一种储能系统及储能系统控制方法技术方案

本申请提供了一种储能系统及储能系统控制方法，该储能系统包括多个储能单元，该储能单元包括多个电池单元、多个均衡单元、电压变换单元、第一开关、第二开关和控制单元，该多个均衡单元用于控制各个电池单元之间的电荷状态均衡，该第一开关设置于该电池串的正极与该电压变换单元的正输入端之间，该第二开关设置于正极均衡母线与该电压变换单元的正输入端之间，该控制单元用于检测该多个电池单元的故障情况以及用于控制该第一开关和该第二开关的导通状态。本申请提供的储能系统以及储能系统控制方法，能够在实现多个电池单元电荷状态均衡的同时保障在电池单元故障情况下该储能系统仍能持续运作，以较少的成本大幅提高储能系统的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种储能系统及储能系统控制方法
本申请涉及电池储能
，尤其涉及一种储能系统及储能系统控制方法。
技术介绍
电池储能系统主要利用电池储存电能，传统的电池储能系统通常由多个电池簇并联组成，每个电池簇中通常需要多个串联的电池包，而且需要串联的电池包数量越多，每个电池包个体对储能系统的影响程度越高。若电池簇中某一个电池包故障或者失效，整个电池簇就不再可用，直到现场运维人员过来维修或者替换故障电池包，因此电池簇的维护成本较高，同时也降低了该储能系统的工作效率，造成了时间资源的浪费。传统的电池储能系统中，即使串联的各个电池包初期完全一致，在后续的长期过程中各个电池包之间也不可避免的会出现性能差异，难以实现电池包之间的荷电状态(stateofcharge，SOC)的均衡。电池包之间的SOC不均衡会使得其中小容量的电池包提前失效，从而造成了整个电池簇的失效，缩短了电池簇的使用寿命，减小了电池簇的有效容量，降低了电池簇的安全性能。因此，亟需一种储能系统，既能够实现电池包之间的荷电状态均衡，又能在电池单元故障情况下持续运作，提高该储能系统的可靠性，节约时间成本。
技术实现思路
本申请提供一种储能系统及储能系统控制方法，既能够实现各个电池单元之间的SOC均衡，也能够保障在电池单元故障的情况下该储能系统中的每个储能单元能够持续运作。第一方面，提供了一种储能单元，该储能单元包括电池串，该电池串包括多个电池单元；多个均衡单元，该多个均衡单元与该多个电池单元一一对应，每个电池单元与其对应的均衡单元的输入端并联，该多个均衡单元的输出端相互并联，且该多个均衡单元的正输出端与正极均衡母线相连，且该多个均衡单元的负输出端的与负极均衡母线相连，该多个均衡单元用于控制各个电池单元之间的电荷状态均衡；电压变换单元，用于进行电压转换，该电压变换单元的正输入端通过电池母线与该电池串的正极相连，该电压变换单元的负输入端和负输出端接地；第一开关，设置于该电池串的正极与该电压变换单元的正输入端之间；第二开关，设置于该正极均衡母线与该电压变换单元的正输入端之间；控制单元，用于控制该第一开关导通以及该第二开关断开，以使得该电压变换单元通过该电池母线接收电压；或者，用于控制该第一开关断开以及该第二开关导通，以使得该电压变换单元通过该正极均衡母线接收电压。根据本申请的方案，各个电池单元之间能够通过该多个均衡单元互相进行充放电以达到SOC均衡，相应的充放电的电流可以通过正极均衡母线和负极均衡母线传递；同时，只需要通过控制单元控制该第一开关和第二开关的连接状态就可以改变该储能单元在充放电过程中各个电池单元的连接关系，保障个别或者部分电池单元出现故障情况下该储能单元的持续运作。控制方式简单容易实现，且实现成本较低，只需以较小的成本就能明显提升该储能系统的可靠性。示例性的，在电池单元未故障的情况下，该控制单元可以控制该第一开关导通以及该第二开关断开，以使得该电压变换单元通过该电池母线接收电压，此时上述多个电池单元在该储能单元充放电过程中的连接关系可等效视作串联连接，此时多个电池单元串联可以使得该储能单元获得最大的输出功率，充分利用电池资源，实现效益最大化；在电池单元故障的情况下，该控制单元可以控制该第一开关断开以及该第二开关导通，以使得该电压变换单元通过该正极均衡母线接收电压，此时上述多个电池单元在该储能单元充放电过程中的连接关系可等效视作并联连接，个别或者部分电池单元出现故障并不会影响该储能单元的持续运作，其余未出现故障的电池单元仍能进行充放电。应理解，通常情况下，均衡母线与电池母线的电压差异较大，出于对电路的安全性考虑，均衡母线不能与电池母线直接相连，因此当该储能单元中的电池单元出现故障时，若控制单元需要切换第一开关和第二开关，对第一开关和第二开关的切换有时序要求，应当先断开第一开关，再接通第二开关。