一种即插即用电池模块及电池储能系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种即插即用电池模块及电池储能系统，该即插即用电池模块，包括：电池箱体；多节单体电池，封装在所述电池箱体内，并在所述电池箱体的外侧预留连接器接口；电池管理系统(BMS)，通过所述连接器接口与所述多节电池相连。该电池储能系统包括：多个所述即插即用电池模块；多个双向储能变流器，连接到电网，且与多个所述即插即用电池模块一一对应相连；储能管理系统(EMS)，与所述双向储能变流器及所述即插即用电池模块相连。本实用新型专利技术提高了大规模储能系统灵活度和可靠性，任何一个电池包故障检修都不会影响其他电池的正常运行。

A Plug and Play Battery Module and Battery Energy Storage System

【技术实现步骤摘要】
一种即插即用电池模块及电池储能系统
本技术涉及电池储能
，尤其涉及一种即插即用电池模块及电池储能系统。
技术介绍
目前大规模锂离子电池储能系统由数千只小容量的单体电池串、并联后组成。储能系统电池串并联成模组，然后模组串联组成电池包(PACK)，PACK串联组成电池簇，一个集装箱式锂离子电池储能系统由多簇电池并联组成。这样的系统如果有其中一个PACK内的单体电池损坏，需要更换整个PACK，并需要重新均衡簇内所有PACK之间的电压，灵活性差，维护成本高。
技术实现思路
本技术的特征和优点在下文的描述中部分地陈述，或者可从该描述显而易见，或者可通过实践本技术而学习。为克服现有技术的问题，本技术提供一种即插即用电池模块，包括：电池箱体；多节单体电池，封装在所述电池箱体内，并在所述电池箱体的外侧预留连接器接口；电池管理系统(BMS)，通过所述连接器接口与所述多节电池相连。可选地，所述连接器接口包括采集线接口、均衡线接口和充放电接口。可选地，所述电池管理系统固定在所述电池箱体的外壁上。可选地，所述电池管理系统包括多个DC/DC电路，与所述多节单体电池一一对应相连。一种电池储能系统，包括：多个本技术任一实施例提供的即插即用电池模块；多个双向储能变流器，连接到电网，且与多个所述即插即用电池模块一一对应相连；储能管理系统(EMS)，与所述双向储能变流器及所述即插即用电池模块相连。可选地，所述双向储能变流器包括双向DC/DC变换器以及双向DC/AC变换器；所述双向DC/DC变换器与所述即插即用电池模块相连；所述双向DC/AC变换器用于与电网相连。可选地，所述双向储能变流器包括控制器、连接器以及与所述控制器相连的通信单元、并网开关、功率变换单元、断路器；其中：所述功率变换单元与所述并网开关、断路器相连；所述连接器与所述并网开关、断路器相连。可选地，所述双向储能变流器用于将所述即插即用电池模块产生的直流电能升压后输入电网；还用于将电网产生的交流电能整流成直流电压并降压后储存到所述即插即用电池模块。可选地，所述储能管理系统用于：获取所述即插即用电池模块中单体电池及整个模块的电压、温度、电流及报警信息；和/或管理和控制所述双向储能变流器的传输功率；和/或检测电网的电压、频率、相位等信息，控制所述双向储能变流器与电网同期。可选地，所述储能管理系统设有远程通信接口。本技术提供了一种即插即用电池模块及电池储能系统，同时提高了大规模储能系统灵活度和可靠性，任何一个电池包故障检修都不会影响其他电池的正常运行；此外本技术对单体电池一致性的要求大大降低，只需要单层BMU在电池包中进行均衡即可，省去了簇内均衡和簇间均衡，大幅度降低了BMS成本。通过阅读说明书，本领域普通技术人员将更好地了解这些技术方案的特征和内容。附图说明下面通过参考附图并结合实例具体地描述本技术，本技术的优点和实现方式将会更加明显，其中附图所示内容仅用于对本技术的解释说明，而不构成对本技术的任何意义上的限制，在附图中：图1为本技术实施例的即插即用电池模块的结构示意图。图2为本技术实施例的电池包与BMS均衡电路的连接示意图。图3为本技术实施例的电池储能系统的结构示意图。图4为本技术实施例的双向储能变流器的结构示意图。图5为本技术实施例的双向储能变流器的主电路拓扑示意图。图6为本技术实施例的双向DC/DC变换器控制框图。具体实施方式如图1、图2所示，本技术提供一种即插即用电池模块，包括：电池箱体11、多节单体电池13、电池管理系统(BMS)17。其中：多节单体电池13串并联在一起形成电池包14，并封装在电池箱体11内，且在电池箱体的外侧预留连接器接口15。一般地，电池包14可以由数十节单体电池串并联组成，例如，电池包由32节120Ah磷酸铁锂电池组成，见图2,单体电池组合为2并16串，开路端电压为41V～54V，充放电额定功率2.5kW，容量为12.5kWh，工作电压为40VDC～58.4VDC。电池极柱上安装有电压、温度采集线和均衡线，电池和线束连接后，封装在的金属箱体内，并预留出连接器接口，通过连接器接口15接入电池管理系统。连接器接口15包括采集线接口、均衡线接口和充放电接口。电池管理系统17可以通过连接线束与电池箱体上的采集线接口、均衡线接口、充放电接口相连。电池管理系统17能对电池包14进行智能管理，电池管理系统17配置了包括电源、通信、干接点输入/输出、采集、均衡、绝缘检测等多种类型接口，可以采集电池包14内部每个单体电池的电压、温度和主回路电流，当电池出现过压、欠压、过温、过流、连接故障等发出报警和保护信号，上传至储能管理系统(EMS)或实施保护隔离措施。本实施例中电池管理系统17通过连接线束将电池包采集均衡线接入电池管理系统17的采集均衡接口，电池管理系统17可以以紧固螺栓等方式固定在电池箱体的外壁，电池管理系统17设有通信接口，用于与储能变流器和EMS通信。电池管理系统17包括多个DC/DC电路18，与多节单体电池一一对应相连。也就是说，电池管理系统17在每个单体电池上加入DC/DC电路18进行均衡，这样的设计电路可以同时对电池包14内每节单体电池13进行充放电均衡。电池管理系统17可以判断是否需要保护动作的时候发指令给双向储能变流器(PCS)，通知它跳机保护，如果PCS没有跳机保护动作，则电池管理系统17执行跳闸保护动作。如图3所示，本技术提供一种电池储能系统，包括：多个本技术任一实施例提供的即插即用电池模块、多个双向储能变流器(PCS)20、储能管理系统(EMS)30。其中：该多个双向储能变流器20连接到电网，并与多个即插即用电池模块一一对应相连，更具体地，双向储能变流器20与即插即用电池模块中的电池管理系统17相连。储能管理系统30与双向储能变流器20及即插即用电池模块中的电池管理系统17相连。本实施例中，将每个即插即用电池模块和双向储能变流器集成为一个小型储能系统；然后并机到集装箱储能系统交流侧。即插即用电池模块中的电池管理系统(BMS)和双向储能变流器进行通讯，进而在需要保护动作的时候发指令给充放电PCS，通知它跳机保护，如果保护没有动作，它自己跳闸保护。上述小型储能系统集成在集装箱内，并联后接入电网；集装箱内还配置了EMS系统，能与BMS、储能变流器等通信，进行功率控制，管理整个储能系统的功率输入和输出。通过这种方式，当电池包内单体电池性能衰减到影响系统正常工作时，只需要BMS均衡电池电池包内的单体电池或将该电池包隔离即可。在具体实施时，可以采用12kWh电池包共20组，BMS共20套，5kW的双向储能变流器共20台，三者一一对应；其中EMS配置1套，还配备了其他系统如热管理系统、安监及消防系统等。如图4所示，双向储能变流器20包括控制器51、连接器58以及与控制器51相连的通信单元52、检测单元53、热管理系统54、并网开关57、功率变换单元56、断路器55等；其中，功率变换单元56还与并网开关57、断路器55相连；连接器58与并网开关57、断路器55相连。双向储能变流器20可以实现电池包与电网间的功率转换，通过连接器58实现即插即用特性。控制器51本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种即插即用电池模块，其特征在于，包括：电池箱体；多节单体电池，封装在所述电池箱体内，并在所述电池箱体的外侧预留连接器接口；电池管理系统(BMS)，通过所述连接器接口与所述多节电池相连。

