一种串联电池组及其容量均衡方法技术

本申请提供了一种串联电池组及其容量均衡方法，该串联电池组中，各个串联连接的储能单元均至少包括电池模块，且至少一个储能单元包括电池模块及与其通过第一可控开关并联连接的预备电池模块；其采样模块，用于采集各个电池模块的第一电池参数；控制模块，用于依据各个第一电池参数，控制相应可控开关的通断，以在检测到相应电池模块的容量下降时，将其并联连接的预备电池模块切入电池组，为相应电池模块提供补充容量；从而用预备电池模块的容量来补充相应电池模块下降的容量，增加串联电池组的容量上限，实现最大利用率、提高收益。

【技术实现步骤摘要】
一种串联电池组及其容量均衡方法
本专利技术属于储能系统
，更具体的说，尤其涉及一种串联电池组及其容量均衡方法。
技术介绍
近年来，随着新能源与电池技术的发展，二次电池已从便携式电子产品到光伏、储能等各领域得到广泛运用。由于单体电池的电压较低，其电压为几V左右，实际使用中，为提高输出电压，需要以多个电池进行串联，形成电池组。电池组的容量取决于电池组中容量最低的单体电池，当电池组中某一单体电池的容量下降，将带来整体的容量下降，电池组中各电池性能也将出现较大差异；目前一般采用均衡技术控制各单体电池处于相同状态，但均衡技术只能避免电池发生不平衡，一旦电池组内个别单体容量下降，均衡技术难以发挥作用。现有技术中出现电池均衡技术失效后，电池组容量下降问题时，采用的方式是将下降的单体电池直接旁路并隔离；但该方法降低了电池组整体的能量，如较多的电池单体的容量下降，并均将其旁路并隔离，则电池组整体的能量将变得非常小，进而严重损失收益。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种串联电池组及其容量均衡方法，用于在电池模块容量下降时，用预备电池模块补充电池模块下降的容量，增加串联电池组的容量上限，提高收益。本专利技术第一方面公开了一种串联电池组，包括：采样模块、控制模块和N个串联连接的储能单元；其中，N为大于1的整数；所述储能单元至少包括电池模块；且至少一个所述储能单元包括所述电池模块及与其通过第一可控开关并联连接的预备电池模块；所述采样模块，用于采集各个所述电池模块的第一电池参数；所述控制模块，用于依据各个所述第一电池参数，控制相应的第一可控开关的通断，以在检测到相应所述电池模块的容量下降时，将其并联连接的预备电池模块切入所述串联电池组，为相应所述电池模块提供补充容量。可选的，所述预备电池模块包括：M个预备电池子模块；其中，M为正整数；当M大于1时，同一所述预备电池模块内的各个所述预备电池子模块并联连接。可选的，所述预备电池模块中各个所述预备电池子模块的容量，均小于相应所述电池模块的容量。可选的，所述预备电池模块中各个所述预备电池子模块的容量，按预备梯度配置或等量配置。可选的，所述预备电池子模块包括：串联连接的子电池和第二可控开关。可选的，所述预备电池子模块还包括：均衡电阻和均衡开关；所述均衡电阻和所述均衡开关串联连接后，与所述子电池并联连接。可选的，所述采样模块，还用于采集各个所述子电池的第二电池参数。可选的，所述电池模块包括：电池单体。可选的，所述电池模块还包括：与所述电池单体串联连接的第三可控开关；所述控制模块，还用于在检测到相应所述电池模块的容量下降时，将容量下降的电池模块切出、直至所述串联电池组切换充放电状态。可选的，仅容量低于预设阈值的至少一个所述储能单元中，设置有通过所述第一可控开关与相应所述电池模块并联连接的所述预备电池模块；各个所述储能单元中，均设置有通过所述第一可控开关与相应所述电池模块并联连接的所述预备电池模块。可选的，各所述预备电池模块的容量，均与相应所述电池模块的容量相关；或者，各所述预备电池模块的容量均相同。可选的，所述采样模块，还用于采集所述串联电池组的第三电池参数。可选的，各电池参数均包括：电压、电流和温度中的至少一种。可选的，还包括：通讯模块；所述控制模块与所述通讯模块进行通信；所述通讯模块，用于实现与上位机进行数据传输、告警上传，以及向所述控制模块下发指令中的至少一种。本专利技术第二方面公开了一种串联电池组的容量均衡方法，应用于本专利技术第一方面任一所述的串联电池组的控制模块，所述容量均衡方法包括：实时获取各个电池模块的第一电池参数；依据各个所述第一电池参数，实时判断是否存在至少一个所述电池模块的容量下降；若存在至少一个所述电池模块的容量下降，则控制与其并联连接的预备电池模块切入所述串联电池组，为相应所述电池模块提供补充容量。可选的，判断是否存在相应电池模块的容量下降之前，还包括：确定所述串联电池组当前工作状态。可选的，依据各个所述第一电池参数，实时判断是否存在相应电池模块的容量下降，包括：在所述当前工作状态为放电状态时，依据各个所述第一电池参数，实时判断是否存在相应所述电池模块已放空而其他电池模块未放空；若是，则判定已放空的所述电池模块的容量下降；在所述当前工作状态为充电状态时，依据各个所述第一电池参数，实时判断是否存在相应所述电池模块已充满而其他电池模块未达到预设的额定容量；若是，则判定已充满的所述电池模块的容量下降。可选的，判定已放空的所述电池模块的容量下降之后，还包括：控制已放空的所述电池模块切出、直至所述串联电池组切换为充电状态；判定已充满的所述电池模块的容量下降之后，还包括：控制已充满的所述电池模块切出、直至所述串联电池组切换为放电状态。可选的，若所述预备电池模块中预备电池子模块的数量为多个，则控制与其并联连接的预备电池模块切入所述串联电池组，为相应所述电池模块提供补充容量，包括：控制任一个所述预备电池子模块切入所述串联电池组；在所述当前工作状态为充电状态时，检测当前切入的所述预备电池子模块是否存在过充；若是，则控制同一所述电池模块中未充满的预备电池子模块切入，以及，存在过充的所述预备电池子模块切出；在所述当前工作状态为放电状态时，检测当前切入的所述预备电池子模块是否存在过放；若是，则控制同一所述电池模块中未放空的预备电池子模块切入，以及，存在过放的所述预备电池子模块切出。可选的，在所述预备电池子模块包括均衡电阻和均衡开关时，在检测到所述预备电池子模块存在过充之后，还包括：控制过充的所述预备电池子模块中的均衡开关闭合，以对过充的所述预备电池子模块进行电流泄放。从上述技术方案可知，本专利技术提供的一种串联电池组，各个串联连接的储能单元均至少包括电池模块；且至少一个储能单元包括电池模块及与其通过第一可控开关并联连接的预备电池模块；其采样模块，用于采集各个电池模块的第一电池参数；控制模块，用于依据各个第一电池参数，控制相应可控开关的通断，以在检测到相应电池模块的容量下降时，将其并联连接的预备电池模块切入电池组，为相应所述电池模块提供补充容量，从而用预备电池模块的容量来补充相应电池模块下降的容量，增加串联电池组的容量上限，实现最大利用率、提高收益。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的一种串联电池组的示意图；图2是本专利技术实施例提供的另一种串联电池组的示意图；图3是本专利技术实施例提供的另一种串联本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种串联电池组，其特征在于，包括：采样模块、控制模块和N个串联连接的储能单元；其中，N为大于1的整数；/n所述储能单元至少包括电池模块；且至少一个所述储能单元包括所述电池模块及与其通过第一可控开关并联连接的预备电池模块；/n所述采样模块，用于采集各个所述电池模块的第一电池参数；/n所述控制模块，用于依据各个所述第一电池参数，控制相应的第一可控开关的通断，以在检测到相应所述电池模块的容量下降时，将其并联连接的预备电池模块切入所述串联电池组，为相应所述电池模块提供补充容量。/n

