一种利用退役电池的供电系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种利用退役电池的供电系统及其控制方法，所述的供电系统包括电网、整流器、直流负载、直流母线、系统控制器、若干个退役电池组；所述的整流器分别连接电网和直流母线；每一个退役电池组的输出端并联在直流母线上；所述的直流负载连接直流母线；所述的系统控制器分别连接电网、整流器、双向直流变换器、直流母线、逆变器、交流负载和直流负载。与现有技术相比，本发明专利技术可以做到设备之间的均流的功能，最大程度保护系统的安全与稳定及电池的性能和使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种利用退役电池的供电系统及其控制方法
本专利技术涉及退役电池领域，尤其是涉及一种利用退役电池的供电系统及其控制方法。
技术介绍
我国车用动力电池大多为锂离子电池，虽然不含汞、镉、铅等毒害性较大的重金属元素，但废旧锂离子电池若处理不当仍对环境造成极大污染。比如，废旧锂离子电池的电极材料进入环境中，可与其他物质发生化学反应，造成重金属污染、碱污染和粉尘污染；电解质进入环境中，经过化学反应，可能造成氟污染和砷污染。目前退役电池的再利用的方案有，拆解检测重新装包使用，或者直接拆解重新回收电池内部的稀有金属，防止对环境造成的重金属污染的问题。从电池的作为储能的角度来看，电池的充放电电流对电池的性能和寿命有绝对的影响，因此对退役电池来说，必须要严格控制退役电池的充放电电流，可延长电池的寿命，减缓梯次电池的容量衰减。经过检索，中国专利公开号为CN105977553A公开了一种电动汽车退役电池梯次复用网络级双向储能监管平台，包括若干个基本储能单元分别接入并通过电力线连接到电网，基本储能单元包括电动汽车废旧电池、储能单元监控系统和电池双向功率变换器，其中，电动汽车废旧电池通过电力线与电池双向功率变换器连接，而电动汽车废旧电池和电池双向功率变换器分别通过通讯线连接储能单元监控系统；同时，每个基本储能单元中的储能单元监控系统分别逐一通过通讯线与网络级储能系统监控平台连接。该专利技术可以对重要负荷供电，延长退役电池使用寿命，提高了动力电池的利用率，降低了储能电池使用成本；节能环保，控制负荷波动，提高电网电能质量。但该专利技术存在一下缺陷：1)其主要偏向对电池寿命的预测，采用特有设备进行预测；2)没有主从控制，无法做到设备之间的均流的功能；3)没有提及功率模块带有热插拔功能；中国专利公开号为CN106532966A公开了一种利用可再生能源对电池进行充电或者放电的储能系统，其包括再生能源发电模块、功率控制模块、直流母线、多个充放电控制模块、直交流逆变模块、交流母线和能量管理模块；多个充放电控制模块中的每个充放电控制模块均包括DC/DC变换单元和与DC/DC变换单元连接的蓄电单元。本专利技术通过采用单个DC/DC变换单元和单个蓄电单元构成一个独立的充放电控制模块，然后并联多个充放电控制模块并通过能量管理模块单独对每个蓄电单元进行充放电控制，可以有效提高系统性能且可以同时使用规格参数和新旧程度不同的电池。存在问题：1)可再生能源存在不稳定因素，当储能系统的储能耗光后，无法实现系统的正常运转，实际中只能作为短时备选电源使用，无法大面积推广使用。2)每个模块均含有控制器，其制造成本较高。
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利用退役电池的供电系统及其控制方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种利用退役电池的供电系统，所述的供电系统包括电网、整流器、直流负载、直流母线、系统控制器、若干个退役电池组；所述的整流器分别连接电网和直流母线；每一个退役电池组的输出端并联在直流母线上；所述的直流负载连接直流母线；所述的系统控制器分别连接电网、整流器、双向直流变换器、直流母线、逆变器、交流负载和直流负载。优选地，每个所述的退役电池组包括退役电池和相同数量的变换器，每个所述的变换器一端与对应退役电池连接，另一端并联在直流母线上。优选地，所述的变换器为双向直流变换器。优选地，该系统还包括交流负载、和逆变器，所述的交流负载通过逆变器连接在直流母线上。优选地，所述的交流负载与电网直接连接。