之间的动力连接器用电源线进行依次连接，然后通过逆变器连接市电；

连接的具体形式为将第一个锂电池组的一个通信接插口通过通信线连接到第二个锂电池组的一个通信接插口，第二个锂电池组的另一个通信接插口通过通信线连接第三个锂电池组的一个通信接插口，重复该连接方式直至所有锂电池组均连接，将最后一个锂电池组的另一个通信接插口通过通信线连接到外部的能量管理系统，此时所有的通信线就相当于一条通信总线，每个锂电池组以及外部的能量管理系统均与该通信总线连接，实现相互数据交互；

动力连接器的连接方式与通信接插口一致，依次连接最后连接逆变器；

主从机分配

三十秒内打开所有锂电池组的开机开关，每个电池管理模块将自身的编号发 送出去，同时接收其他电池管理模块送过来的编号并进行相互比较进行比较，确定编号最大的锂电池组作为主机，其余锂电池组为从机，主机与外部的能量管理系统进行连接通信；

调节电压值一致

主机向外部的能量管理系统发送充电指令，外部的能量管理系统控制逆变器对锂电池组进行充电，同时各个锂电池组的电池管理模块实时测量电池组的电压值，并通过通信线发送给主机，主机将收集的各个电压值进行比较并判断大小，发送闭合指令给电压值最低的锂电池组，通过该锂电池组的电池管理模块闭合充电开关及放电开关，然后将第二低的电压值与最低的电压值进行比较，若压差大于规定压差值时，逆变器对电压值最低的锂电池组进行充电，随着电压值的升高，其与第二低的锂电池组之间的压差值逐渐缩小至小于固定压差值；

主机发送闭合指令给电压值第二低的锂电池组，关闭其充电开关及放电开关，然后将第三低的电压值与第二低的电压值进行比较，若压差大于规定压差值，逆变器对电压值最低以及第二低的锂电池组进行充电，直至第二低锂电池组之间的压差值缩小至小于固定压差值，然后重复上述步骤，直至所有锂电池组的充电开关及放电开关均闭合，实现各个锂电池组电压一致；

充放电

各个锂电池组电压值一致后，可以正常进行充放电使用；

过流保护

充放电时，若充放电电流小于电流限制模块中的限制电流，则电流限制模块不工作，若大于限制电流，则启动电流限制模块，以限制电流作为充放电电流对电池进行保护；

充放电时，电流限制模块若损坏，空气开关进行二级保护，过流时空气开 关自动断开。

本发明的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本发明的揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰，因此，本发明保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。

Claims (3)

1. 一种储能锂电池组，其特征在于：包括箱体，串联安装在箱体内的多个电池，电池管理模块，限流模块，充电开关，放电开关及空气开关，其中：

   所述箱体前面设置有开机开关，背面有两个通信接插口，两个动力连接器；

   所述充电开关及放电开关串联在电池的负极输出线上，同时与电池管理模块连接，由电池管理模块实现对电池充放电的控制；

   所述开机开关连接所述电池管理模块，用于启动电池管理模块；

   所述通信接插口连接电池管理模块，通过通信线实现多个锂电池组之间的相互通信；

   所述动力连接器连接电池正负极，通过电源线实现多个锂电池组之间的并联；

   所述限流模块串联在电池负极的输出线上，以限制锂电池组的输出电流，实现各个锂电池组电流的均衡性；

   所述空气开关串联在电池正极的输出线上，对锂电池组进行二次过流保护，在限流模块失效后断开以保护电池。
2. 根据权利要求1所述的一种储能锂电池组，其特征在于：所述电池管理模块内预存有电池组的编号，且编号为唯一的。
3. 一种权利要求1中储能锂电池组的扩容方法，其特征在于具体步骤为：

   连接

   将多个锂电池组之间的通信接插口以及外部的能量管理系统用通信线进行依次连接，实现锂电池组之间以及与外部的能量管理系统进行数据交互；将多个锂电池组之间的动力连接器用电源线进行依次连接，然后通过逆变器连接市电；

   主从机分配

   三十秒内打开所有锂电池组的开机开关，每个电池管理模块将自身的编号发送出去，同时接收其他电池管理模块发送过来的编号并进行相互比较进行比较， 确定编号最大的锂电池组作为主机，其余锂电池组为从机，主机与外部的能量管理系统进行通信；

   调节电压值一致

   主机向外部的能量管理系统发送充电指令，外部的能量管理系统控制逆变器对锂电池组进行充电，同时各个锂电池组的电池管理模块实时测量电池组的电压值，并通过通信线发送给主机，主机将收集的各个电压值进行比较并判断大小，发送闭合指令给电压值最低的锂电池组，通过该锂电池组的电池管理模块闭合充电开关及放电开关，然后将第二低的电压值与最低的电压值进行比较，若压差大于规定压差值时，逆变器对电压值最低的锂电池组进行充电，随着电压值的升高，其与第二低的锂电池组之间的压差值逐渐缩小至小于固定压差值；

   主机发送闭合指令给电压值第二低的锂电池组，关闭其充电开关及放电开关，然后将第三低的电压值与第二低的电压值进行比较，若压差大于规定压差值，逆变器对电压值最低以及第二低的锂电池组进行充电，直至第二低锂电池组之间的压差值缩小至小于固定压差值，然后重复上述步骤，直至所有锂电池组的充电开关及放电开关均闭合，此时各个锂电池组之间电压值一致；

   过流保护

   充放电时，若充放电电流小于电流限制模块中的限制电流，则电流限制模块不工作，若大于限制电流，则启动电流限制模块，以限制电流作为充放电电流对电池进行保护；

   充放电时，电流限制模块若损坏，空气开关进行二级保护，过流时空气开关自动断开。

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