一种利用退役锂电池的储能应急供电系统及控制方法技术方案

本公开提出了一种利用退役锂电池的储能应急供电系统及控制方法，系统包括储能电池组、充电放电系统和主控系统，所述主控系统监控充放电系统，且与通讯总线连接，所述储能电池组由电芯模组通过并联或者先并后串的方式组成，电芯模组由电芯模块并联构成，电芯模块由电芯与控制电路构成；电芯模组上设有微处理器，微处理器负责监测电芯模组的参数和控制各单节电芯；总处理器与各个电芯模组的微处理器通过通讯总线相连，总处理器与微处理器协同工作；该系统较好地解决了退役锂电池电芯参数不一致的应用问题，结合系统充电、放电和空闲模式控制方法，有效地提高了退役锂电池的稳定性和安全性，满足通讯铁塔、移动电源等储能应急供电场合的应用要求。

【技术实现步骤摘要】
一种利用退役锂电池的储能应急供电系统及控制方法
本公开涉及锂电池储能相关
，具体的说，是涉及一种利用退役锂电池的储能应急供电系统及控制方法。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
信息，并不必然构成在先技术。新能源汽车的大力推广，使锂电池获得了广泛应用，随着时间的推移，退役锂电池的处理已成为当今必须解决的问题。从新能源汽车退役的锂电池，剩余容量大部分在50％以上，有的甚至能达到80％以上。因此，国家提倡将该部分锂电池再次应用到通讯铁塔、移动电源等储能应急供电场合，不但节约能源，避免环境污染，而且大幅降低了锂电池的回收成本。退役锂电池电芯的剩余容量和内阻一致性较差，在组成储能供电系统工作时，会导致各电芯充放电不均衡，内阻大的电芯会发热严重，甚至引起火灾。现有的新能源汽车锂电池管理系统针对参数一致性较好的新锂电池电芯设计，不适用于通讯铁塔、移动电源等储能应急供电场合。因此，设计一种利用退役锂电池、并且兼容电芯参数一致性差的储能应急供电系统，满足通讯铁塔、移动电源等储能应急供电场所安全性和稳定性需求，是非常必要的。
技术实现思路
本公开为了解决上述问题，提出了一种利用退役锂电池的储能应急供电系统及控制方法，该系统通过电芯控制电路和电芯模组拓扑结构解决了退役锂电池电芯参数不一致的应用问题；结合该系统的控制方法有效地提高了退役锂电池的稳定性和安全性，较好地满足了通讯铁塔、移动电源等储能应急供电场合的应用要求。为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：一个或多个实施例提供了一种利用退役锂电池的储能应急供电系统，包括储能电池组S303、充电系统、放电系统和主控系统S405，所述储能电池组S303由电芯模组S302串联或者先并后串的拓扑方式连接组成，储能电池组S303设有总处理器、微欧电阻S301、电源正负极端子和通讯总线接口，所述总处理器、主控系统S405与通讯总线接口相连；所述微欧电阻串联在储能电池组正极或者负极的主干路上；所述主控系统S405连接充电系统和放电系统；所述充电系统和放电系统分别连接储能电池组S303的正极、负极端子；所述电芯模组S302包括电芯模块S201、毫欧电阻S202和微处理器，所述电芯模块S201包括控制开关S101、电压采样点S102和单节电芯S103，所述控制开关S101与单节电芯S103正极串联，电压采样点S102位于控制开关S101与单节电芯S103正极之间；所述电芯模组S302内的所有电芯模块S201采用并联拓扑方式连接，所述毫欧电阻S202设置在电芯模块S201并联后的正极或负极的主干路上,所述电芯模组S302内的微处理器连接该电芯模组的毫欧电阻S202，所述微处理器分别连接该电芯模组S302内的所有控制开关S101，分别连接该电芯模组S302内的所有电压采样点S102，还连接储能电池组S303的通讯总线接口。更进一步，提供了一种用于单节电芯的控制开关电路，该电路由两支同型号MOS管构成，所述两支MOS管的两个D极或者S极连接，另外两个S极或者D极作为控制开关的两个端点，两支MOS管的G极共同接入微处理器的同一控制端。一个或多个实施例提供了一种利用退役锂电池的储能应急供电系统的控制方法，所述控制方法包括充电模式控制方法、放电模式控制方法、空闲模式控制方法和模式转换控制方法。