一种基于所述的利用退役电池的供电系统的控制方法，所述的控制方法包括以下步骤：(1)获取系统的初始状态值，包括系统设备的电压、电流、功率、开关状态的系统基本信息；(2)对系统软件中的每个变量进行初始化，包括每个设备的电压电流的上限值、下限值和对应的额定值；(3)当母线建立后，获取负载电流，计算负载功率，并实时检测在线的电流组数；(4)判断负载电流是否大于电池组最大输出电流之和，若是，则转至(6)；若否，转至(5)；(5)根据实时检测在线电池组数，通过均流算法，进行均匀分配负载电流，系统由电池组作为输出对象，转至(7)；(6)电池组最大输出电流之和不足以满足负载电流的需求，判断电流差额由整流器提供，转至(7)；(7)检测每一组电池的端电压是否低于(2)设定的下限值，若是，转至(8)，若否，转至(4)；(8)切除此组电池，并更新电池组数量，转至(9)；(9)判断在线的电池组数量是否大于1，若是，转至(4)；若否，转至(10)；(10)系统负载电流全部由整流器提供，同时转至(7)。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1、使用均流技术，无论添加的双向直流变换器(电池组)数量是多少，均可以使同等输出，从而最大程度保护系统的安全与稳定；2、可实时针对每组电池的实时状态，确定电池组的充放电电流值，最大程度保护电池的性能和使用寿命。附图说明图1为本专利技术的供电系统结构示意图；图2为本专利技术的供电系统的控制方法流程图。具体实施方式下面将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。如图1所示，一种利用退役电池的供电系统，所述的供电系统包括电网、整流器、交流负载、直流负载、直流母线、系统控制器、逆变器、若干个退役电池和相同数量的双向直流变换器。所述的整流器连接电网和直流母线；所述的一个双向直流变换器和一个退役电池组成一组电池组；所述的每一组的双向直流变换器的输出端并联在直流母线上，另一端连接该组的退役电池；所述的交流负载通过逆变器连接直流母线，所述的直流负载连接直流母线；所述的系统控制器连接电网、整流器、双向直流变换器、直流母线、逆变器、交流负载和直流负载。如图2所示，一种利用退役电池的供电系统的控制方法，包括以下步骤：(1).获取系统的初始状态值，包括系统设备的电压、电流、功率、开关状态等系统基本信息；(2).对系统软件中的每个变量进行初始化，包括每个设备的电压电流等基本参数的上限值、下限值和对应的额定值；(3).当母线建立后，获取负载电流，计算负载功率，并实时检测在线的电流组数；(4).判断负载电流是否大于电池组最大输出电流之和，若是，则转至(6)；若否，转至(5)；(5).根据实时检测在线电池组数，通过均流算法，进行均匀分配负载电流，系统由电池组作为主要输出对象，转至(7)；(6).电池组最大输出电流之和不足以满足负载电流的需求，判断电流差额由整流器提供，转至(7)；(7).检测每一组电池的端电压是否低于(2)设定的下限值，若是，转至(8)，若否，转至(4)；(8).切除此组电池，并更新电池组数量，转至(9)；(9).判断在线的电池组数量是否大于1，若是，转至(4)；若否，转至(10)；(10).系统负载电流全部由整流器提供，同时转至(7)。此控制方法可应用于充电桩或相应等级的交直流系统中。主要原理是首先获取当前运行状态下各组电池的数量、电池端口电压、单体电池电压和负载总电流、直流母线电压、直流母线电流等参数信息；接着，初始化系统中每个设备的参数的额定值，上限值和下限值，获取本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用退役电池的供电系统，其特征在于：所述的供电系统包括电网、整流器、直流负载、直流母线、系统控制器、若干个退役电池组；所述的整流器分别连接电网和直流母线；每一个退役电池组的输出端并联在直流母线上；所述的直流负载连接直流母线；所述的系统控制器分别连接电网、整流器、双向直流变换器、直流母线、逆变器、交流负载和直流负载。

【技术特征摘要】
1.一种利用退役电池的供电系统，其特征在于：所述的供电系统包括电网、整流器、直流负载、直流母线、系统控制器、若干个退役电池组；所述的整流器分别连接电网和直流母线；每一个退役电池组的输出端并联在直流母线上；所述的直流负载连接直流母线；所述的系统控制器分别连接电网、整流器、双向直流变换器、直流母线、逆变器、交流负载和直流负载。2.根据权利要求1所述的供电系统，其特征在于，每个所述的退役电池组包括退役电池和相同数量的变换器，每个所述的变换器一端与对应退役电池连接，另一端并联在直流母线上。3.根据权利要求2所述的供电系统，其特征在于，所述的变换器为双向直流变换器。4.根据权利要求1所述的供电系统，其特征在于，该系统还包括交流负载、和逆变器，所述的交流负载通过逆变器连接在直流母线上。5.根据权利要求4所述的供电系统，其特征在于，所述的交流负载与电网直接连接。6.一种基于权利要求1所述的利用退役电池的供电系统的控制方法，其特征在于，所...

【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