【技术特征摘要】
1.一种串联电池组，其特征在于，包括：采样模块、控制模块和N个串联连接的储能单元；其中，N为大于1的整数；
所述储能单元至少包括电池模块；且至少一个所述储能单元包括所述电池模块及与其通过第一可控开关并联连接的预备电池模块；
所述采样模块，用于采集各个所述电池模块的第一电池参数；
所述控制模块，用于依据各个所述第一电池参数，控制相应的第一可控开关的通断，以在检测到相应所述电池模块的容量下降时，将其并联连接的预备电池模块切入所述串联电池组，为相应所述电池模块提供补充容量。


2.根据权利要求1所述的串联电池组，其特征在于，所述预备电池模块包括：M个预备电池子模块；其中，M为正整数；
当M大于1时，同一所述预备电池模块内的各个所述预备电池子模块并联连接。


3.根据权利要求2所述的串联电池组，其特征在于，所述预备电池模块中各个所述预备电池子模块的容量，均小于相应所述电池模块的容量。


4.根据权利要求3所述的串联电池组，其特征在于，所述预备电池模块中各个所述预备电池子模块的容量，按预备梯度配置或等量配置。


5.根据权利要求2所述的串联电池组，其特征在于，所述预备电池子模块包括：串联连接的子电池和第二可控开关。


6.根据权利要求5所述的串联电池组，其特征在于，所述预备电池子模块还包括：均衡电阻和均衡开关；
所述均衡电阻和所述均衡开关串联连接后，与所述子电池并联连接。


7.根据权利要求6所述的串联电池组，其特征在于，所述采样模块，还用于采集各个所述子电池的第二电池参数。


8.根据权利要求1-7任一项所述的串联电池组，其特征在于，所述电池模块包括：电池单体。


9.根据权利要求8所述的串联电池组，其特征在于，所述电池模块还包括：与所述电池单体串联连接的第三可控开关；
所述控制模块，还用于在检测到相应所述电池模块的容量下降时，将容量下降的电池模块切出、直至所述串联电池组切换充放电状态。


10.根据权利要求1-7任一项所述的串联电池组，其特征在于，仅容量低于预设阈值的至少一个所述储能单元中，设置有通过所述第一可控开关与相应所述电池模块并联连接的所述预备电池模块；
各个所述储能单元中，均设置有通过所述第一可控开关与相应所述电池模块并联连接的所述预备电池模块。


11.根据权利要求10所述的串联电池组，其特征在于，各所述预备电池模块的容量，均与相应所述电池模块的容量相关；或者，
各所述预备电池模块的容量均相同。


12.根据权利要求1-7任一项所述的串联电池组，其特征在于，所述采样模块，还用于采集所述串联电池组的第三电池参数。


13.根据权利要求1-7任一项所述的串联电池组，其特征在于，各电池参数均包括：电压、电流和温度中的至少一种。


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【专利技术属性】
技术研发人员：徐健，熊磊，陶文玉，董普云，
申请(专利权)人：阳光电源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34