结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，该负极均衡母线接地，以及该控制单元具体用于：在该多个电池单元未出现故障的情况下，控制该第一开关导通以及该第二开关断开；或者在该多个电池单元中的一个或者多个电池单元出现故障的情况下，控制该第一开关断开以及该第二开关导通。需要说明的是，在电池单元未出现故障的情况下，电压变换单元通过电池母线接收电压，此时均衡母线与电池母线相互隔离，均衡母线处于浮动状态，因此均衡母线可以接地也可以不接地，但在电池单元出现故障的情况下，该控制单元控制该第一开关断开以及该第二开关导通，此时电压变换单元通过正极均衡母线接收电压，以防止正极均衡母线接收电压过大造成与均衡母线相连的均衡单元全部失效，需要将负极均衡母线接地。在该实现方式中，负极均衡母线在电池单元未出现故障的情况下和电池单元出现故障的情况下都处于接地状态。结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，该储能单元还包括：第三开关，设置于该负极均衡母线与该电压变换单元的负输入端之间；以及该控制单元具体用于：在该多个电池单元未出现故障的情况下，控制该第一开关导通、该第二开关断开、以及该第三开关断开；或者在该多个电池单元中的一个或者多个电池单元出现故障的情况下，控制该第一开关断开、该第二开关导通、以及该第三开关导通。在该实现方式中，通过第三开关可以使负极均衡母线只有在电池单元出现故障的情况下接地，该第三开关可以防止正极均衡母线引入高压导致所有的均衡单元失效，比如，可以防止在第二开关出现黏连或者第一开关与第二开关切换时序错误的情况下正极均衡母线引入高压导致所有的均衡单元失效。结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，该储能单元还包括：多个第四开关，每个电池单元与其对应的第四开关串联连接；多个第五开关，该多个第四开关、该多个第五开关以及该多个电池单元一一对应，且每个电池单元与其对应的第五开关并联连接。结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，该控制单元具体用于：在该多个电池单元中出现故障的电池单元的数量小于预设阈值的情况下，控制该第一开关导通、该第二开关断开、该出现故障的电池单元对应的第四开关断开、以及该出现故障的电池单元对应的第五开关导通；或者在该多个电池单元中出现故障的电池单元的数量大于或等于该预设阈值的情况下，控制该第一开关断开、该第二开关导通、该出现故障的电池单元对应的第四开关导通、以及该出现故障的电池单元对应的第五开关断开。需要说明的是，上述多个第四开关用于选通未出现故障的电池单元，换句话说，当电池单元出现故障时，出现故障的电池单元所对应的该第四开关处于断开状态，相当于将出现故障的电池单元从该储能单元内切除；上述多个第五开关用于旁路其对应的出现故障的电池单元，换句话说，当电池单元出现故障时，出现故障的电池单元所对应的该第五开关处于导通状态，其实现的功能可等效视作一根导线。在该实现方式中，根据出现出现故障的电池单元的数量将电池单元故障的情况分为了两种，第一种故障情况中多个电池单元中出现故障的电池单元的数量小于预设阈值，第二种故障情况中多个电池单元中出现故障的电池单元的数量大于或等于预设阈值；在第一种故障情况下，控制单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种储能单元，其特征在于，包括：/n电池串，所述电池串包括多个电池单元；/n多个均衡单元，所述多个均衡单元与所述多个电池单元一一对应，每个电池单元与其对应的均衡单元的输入端并联，所述多个均衡单元的输出端相互并联，且所述多个均衡单元的正输出端与正极均衡母线相连，且所述多个均衡单元的负输出端的与负极均衡母线相连，所述多个均衡单元用于控制各个电池单元之间的电荷状态均衡；/n电压变换单元，用于进行电压转换，所述电压变换单元的正输入端通过电池母线与所述电池串的正极相连，所述电压变换单元的负输入端和负输出端接地；/n第一开关，设置于所述电池串的正极与所述电压变换单元的正输入端之间；/n第二开关，设置于所述正极均衡母线与所述电压变换单元的正输入端之间；/n控制单元，用于控制所述第一开关导通以及所述第二开关断开，以使得所述电压变换单元通过所述电池母线接收电压；或者，用于控制所述第一开关断开以及所述第二开关导通，以使得所述电压变换单元通过所述正极均衡母线接收电压。/n

