一种热插拔式退役电池梯级利用系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种热插拔式退役电池梯级利用系统及方法，该系统包括：小型标准化电池模块，用于采样并发送退役电池模组状态信息；插拔式退役电池梯级利用储能模块，与小型标准化电池模块连接，用于接收并处理小型标准化电池模块发送的信息后，上传状态信息至双向变流器管理模块；双向变流器管理模块，与插拔式退役电池梯级利用储能模块连接，获取并判断上传状态信息类别，并下发应急处理指令至插拔式退役电池梯级利用储能模块。与现有技术相比，本发明专利技术能够弱化动力电池梯次利用系统对退役电池一致性要求，降低前期退役电池筛选配组原则，规范退役电池重组标准，提高退役电池筛选合格率，有效延长退役电池梯级利用系统的使用寿命。

A Cascade Utilization System and Method for Hot-plug Retired Batteries

The invention relates to a hot-plug retired battery cascade utilization system and method, which includes: a small standardized battery module for sampling and sending status information of retired battery modules; a plug-in retired battery cascade uses energy storage module to connect with a small standardized battery module for receiving and processing information sent by a small standardized battery module, and uploads status information. Information to bidirectional converter management module; bidirectional converter management module, connected with plug-in retired battery cascade using energy storage module, access and judge the type of uploaded status information, and send emergency processing instructions to plug-in retired battery cascade using energy storage module. Compared with the existing technology, the present invention can weaken the consistency requirement of the power battery cascade utilization system for decommissioned batteries, reduce the screening and matching principle of pre-decommissioned batteries, standardize the recombination standard of decommissioned batteries, improve the screening qualification rate of decommissioned batteries, and effectively prolong the service life of the decommissioned battery cascade utilization system.

【技术实现步骤摘要】
一种热插拔式退役电池梯级利用系统及方法
本专利技术涉及小型储充充电站的储能领域，尤其是涉及一种热插拔式退役电池梯级利用系统及方法。
技术介绍