【技术特征摘要】
1.一种即插即用电池模块，其特征在于，包括：电池箱体；多节单体电池，封装在所述电池箱体内，并在所述电池箱体的外侧预留连接器接口；电池管理系统(BMS)，通过所述连接器接口与所述多节电池相连。2.根据权利要求1所述即插即用电池模块，其特征在于，所述连接器接口包括采集线接口、均衡线接口和充放电接口。3.根据权利要求1所述即插即用电池模块，其特征在于，所述电池管理系统固定在所述电池箱体的外壁上。4.根据权利要求1所述即插即用电池模块，其特征在于，所述电池管理系统包括多个DC/DC电路，与所述多节单体电池一一对应相连。5.一种电池储能系统，其特征在于，包括：多个如权利要求1至4任一所述即插即用电池模块；多个双向储能变流器，连接到电网，且与多个所述即插即用电池模块一一对应相连；储能管理系统(EMS)，与所述双向储能变流器及所述即插即用电池模块相连。6.根据权利要求5所述的电池储能系统，其特征在于，所述双向储能变流器包括双向DC/DC变换器以及双向DC/AC变换器；所述双向...

【专利技术属性】
技术研发人员：余婉仪，沈聪，钟华兵，谢斌，
申请(专利权)人：北京天势新能源技术有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11