储能电池模块的保护方法和保护结构技术

本发明专利技术公开了一种储能电池模块的保护方法和保护结构，包括以下步骤：S100：控制单元采集储能电池模块内每个单体电池的电压和温度；S200：当控制单元检测到某个单体电池的电压和温度大于设定的阈值时，所述控制单元控制所述单体电池中串联在正负极之间的串联开关器件断开；S300：当控制单元收到步骤S200中串联开关器件已断开的反馈信号后，再控制并联在所述单体电池中并联在正负极之间的并联开关器件闭合；S400：最终将所述单体电池在所述储能电池模块中进行屏蔽。本发明专利技术在储能电池模块中设计旁路组件，单体电池发生故障后，通过旁路组件短路以达到切除该单体电池的目的，避免由于单体电池故障造成整体系统脱网故障，提高了系统供电的可靠性。统供电的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
储能电池模块的保护方法和保护结构


[0001]本专利技术属于电池储能领域，具体涉及一种储能电池模块的保护方法和保护结构。

技术介绍

[0002]储能系统领域都是采用磷酸铁锂电池作为储能元件，虽然磷酸铁锂电池单体容量大，但磷酸铁锂电池单体电压较低，为满足变流器需求，需要将电池进行串联以提升输入电压，一般做法是直接将电池单体进行串联到需要提升的电压。如大量采用的集装箱式储能系统，采用集装箱作为储能电池的外壳这种做法，电池全部在集装箱内部，采用串联结构，维护较为不便，并且内部消防设计也较为欠缺，起火后易造成较大危险。并且一旦串联的电池单体中有任何一块出现故障，则会造成整套储能电池系统脱网。