随着电动汽车的逐步产业化，在未来几年内将有大批量的车用电芯被淘汰。动力电芯虽然不能继续用于电动汽车，但是还可以用于其它对电芯要求较低的场合，如储能系统等。我们通过梯级利用的方法来延长电芯的使用寿命、降低动力电芯全寿命周期成本，对推动电动汽车行业的健康发展具有重要意义。一般认为，当车用动力电池容量衰减至初始容量的80％以下时，因一次充电续航里程的明显减小，意味着车用动力电池车载使命的终结。但对于比能量要求不高的储能应用来说，动力电池仍具有较大的使用价值，通过梯级利用，不仅可以让动力电池性能得到充分的发挥，还有利于降低电池的使用成本。因此，可以在电池不同的寿命阶段，开展不同的使用，如动力使用、储能削峰填谷使用、不间断电源或其他使用等。这样充分提高电池利用率，从而降低最开始阶段的使用费用。现有技术中，退役电池梯级利用系统存在如下问题：一方面要求退役的电芯一致性好，并从电芯级别开始进行严格地检测筛选、配组及重组；另一方面即使最初筛选的电芯一致性指标较好，但经过多轮的充放电后由于每个模组老化程度不一致，最终由于个别模组出现故障，需导致整个系统停机维修，大大降低了退役电池梯级利用系统有效运行时间，达不到梯级利用的效果。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种热插拔式退役电池梯级利用系统及方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种热插拔式退役电池梯级利用系统，包括：小型标准化电池模块，用于采样并发送退役电池模组状态信息；插拔式退役电池梯级利用储能模块，与小型标准化电池模块连接，用于接收并处理小型标准化电池模块发送的信息后，上传状态信息至双向变流器管理模块；双向变流器管理模块，与插拔式退役电池梯级利用储能模块连接，获取并判断上传状态信息类别，并下发应急处理指令至插拔式退役电池梯级利用储能模块。优选地，所述的小型标准化电池模块包括退役电池模组、底层采样板和BMS电池管理单元，所述的退役电池模组与所述的BMS电池管理单元连接，所述的底层采样板与所述的BMS电池管理单元连接，用于采集并管理退役电池模组的电池状态信息。优选地，所述的插拔式退役电池梯级利用储能模块包括：热插拔子模块，与小型标准化电池模块连接，包括升降压电路以及与升降压电路相连的热插拔芯片；整流器，用于将交流电转换成直流电，对退役电池进行充电；逆变器，用于将直流电转换成交流电，输入负载；双向变流器，分别与热插拔子模块、整流器及逆变器连接，根据双向变流器管理模块的功率调节指令对退役电池进行充电或放电控制。优选地，所述的退役电池模组个数为1～10个。优选地，所述的小型标准化电池模块电量范围为2kWh～500kWh，输出功率及输入功率的范围为0.6kW～300kW。优选地，所述的双向变流器通过直流母线分别与整流器与逆变器连接；所述的双向变流器依次通过热插拔芯片、升降压电路后与所述的小型标准化电池模块连接。优选地，所述的双向变流器的数量在2～50个之间，输出功率范围为1kW～50kW。优选地，所述的整流器的输出功率范围为0.5kW～300kW。优选地，所述的双向变流器管理模块包括与BMS通讯控制电池系统充放电及应急故障处理单元、与双向变流器通讯控制开关单元、双向变流器状态采集单元、以及控制整个系统稳定运行并根据BMS的SOH预测信息进行模组更换预测单元。一种热插拔式退役电池梯级利用方法，包括：1)双向变流器管理模块实时采集BMS电池管理单元及双向变流器的当前状态；BMS电池管理单元按照设定时间间隔将小型标准化电池模块的当前状态信息发送给双向变流器；2)双向变流器对接收的状态信息进行类别判断，若收到故障信息，则切断小型标准化电池模块开关，并将故障信息上传至双向变流器管理模块；若收到小型标准化电池模块接入信息或正常信息，则BMS电池管理单元发送请求至双向变流器，双向变流器收到信息后将其上传至双向变流器管理模块；3)双向变流器管理模块对收到的信息类别进行判断，若收到故障信息，双向变流器管理模块根据负荷调节其它双向变流器的输出功率，同时上报故障信息至后台管理系统；若是正常信息，按照设定时间间隔将信息上传至后台管理系统；若是小型标准化电池模块接入信息，双向变流器管理模块向双向变流器下发接入指令，恢复双向变流器与小型标准化电池模块的动力连接，双向变流器确认接入信息后将信息上报至双向变流器管理模块，双向变流器管理模块根据负荷调节其它双向变流器输出功率来满足用电需求。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1、本专利技术采用热插拔技术，规避目前48V热插拔芯片的电压限制，在整套系统运行情况下将不合格电池系统移除，还可以在开机情况下更新或扩充电池模组而不影响系统运行，因此有效地改善由于退役电池一致性差问题导致整个退役电池梯级利用系统停机问题；2、弱化动力电池梯次利用系统对退役电池一致性要求，降低前期退役电池筛选配组原则，规范退役电池重组标准，提高退役电池筛选合格率，有效延长退役电池梯级利用系统的使用寿命，也延长了退役电池的生命周期。