【技术特征摘要】
1.一种储能单元，其特征在于，包括：
电池串，所述电池串包括多个电池单元；
多个均衡单元，所述多个均衡单元与所述多个电池单元一一对应，每个电池单元与其对应的均衡单元的输入端并联，所述多个均衡单元的输出端相互并联，且所述多个均衡单元的正输出端与正极均衡母线相连，且所述多个均衡单元的负输出端的与负极均衡母线相连，所述多个均衡单元用于控制各个电池单元之间的电荷状态均衡；
电压变换单元，用于进行电压转换，所述电压变换单元的正输入端通过电池母线与所述电池串的正极相连，所述电压变换单元的负输入端和负输出端接地；
第一开关，设置于所述电池串的正极与所述电压变换单元的正输入端之间；
第二开关，设置于所述正极均衡母线与所述电压变换单元的正输入端之间；
控制单元，用于控制所述第一开关导通以及所述第二开关断开，以使得所述电压变换单元通过所述电池母线接收电压；或者，用于控制所述第一开关断开以及所述第二开关导通，以使得所述电压变换单元通过所述正极均衡母线接收电压。


2.根据权利要求1所述的储能单元，其特征在于，所述负极均衡母线接地，以及
所述控制单元具体用于：
在所述多个电池单元未出现故障的情况下，控制所述第一开关导通以及所述第二开关断开；或者
在所述多个电池单元中的一个或者多个电池单元出现故障的情况下，控制所述第一开关断开以及所述第二开关导通。


3.根据权利要求1所述的储能单元，其特征在于，所述储能单元还包括：
第三开关，设置于所述负极均衡母线与所述电压变换单元的负输入端之间；以及
所述控制单元具体用于：
在所述多个电池单元未出现故障的情况下，控制所述第一开关导通、所述第二开关断开、以及所述第三开关断开；或者
在所述多个电池单元中的一个或者多个电池单元出现故障的情况下，控制所述第一开关断开、所述第二开关导通、以及所述第三开关导通。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的储能单元，其特征在于，所述储能单元还包括：
多个第四开关，每个电池单元与其对应的第四开关串联连接；
多个第五开关，所述多个第四开关、所述多个第五开关以及所述多个电池单元一一对应，且每个电池单元与其对应的第五开关并联连接。


5.根据权利要求4所述的储能单元，其特征在于，所述控制单元具体用于：
在所述多个电池单元中出现故障的电池单元的数量小于预设阈值的情况下，控制所述第一开关导通、所述第二开关断开、所述出现故障的电池单元对应的第四开关断开、以及所述出现故障的电池单元对应的第五开关导通；或者
在所述多个电池单元中出现故障的电池单元的数量大于或等于所述预设阈值的情况下，控制所述第一开关断开、所述第二开关导通、所述出现故障的电池单元对应的第四开关导通、以及所述出现故障的电池单元对应的第五开关断开。


6.一种储能单元的控制方法，其特征在于，所述储能单元包括：电池串、多个均衡单元、电压变换单元、第一开关、第二开关和控制单元，其中
所述电池串包括多个电池单元；
所述多个均衡单元与所述多个电池单元一一对应，每个电池单元与其对应的均衡单元的输入端并联，所述多个均衡单元的输出端相互并联，且所述多个均衡单元的正输出端与正极均衡母线相连，且所述多个均衡单元的负输出端的与负极均衡母线相连，所述多个均衡单元用于控制各个电池单元之间的电荷状态均衡；
所述电压变换单元用于进行电压转...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建山，周贺，余士江，吴志鹏，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44