新型储能电池簇内电池模组矩阵式重组结构及控制方法技术

本发明专利技术公开了新型储能电池簇内电池模组矩阵式重组结构，包括电池支架，所述电池支架内设置有多组电池模组，多组所述电池模组在电池支架上呈阵列状结构均匀分布，所述电池模组上设置有模组输出电子开关，所述电池支架上沿上下方向通过支撑件固定连接有多组与模组输出电子开关和电池模组配合使用的电池模组汇流排，所述电池支架的两侧沿上下方向设置有多组与电池模组配合使用的旁路电子开关，本发明专利技术便于实时对电池模组单体进行在线精准维护，同时不受目前电池簇内电池模组串接形式的影响，在其中任意一个电池模组故障状态下，只需要将单个电池模组隔离即可，从而可保证大规模储能系统在高度一致的工况下安全经济运行。系统在高度一致的工况下安全经济运行。系统在高度一致的工况下安全经济运行。

【技术实现步骤摘要】
新型储能电池簇内电池模组矩阵式重组结构及控制方法


[0001]本专利技术涉及储能系统电池簇电池模组的结构组态
，具体为新型储能电池簇内电池模组矩阵式重组结构及控制方法。

技术介绍

[0002]随着国家大力推动储能行业发展，储能电站的规模、数量飞速增长，由其是大规模储能电站投运，数万只电芯的聚集长期运行，因受不同工况的影响，使其参数不断地发生变化，造成同电池簇内的电池模组的一致性发生变化。
[0003]系统又无法实时对模组单体进行在线精准维护，导致电池的整体效率下降和使用寿命降低，同时由于受目前电池簇内电池模组的串接形式的影响，在其中任意一个模组故障状态下需要将所在电池簇进行整体切除，造成电池系统能量损失，为此，提出新型储能电池簇内电池模组矩阵式重组结构及控制方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供新型储能电池簇内电池模组矩阵式重组结构及控制方法，以解决上述
技术介绍
中提出的无法实时对模组单体进行在线精准维护，导致电池的整体效率下降和使用寿命降低，同时由于受目前电池簇内电池模组的串接形式的影响，在其中任意一个模组故障状态下需要将所在电池簇进行整体切除，造成电池系统能量损失的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：新型储能电池簇内电池模组矩阵式重组结构，包括电池支架，所述电池支架内设置有多组电池模组，多组所述电池模组在电池支架上呈阵列状结构均匀分布，所述电池模组上设置有模组输出电子开关，所述电池支架上沿上下方向通过支撑件固定连接有多组与模组输出电子开关和电池模组配合使用的电池模组汇流排，所述电池支架的两侧沿上下方向设置有多组与电池模组配合使用的旁路电子开关，所述电池支架的两侧从左至右分别设置有与旁路电子开关配合使用的旁路负极排和旁路正极排，所述电池模组上设置有电池模组信息采集模块，所述电池支架上设置有控制器。
[0006]优选的，所述旁路负极排和旁路正极排相互靠近的一侧沿上下方向对称设置有连接架，且连接架的一侧固定连接在电池支架上。
[0007]另外本专利技术还提供了新型储能电池簇内电池模组矩阵式重组结构的控制方法，包括以下步骤：
[0008]S1、系统正常充放电模式：系统能量管理控制中心在线监测电池模组信息采集模块上送的各模组数据在正常阈值范围内，根据系统需求下发充电或放电命令到各电池簇控制器，控制器根据预置控制逻辑启动控制程序，下发启动命令到各模组输出电子开关，使其处于导通状态，同时控制并检测各旁路电子开关在断开状态，电池系统进入充放电工作模式；
[0009]S2、正常工作模式下的单一故障模组在线隔离：当控制器接收到在线监测电池模
组信息采集模块上发送的某一个模组数据超出正常阈值时，其可以限时转入故障处理程序，在经过一个数据检测循环后故障仍未消失，启动故障处理程序，下发启动跳闸命令到故障模组输出电子开关，使其处于断开状态，将故障电池模组进行电气隔离，并将故障信息上送到系统能量管理中心；
[0010]S3、正常工作模式下的某一层故障模组群在线隔离：当控制器接收到同一层多个电池模组信息采集模块上送的模组数据同时超出正常阈值时，其可以立即转入故障处理程序，在经过一个数据检测循环后故障仍未消失，于是启动故障处理程序，下发启动跳闸命令在断开同一层各故障模组输出电子开关的同时，通过下发合闸命令，将连接故障电池模组正负极汇流母排的两个正极旁路电子开关处于导通状态，通过旁路将其进行短接导通，在将故障电池模组层全部进行电气隔离的同时，通过旁路开关和旁路母排将电池系统重构成完整充放电回路，并将故障信息上送到系统能量管理中心；
[0011]S4、正常工作模式下的不同层几个模组同时故障的在线隔离：当控制器接收到在线监测电池模组信息采集模块上送的处于不同层的某几个电池模组数据同时超出正常阈值时，其可以限时转入故障处理程序，在经过一个数据检测循环后故障仍未消失，于是启动故障处理程序，下发启动跳闸命令分别到故障模组输出电子开关，使其处于断开状态，将所有故障电池模组进行电气隔离，系统通过原有的串并联回路仍能保证系统的运行，并将故障信息上送到系统能量管理中心；
