储能系统技术方案

技术编号:28946472 阅读:7 留言:0更新日期:2021-06-18 22:00
本发明专利技术公开了一种储能系统,所述储能系统包括:母线;多个电池模组,所述多个电池模组并联于所述母线,所述电池模组的数量为n;至少一个功率变换模块,所述功率变换模块的数量为n或n‑1,每个所述功率变换模块与一个所述电池模组串联;控制器,用于根据所述电池模组的电池电压、电池电流以及所述母线的母线电压,控制所述功率变换模块,以致所述电池模组和所述功率变换模块串联后的电压之和与所述母线的母线电压一致。根据本发明专利技术实施例的储能系统能够有效地解决并联电池环流的问题,且成本低、体积和重量小。

【技术实现步骤摘要】
储能系统
本专利技术涉及电池
,尤其是涉及一种储能系统。
技术介绍
随着锂电池及锂电池储能技术的突飞猛进,越来越多的锂电池储能应用应运而生。锂电池模组(Pack)一般是电芯通过串并联实现的,应用在储能系统中的锂电池模组,为了得到更大的容量,一般通过锂电池模组串联或者并联实现。对于电池模组并联的储能系统1′,如图1所示,储能系统1′随着工作时间的延长,并联的电池模组10′慢慢会出现差异,新增或者更换电池模组10′,均会由于电池模组10′的电压差异导致内部环流,一方面导致储能系统1′有效容量下降,另一方面导致电池进一步不平衡而性能下降或者损坏。相关技术中一般通过两种方法解决:一是在每个电芯11′内部设置一个寄生电阻R1,并且在串联连接处采用栓接或者焊接方式,产生一个电阻R2(如图2所示),但这种方式必须保证并联的电池模组10′电压差尽量小,否则可能导致并联失败,且并联的电池模组10′之间依旧存在很大的环流,尤其在布线不一致、电池阻抗不一致、电池的一致性差等情况下,电池模组10′的损坏风险仍然很大;二是在每个电池模组10′的输出端增加一个双向DC/DC变换器20′(如图3所示),但由于双向DC/DC变换器20′的功率需根据输出总功率来设计,导致成本较高、体积和重量较大。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本专利技术的一个目的在于提出一种储能系统,该储能系统能够有效地解决并联电池环流的问题,且成本低、体积和重量小。为实现上述目的,根据本专利技术的实施例提出一种储能系统,所述储能系统包括:母线;多个电池模组,所述多个电池模组并联于所述母线,所述电池模组的数量为n;至少一个功率变换模块,所述功率变换模块的数量为n或n-1,每个所述功率变换模块与一个所述电池模组串联;控制器,用于根据所述电池模组的电池电压、电池电流以及所述母线的母线电压,控制所述功率变换模块,以致所述电池模组和所述功率变换模块串联后的电压之和与所述母线的母线电压一致。本专利技术储能系统的功率变换模块与电池模组串联连接,且通过控制器控制功率变换模块,以致电池模组和功率变换模块串联后的电压之和与母线电压一致,从而一方面能够有效地解决并联电池环流的问题,提高了系统的可靠性与稳定性,提升系统寿命;另一方面,与电池模组串联的功率变换模块,其两端电压为母线电压与电池电压的压力差值,从而该功率变换模块的功率为该压力差值与电池电流的乘积,而现有技术中的双向DC/DC变换器20′的功率为母线电压与电池电流的乘积,因此,本案的功率变换模块的功率远远小于双向DC/DC变换器20′的功率,进而功率变换模块和体积和重量可以做到很小,成本也更低,便于批量化应用和安装。进一步地,储能系统既能适用于放电过程,也适用于充电过程。根据本专利技术的一些具体实施例,所述储能系统应用于放电过程时,所述控制器用于根据所述电池模组的输出电压、输出电流以及所述母线的母线电压,控制所述功率变换模块,以致所述电池模组和所述功率变换模块串联后的输出电压之和与所述母线的母线电压一致。进一步地,所述控制器包括:第一获取单元,当所述功率变换模块的数量为n时,用于获取所述母线的母线电压、获取目标电池模组的第一输出电压和第一输出电流,其中,所述目标电池模组对应目标功率变换模块;第一处理模块,用于根据所述母线电压和所述第一输出电压计算得到第一压力差,并根据所述第一压力差和所述第一输出电流获得第一占空比;第一控制模块,用于根据所述第一占空比控制所述目标功率变换模块,以致所述目标电池模组和所述目标功率变换模块串联后的输出电压之和与所述母线电压一致。进一步地,所述控制器包括:第二获取单元,当所述功率变换模块的数量为n-1时,用于获取特定电池模组的第二输出电压、获取目标电池模组的第三输出电压和第二输出电流,其中,所述目标电池模组对应目标功率变换模块;第二处理模块,用于根据所述第二输出电压和第三输出电压计算得到第二压力差,并根据所述第二压力差和所述第二输出电流获得第二占空比;第二控制模块,用于根据所述第二占空比控制所述目标功率变换模块,以致所述目标电池模组和所述目标功率变换模块串联后的输出电压之和与所述第二输出电压一致。根据本专利技术的一些具体实施例,所述储能系统应用于充电过程时,所述控制器用于根据所述电池模组的适配电压、输入电流和所述母线的母线电压,控制所述功率变换模块,以致所述电池模组和所述功率变换模块串联后的电压之和与所述母线的母线电压一致。进一步地,所述控制器包括:第三获取单元,当所述功率变换模块的数量为n时,用于获取所述母线的母线电压、获取目标电池模组的第一适配电压和第一输入电流,其中,所述目标电池模组对应目标功率变换模块;第三处理模块,用于根据所述母线电压和所述第一适配电压计算得到第三压力差,并根据所述第三压力差和所述第一输入电流获得第三占空比;第三控制模块,用于根据所述第三占空比控制所述目标功率变换模块,以致所述目标电池模组和所目标述功率变换模块串联后的电压之和与所述母线电压一致。进一步地,所述控制器包括:第四获取单元,当所述功率变换模块的数量为n-1时,用于获取特定电池模组的第二适配电压、获取目标电池模组的第三适配电压和第二输入电流,其中,所述目标电池模组对应目标功率变换模块;第四处理模块,用于根据所述第二适配电压和第三适配电压计算得到第四压力差,并根据所述第四压力差和所述第二输入电流获得第四占空比;第四控制模块,用于根据所述第四占空比控制所述目标功率变换模块,以致所述目标电池模组和所述目标功率变换模块串联后的电压之和与所述第二适配电压一致。根据本专利技术的一些具体实施例,所述电池模组包括电池管理系统;所述储能系统还包括:电压采集模块,用于采集所述功率变换模块的输出电压或输入电压;电流采集模块,用于采集所述功率变换模块的输出电流或输入电流;通讯单元,其一端与所述电池管理系统连接,另一端与所述控制器连接,所述通讯单元用于获取所述电池管理系统发送的所述电池模组的状态信息,并将所述状态信息交互至所述控制器,以供所述控制器根据所述状态信息进行控制。进一步地,所述状态信息至少包括电压、电流、温度、容量和告警信息;所述通讯单元为RS485模块、RS232模块或CAN模块;每个所述电池模组包括多个电芯,多个所述电芯串联或并联。根据本专利技术的一些具体实施例,所述功率变换模块包括第一变换单元、变压单元和第二变换单元,所述变压单元的一端与所述第一变换单元连接,所述变压单元的另一端与所述第二变换单元连接,所述第一变换单元包括第一连接端和第二连接端,所述第二变换单元包括第三连接端和第四连接端;所述第一连接端分别与所述电池模组的第一电极、所述母线的第三电极相连,所述电池模组的第二电极分别与所述第二连接端、所述第三连接端连接;所述第四连接端与所述母线的第四电极相连;其中,所述第一电极与所述第二电极的电性相反,所述第三电极与所述第四电极的电性相反。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种储能系统,其特征在于,包括:/n母线;/n多个电池模组,所述多个电池模组并联于所述母线,所述电池模组的数量为n;/n至少一个功率变换模块,所述功率变换模块的数量为n或n-1,每个所述功率变换模块与一个所述电池模组串联;/n控制器,用于根据所述电池模组的电池电压、电池电流以及所述母线的母线电压,控制所述功率变换模块,以致所述电池模组和所述功率变换模块串联后的电压之和与所述母线的母线电压一致。/n