技术实现思路

[0003]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：
[0004]本专利技术实施例第一方面提供一种储能电池模块的保护方法，包括以下步骤：
[0005]S100：控制单元采集储能电池模块内每个单体电池的电压和温度；
[0006]S200：当控制单元检测到某个单体电池的电压和温度大于设定的阈值时，所述控制单元控制所述单体电池中串联在正负极之间的串联开关器件断开；
[0007]S300：当控制单元收到步骤S200中串联开关器件已断开的反馈信号后，再控制并联在所述单体电池中并联在正负极之间的并联开关器件闭合；
[0008]S400：最终将所述单体电池在所述储能电池模块中进行屏蔽。
[0009]进一步地，在所述步骤S100之前，采集单元采集与所述储能电池模块连接的PCS逆变器的工作状态参数，并根据PCS逆变器的工作状态参数判断整体储能电池模块是否正常工作。
[0010]进一步地，在所述步骤S200之前，停止与所述储能电池模块连接的PCS逆变器工作。
[0011]本专利技术实施例的第二方面提供一种储能电池模块的保护结构，包括：电池模块、与所述电池模块连接的串联开关器件和控制电路，与所述串联开关器件和控制电路连接的并联开关器件，与所述并联开关器件连接的保护器件；其中，所述串联开关器件用以在储能电池模块内部单体电池出现故障时，断开该储能电池模块与外部电池系统的连接；所述并联开关器件用以在确认串联开关器件完全断开后，将该储能电池模块旁路短接于外部电池系统，保证整个系统可以降额运行；所述控制电路用以检测储能电池模块中单体电池的电压，温度信号，并通过内部逻辑电路与预设条件相比较，判断是否决定将串联开关器件断开，并在收到串联开关器件已完全断开的反馈信号后，闭合并联开关器件。所述保护器件用以在内部电路故障造成电池模块内部电池出现正负极间短路的情况下，可以对电池模块进行保护。所述控制电路包括与电池模块连接温度信号采集单元和电池电压采集单元。
[0012]在本专利技术提供的实施例中，电池电压采集单元采用电阻采样方式对电池单体电压
进行采样，以采集电池电压数据反馈给DSP控制单元；同时温度采集单元采集电池模块温度信号，反馈给DSP控制单元，DSP控制单元根据电压温度信号通过与内部预设阈值进行比较，驱动串联开关器件驱动电路和并联开关器件驱动进行动作，以完成旁路工作。
[0013]采集单体电池的电压：电路中电阻R1与R2为电压采样电阻，与运算放大器U，电阻 R3、R4组成电池电压的差分采样电路。再通过R5、R6与R8组成的电阻分压电路，将电压限制在DSP控制单元可承受的电压范围之内；再通过R7与电容C组成的滤波电路进行滤波，将干扰的高频信号滤除，以达到输入DSP中的信号为没有高频信号干扰的电池电压信号。
[0014]采集单体电池的温度：电阻R1为热电偶电阻，其阻值根据温度值会发生变化。其中电阻R1与R4、R5、R2组成差分电路，运放能输出的最大电压为3.3V，放大倍数为31.3 倍。其中R7为运放增益电阻，根据其阻值可决定运放的放大倍数，本电路中放大倍数设计为31.3倍；当电阻R1＝R3，电桥平衡，差分电压为零，当温度发生变化后，R1和R3 阻值不一样，这时候，拆分电压不为零，经过运放放大后，获得一个按照R1阻值变化的线性电压值，输入到DSP中，实现温度采样。
[0015]本专利技术在储能电池模块中设计旁路组件，在任意储能电池模块中的单体电池发生故障后，通过旁路组件短路以达到切除该模块的目的，避免由于单体电池故障造成整体系统脱网故障，使系统不脱网运行，提高了系统供电的可靠性。
[0016]本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
[0017]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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1为本专利技术实施例的保护方法流程图。
[0019]图2为本专利技术实施例的保护结构示意图。
[0020]图3为本专利技术实施例的控制单元结构图。
[0021]图4为本专利技术实施例的电压采样电路图。
[0022]图5为本专利技术实施例的温度采样电路图。
具体实施方式
[0023]下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0024]应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
[0025]下面对本申请实施例进行详细说明
[0026]如图1所示，本专利技术实施例首先提供了一种储能电池模块保护方法，如图1所示，包括：
[0027]步骤100，控制单元203采集储能模块1内部单体电池电压，温度。
[0028]具体实施时，采集储能模块1内部单体电池电压，温度，可以采用现有技术方法，例如：直接采集单体电池电压，通过热电偶、热电阻等方式采集单体电池端子处的电压。
[0029]步骤200，在确定所述电压、温度大于设定阈值的条件下，控制断开所述储能电池模块中串联工作于正负极之间的串联开关器件202
[0030]本步骤中，在确认所述电压，温度大于设定阈值的条件下，确定单体电池发生故障，为避免电池故障因此故障的扩大，例如电池起火，鼓包危险，断开该储能电池的串联在电池端口间的串联开关器件202，具体实施时，可以通过数字信号处理器向开关器件(此开关器件不限于接触器，继电器，MOSFET，IGBT等开关器件)发送控制信号，以控制断开储能电池中串联在电池端口间的串联开关器件202，其中设定阈值可根据实际情况进行设定，例如，设定电压阈值为3.7V，设定温度阈值为52度。
[0031]步骤300，在确定接受到串联在电池模块端子的串联开关器件的反馈信号后，闭合并联于正负极工作的并联开关器件203；
[0032]本步骤中，一定在确认接收到串联在电池模块端子开关器件的反馈信号后，确认该开关器件已经分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种储能电池模块的保护方法，其特征在于，包括以下步骤：S100：控制单元采集储能电池模块内每个单体电池的电压和温度；S200：当控制单元检测到某个单体电池的电压和温度大于设定的阈值时，所述控制单元控制所述单体电池中串联在正负极之间的串联开关器件断开；S300：当控制单元收到步骤S200中串联开关器件已断开的反馈信号后，再控制并联在所述单体电池中并联在正负极之间的并联开关器件闭合；S400：最终将所述单体电池在所述储能电池模块中进行屏蔽。2.如权利要求1所述的一种储能电池模块的保护方法，其特征在于，在所述步骤S100之前，采集单元采集与所述储能电池模块连接的PCS逆变器的工作状态参数，并根据PCS逆变器的工作状态参数判断整体储能电池模块是否正常工作。3.如权利要求2所述的一种储能电池模块的保护方法，其特征在于，在所述步骤S200之前，停止与所述储能电池模块连接的PCS逆变器工作。4.一种储能电池模块的保护结构，其特征在于，包括：电池模块、与所述电池...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡潇，雷政军，韩晓宇，雷玮，郑高锋，翟腾飞，
申请(专利权)人：陕西奥林波斯电力能源有限责任公司，
类型：发明
国别省市：