更进一步，所述模式转换控制方法包括：(1)当输入电压在负载允许范围，且储能电池组S303的总电压高于设定第一阈值时，触发模式迁移，完成从充电控制模式到空闲控制模式的转换控制；(2)当输入电压在负载允许范围，且储能电池组S303的总电压低于设定第二阈值时，触发模式迁移，完成从空闲控制模式到充电控制模式的转换控制；(3)当输入电压偏离负载允许范围，且储能电池组S303的总电压高于设定第三阈值时，触发模式迁移，完成从空闲控制模式到放电控制模式的转换控制；(4)当输入电压偏离负载允许范围，且储能电池组S303的总电压低于设定第三阈值时，触发模式迁移，完成从放电控制模式到空闲控制模式的转换控制；(5)当输入电压恢复到负载允许范围时，触发模式迁移，完成从放电控制模式到充电控制模式的转换控制。与现有技术相比，本公开的有益效果为：本公开提出的利用退役锂电池的储能应急供电系统通过充电系统、放电系统、主控系统、储能电池组、电芯模组和电芯模块的控制电路，实现系统的参数监测和单节电芯控制；通过储能电池组总处理器的协调和电芯模组微处理器的判断，解决了退役锂电池电芯参数不一致的应用问题；结合系统的不同模式控制方法有效地提高了退役锂电池的稳定性和安全性，较好地满足了通讯铁塔、移动电源等储能应急供电系统的应用需求。附图说明构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的限定。图1是本公开的单节电芯模块的控制电路图；图2是本公开的单节电芯的控制开关电路图；图3是本公开的电芯模组的组成拓扑图；图4是本公开的储能电池组组成示意图；图5是本公开的储能应急供电系统组成结构图；图6是本公开的通讯总线拓扑图；图7是本公开的储能应急供电系统控制模式迁移状态图；图8是本公开的储能应急供电系统充电模式控制方法流程图；图9是本公开的储能应急供电系统放电模式控制方法流程图；图10是本公开的储能应急供电系统空闲模式控制方法流程图。其中，S101.控制开关，S102.电压采样点，S103.单节电芯；S201.电芯模块，S202.毫欧电阻；S301.微欧电阻，S302.电芯模组，S303.储能电池组；S401.充电控制电路，S402.放电控制电路，S403.充电控制开关，S404.放电控制开关；S501.从初始模式到充电控制模式的迁移条件，S502.从充电控制模式到空闲控制模式的迁移条件，S503.从空闲控制模式到充电控制模式的迁移条件，S504.从空闲控制模式到放电控制模式的迁移条件，S505.从放电控制模式到空闲控制模式的迁移条件，S506.从放电控制模式到充电控制模式的迁移条件。具体实施方式：下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的各个实施例及实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用退役锂电池的储能应急供电系统，其特征是：包括储能电池组(S303)、充电系统、放电系统和主控系统(S405)，所述储能电池组(S303)由电芯模组(S302)串联或者先并后串的拓扑方式连接组成，储能电池组(S303)设有总处理器、微欧电阻(S301)、电源正负极端子和通讯总线接口，所述总处理器、主控系统(S405)与通讯总线接口相连；所述微欧电阻(S301)串联在储能电池组(S303)正极或者负极的主干路上；所述主控系统(S405)连接充电系统和放电系统；所述充电系统和放电系统分别连接储能电池组(S303)的正极、负极端子；/n所述电芯模组(S302)包括电芯模块(S201)、毫欧电阻(S202)和微处理器，所述电芯模块(S201)包括控制开关(S101)、电压采样点(S102)和单节电芯(S103)，所述控制开关(S101)与单节电芯(S103)正极串联，电压采样点(S102)位于控制开关(S101)与单节电芯(S103)正极之间；/n所述电芯模组(S302)内的所有电芯模块(S201)采用并联拓扑方式连接，所述毫欧电阻(S202)设置在电芯模块(S201)并联后的正极或负极的主干路上,所述电芯模组(S302)内的微处理器连接该电芯模组的毫欧电阻(S202)，所述微处理器分别连接该电芯模组(S302)内的所有控制开关(S101)，分别连接该电芯模组(S302)内的所有电压采样点(S102)，还连接储能电池组(S303)的通讯总线接口。/n...