附图说明图1为本专利技术热插拔式退役电池梯次利用系统的技术路线图；图2为本专利技术热插拔式退役电池梯次利用方法的运行流程图；图3为本专利技术热插拔式退役电池梯级利用系统的结构图。图3中标号所示：1、双向变流器管理模块；2、双向变流器；3、小型标准化电池模块；4、系统柜。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本专利技术保护的范围。一种热插拔式退役电池梯级利用系统及方法，其中，一种热插拔式退役电池梯级利用系统包括至少两个双向变流器2、至少一个小型标准化电池模块3、热插拔子模块、整流器、逆变器、双向变流器管理模块1、控制子系统、系统柜4；如图3所示，双向变流器管理模块1、双向变流器2及小型标准化电池模块3置于所述的系统柜4中。小型标准化电池模块包括退役电池模组及BMS电池管理单元，热插拔子模块包括热插拔芯片及升降压电路。如图1所示，小型标准化电池模块通过升降压电路与双向变流器连接；双向变流器通过直流母线分别与整流器与逆变器连接，整流器与双向变流器管理模块连接。一种热插拔式退役电池梯级利用方法，通过双向变流器管理模块实时采集BMS电池管理单元及双向变流器的当前状态。当其中一个小型标准化电池模块发生故障时，BMS电池管理单元将故障报警上传至双向变流器，双向变流器收到故障报警信息后切断小型标准化电池模块开关，将此信息上传至双向变流器管理模块，双向变流器管理模块根据负载使用情况酌情增加剩余双向变流器功率来满足负荷用电需求。当小型标准化电池模块重新载入“插拔式”退役电池梯级利用储能模块时，由BMS电池管理单元发送请求至双向变流器，双向变流器收到接入信息后上传至双向变流器管理模块，双向变流器管理模块下发接入指令到双向变流器，双向变流器恢复与小型标准化电池模块的动力连接后，再将小型标准化电池模块状态信息上报本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热插拔式退役电池梯级利用系统，其特征在于，包括：小型标准化电池模块，用于采样并发送退役电池模组状态信息；插拔式退役电池梯级利用储能模块，与小型标准化电池模块连接，用于接收并处理小型标准化电池模块发送的信息后，上传状态信息至双向变流器管理模块；双向变流器管理模块，与插拔式退役电池梯级利用储能模块连接，获取并判断上传状态信息类别，并下发应急处理指令至插拔式退役电池梯级利用储能模块。

【技术特征摘要】
1.一种热插拔式退役电池梯级利用系统，其特征在于，包括：小型标准化电池模块，用于采样并发送退役电池模组状态信息；插拔式退役电池梯级利用储能模块，与小型标准化电池模块连接，用于接收并处理小型标准化电池模块发送的信息后，上传状态信息至双向变流器管理模块；双向变流器管理模块，与插拔式退役电池梯级利用储能模块连接，获取并判断上传状态信息类别，并下发应急处理指令至插拔式退役电池梯级利用储能模块。2.根据权利要求1所述的一种热插拔式退役电池梯级利用系统，其特征在于，所述的小型标准化电池模块包括退役电池模组、底层采样板和BMS电池管理单元，所述的退役电池模组与所述的BMS电池管理单元连接，所述的底层采样板与所述的BMS电池管理单元连接，用于采集并管理退役电池模组的电池状态信息。3.根据权利要求1所述的一种热插拔式退役电池梯级利用系统，其特征在于，所述的插拔式退役电池梯级利用储能模块包括：热插拔子模块，与小型标准化电池模块连接，包括升降压电路以及与升降压电路相连的热插拔芯片；整流器，用于将交流电转换成直流电，对退役电池进行充电；逆变器，用于将直流电转换成交流电，输入负载；双向变流器，分别与热插拔子模块、整流器及逆变器连接，根据双向变流器管理模块的功率调节指令对退役电池进行充电或放电控制。4.根据权利要求2所述的一种热插拔式退役电池梯级利用系统，其特征在于，所述的退役电池模组个数为1～10个。5.根据权利要求2所述的一种热插拔式退役电池梯级利用系统，其特征在于，所述的小型标准化电池模块电量范围为2kWh～500kWh，输出功率及输入功率的范围为0.6kW～300kW。6.根据权利要求3所述的一种热插拔式退役电池梯级利用系统，其特征在于，所述的双向变流器通过直流母线分别与整流器与逆变器连接；所述的双向变流器依次通过热插...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟平，金勇，曹光宇，
申请(专利权)人：上海国际汽车城集团有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31