【技术特征摘要】
1.一种储能系统,其特征在于,包括:
母线;
多个电池模组,所述多个电池模组并联于所述母线,所述电池模组的数量为n;
至少一个功率变换模块,所述功率变换模块的数量为n或n-1,每个所述功率变换模块与一个所述电池模组串联;
控制器,用于根据所述电池模组的电池电压、电池电流以及所述母线的母线电压,控制所述功率变换模块,以致所述电池模组和所述功率变换模块串联后的电压之和与所述母线的母线电压一致。


2.根据权利要求1所述的储能系统,其特征在于,所述储能系统应用于放电过程时,所述控制器用于根据所述电池模组的输出电压、输出电流以及所述母线的母线电压,控制所述功率变换模块,以致所述电池模组和所述功率变换模块串联后的输出电压之和与所述母线的母线电压一致。


3.根据权利要求2所述的储能系统,其特征在于,所述控制器包括:
第一获取单元,当所述功率变换模块的数量为n时,用于获取所述母线的母线电压、获取目标电池模组的第一输出电压和第一输出电流,其中,所述目标电池模组对应目标功率变换模块;
第一处理模块,用于根据所述母线电压和所述第一输出电压计算得到第一压力差,并根据所述第一压力差和所述第一输出电流获得第一占空比;
第一控制模块,用于根据所述第一占空比控制所述目标功率变换模块,以致所述目标电池模组和所述目标功率变换模块串联后的输出电压之和与所述母线电压一致。


4.根据权利要求2所述的储能系统,其特征在于,所述控制器包括:
第二获取单元,当所述功率变换模块的数量为n-1时,用于获取特定电池模组的第二输出电压、获取目标电池模组的第三输出电压和第二输出电流,其中,所述目标电池模组对应目标功率变换模块;
第二处理模块,用于根据所述第二输出电压和第三输出电压计算得到第二压力差,并根据所述第二压力差和所述第二输出电流获得第二占空比;
第二控制模块,用于根据所述第二占空比控制所述目标功率变换模块,以致所述目标电池模组和所述目标功率变换模块串联后的输出电压之和与所述第二输出电压一致。


5.根据权利要求1所述的储能系统,其特征在于,所述储能系统应用于充电过程时,所述控制器用于根据所述电池模组的适配电压、输入电流和所述母线的母线电压,控制所述功率变换模块,以致所述电池模组和所述功率变换模块串联后的电压之和与所述母线的母线电压一致。


6.根据权利要求5所述的储能系统,其特征在于,所述控制器包括:
第三获取单元,当所述功率变换模块的数量为n时,用于获取所述母线的母线电压、获取目...

【专利技术属性】
技术研发人员:孙嘉品王营辉尹雪芹曹虎广红燕
申请(专利权)人:比亚迪股份有限公司
类型:发明
国别省市:广东;44

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