【技术特征摘要】
1.一种利用退役锂电池的储能应急供电系统，其特征是：包括储能电池组(S303)、充电系统、放电系统和主控系统(S405)，所述储能电池组(S303)由电芯模组(S302)串联或者先并后串的拓扑方式连接组成，储能电池组(S303)设有总处理器、微欧电阻(S301)、电源正负极端子和通讯总线接口，所述总处理器、主控系统(S405)与通讯总线接口相连；所述微欧电阻(S301)串联在储能电池组(S303)正极或者负极的主干路上；所述主控系统(S405)连接充电系统和放电系统；所述充电系统和放电系统分别连接储能电池组(S303)的正极、负极端子；
所述电芯模组(S302)包括电芯模块(S201)、毫欧电阻(S202)和微处理器，所述电芯模块(S201)包括控制开关(S101)、电压采样点(S102)和单节电芯(S103)，所述控制开关(S101)与单节电芯(S103)正极串联，电压采样点(S102)位于控制开关(S101)与单节电芯(S103)正极之间；
所述电芯模组(S302)内的所有电芯模块(S201)采用并联拓扑方式连接，所述毫欧电阻(S202)设置在电芯模块(S201)并联后的正极或负极的主干路上,所述电芯模组(S302)内的微处理器连接该电芯模组的毫欧电阻(S202)，所述微处理器分别连接该电芯模组(S302)内的所有控制开关(S101)，分别连接该电芯模组(S302)内的所有电压采样点(S102)，还连接储能电池组(S303)的通讯总线接口。


2.如权利要求1所述的利用退役锂电池的储能应急供电系统，其特征是：所述电芯模块(S201)的控制开关(S101)由两支同型号MOS管构成，所述两支MOS管的两个D极或者S极连接，另外两个S极或者D极作为控制开关的两个端点，两支MOS管的G极共同接入微处理器的同一控制端。


3.如权利要求1所述的利用退役锂电池的储能应急供电系统，其特征是：所述充电系统包括电源输入端子、充电控制电路(S401)、充电控制开关(S403)，所述放电系统包括电源输出端子、放电控制电路(S402)、放电控制开关(S404)；
所述主控系统(S405)分别连接并控制充电控制电路(S401)、放电控制电路(S402)、充电控制开关(S403)和放电控制开关(S404)；
所述电源输入端子连接充电控制电路(S401)输入端，充电控制电路(S401)输出端与充电控制开关(S403)串联后接入储能电池组(S303)对应的正极和负极端子；
所述电源输出端子连接放电控制电路(S402)输出端，放电控制电路(S402)输入端与放电控制开关(S404)串联后接入储能电池组(S303)对应的正极和负极端子。


4.如权利要求1所述的利用退役锂电池的储能应急供电系统，其特征是：所述总处理器设有有线以太网或者无线通讯电路，连接云平台服务器。


5.一种如权利要求1所述的利用退役锂电池的储能应急供电系统的控制方法，其特征是：所述控制方法包括充电模式控制方法、放电模式控制方法、空闲模式控制方法和模式转换控制方法。


6.如权利要求5所述的利用退役锂电池的储能应急供电系统的控制方法，其特征是，所述模式转换控制方法包括：
(1)当输入电压在负载允许范围，且储能电池组(S303)的总电压高于设定第一阈值时，触发模式迁移，完成从充电控制模式到空闲控制模式的转换控制；
(2)当输入电压在负载允许范围，且储能电池组(S303)的总电压低于设定第二阈值时，触发模式迁移，完成从空闲控制模式到充电控制模式的转换控制；
(3)当输入电压偏离负载允许范围，且储能电池组(S303)的总电压高于设定第三阈值时，触发模式迁移，完成从空闲控制模式到放电控制模式的转换控制；
(4)当输入电压偏离负载允许范围，且储能电池组(S303)的总电压低于设定第三阈值时，触发模式迁移，完成从放电控制模式到空闲控制模式的转换控制；
(5)当输入电压恢复到负载允许范围时，触发模式迁移，完成从放电控制模式到充电控制模式的转换控制。


7.如权利要求6所述的利用退役锂电池的储能应急供电系统的控制方法，其特征是，所述充电模式控制方法包括如下步骤：
步骤1、输入电压在负...

【专利技术属性】
技术研发人员：王英，侯冬冬，袭著燕，赵悦，朱运海，
申请(专利权)人：山东省科学院高新技术产业中试基地山东省科学院留学人员创业园，
类型：发明
国别省市：山东;37