[0012]S5、待机模式下的某一层内模组群在线能量转移均衡：在系统待机状态下，当控制器接收到一层或多层内的几个电池模组信息采集模块上发送的模组电量SOC数据存在差异时，其可立即启动同层能量转移均衡程序，首先分别断开保持均值电量电池模组的模组输出电子开关，将他们先进行隔离，然后将电量SOC高于和低于均值的电池模组的模组输出电子开关维持导通状态，形成同层能量均衡回路，并通过实时数据在线监测手段，根据电量均衡情况控制各电子开关的通断，以达到最终各电池模组电量的平衡，并将均衡信息上送到系统能量管理中心；
[0013]S6、电池簇内所有奇数层或偶数层的模组群整体在线能量转移均衡：电池簇在长期运行后，为达到电池簇整体的电池模组一致性，需要对簇内电池模组进行维护均衡，在系统待机状态下，系统根据电池簇的布置情况按层进行分类均衡，首先选取奇数层进行均衡操作，控制器将所有奇数层中的模组输出电子开关断开，然后将连接模组正极的电池模组汇流排的正极旁路电子开关导通，通过旁路正极排将所有奇数层内的电池模组汇流排连通；同时将连接模组负极的电池模组汇流排的负极旁路电子开关导通，通过旁路负极排将所有奇数层内的模组负极的电池模组汇流排连通，使整个电池簇内的奇数层模组形成电气原理上的同一层结构，然后按照同层模组能量转移均衡程序进行模组群体主动均衡。同理可以按照上述操作完成电池簇所有偶数层的模组群体能量转移主动均衡，并将均衡信息上送到系统能量管理中心；
[0014]S7、电池簇内所有奇数层或偶数层的模组群整体在线外部直流恒压主动均衡：在系统待机状态下，将系统切换到电池簇的奇数层或偶数层能量转移主动均衡模式，再完成能量均衡操作流程后，控制器按程序合上奇数层或偶数层内的所有模组电子开关，将参与均衡的模组全部投入，然后控制器根据程序设定自动合上与电池簇总输出正极母排相连的正极旁路电子开关和与电池簇总输出负极母排相连的负极旁路电子开关，然后对电池簇进
行恒压直流主动均衡，并在各电池模组信息采集模块实时数据的在线监测下完成恒压主动均衡流程，并将均衡信息上送到系统能量管理中心。
[0015]优选的，所述在S1中，电池系统在进入充放电工作模式时，需要借助外部变流器。
[0016]优选的，所述在S1中，控制器采用多端口测控一体化微机型装置，且装置还具备至少2路以太网网络接口。
[0017]优选的，所述在S6中，在系统待机状态下，系统根据电池簇的布置情况按层进行分类均衡，首先选取奇数层进行均衡操作，控制器将所有奇数层中的模组输出电子开关断开，然后将连接电池模组汇流排正极处的正极旁路电子开关导通，通过正极旁路母排将所有奇数层内的电池模组汇流排的正极连通；同时将连接电池模组汇流排负极处的负极旁路电子开关导通，通过负极旁路母排将所有奇数层内的电池模组汇流排的负极连通，使整个电池簇内的奇数层模组形成电气原理上的同一层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.新型储能电池簇内电池模组矩阵式重组结构，包括电池支架(1)，其特征在于：所述电池支架(1)内设置有多组电池模组(2)，多组所述电池模组(2)在电池支架(1)上呈阵列状结构均匀分布，所述电池模组(2)上设置有模组输出电子开关(3)，所述电池支架(1)上沿上下方向通过支撑件固定连接有多组与模组输出电子开关(3)和电池模组(2)配合使用的电池模组汇流排(5)，所述电池支架(1)的两侧沿上下方向设置有多组与电池模组(2)配合使用的旁路电子开关(4)，所述电池支架(1)的两侧从左至右分别设置有与旁路电子开关(4)配合使用的旁路负极排(7)和旁路正极排(6)，所述电池模组(2)上设置有电池模组信息采集模块(8)，所述电池支架(1)上设置有控制器(9)。2.根据权利要求1所述的新型储能电池簇内电池模组矩阵式重组结构，其特征在于：所述旁路负极排(7)和旁路正极排(6)相互靠近的一侧沿上下方向对称设置有连接架，且连接架的一侧固定连接在电池支架(1)上。3.根据权利要求1
‑
2任意一项所述的新型储能电池簇内电池模组矩阵式重组结构的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、系统正常充放电模式：系统能量管理控制中心在线监测电池模组信息采集模块(8)上送的各模组数据在正常阈值范围内，根据系统需求下发充电或放电命令到各电池簇控制器(9)，控制器(9)根据预置控制逻辑启动控制程序，下发启动命令到各模组输出电子开关(3)，使其处于导通状态，同时控制并检测各旁路电子开关(4)在断开状态，电池系统进入充放电工作模式；S2、正常工作模式下的单一故障模组在线隔离：当控制器(9)接收到在线监测电池模组信息采集模块(8)上发送的某一个模组数据超出正常阈值时，其可以限时转入故障处理程序，在经过一个数据检测循环后故障仍未消失，启动故障处理程序，下发启动跳闸命令到故障模组输出电子开关(3)，使其处于断开状态，将故障电池模组(2)进行电气隔离，并将故障信息上送到系统能量管理中心；S3、正常工作模式下的某一层故障模组群在线隔离：当控制器(9)接收到同一层多个电池模组信息采集模块(8)上送的模组数据同时超出正常阈值时，其可以立即转入故障处理程序，在经过一个数据检测循环后故障仍未消失，于是启动故障处理程序，下发启动跳闸命令在断开同一层各故障模组输出电子开关(3)的同时，通过下发合闸命令，将连接故障电池模组(2)正负极汇流母排的两个正极旁路电子开关(4)处于导通状态，通过旁路将其进行短接导通，在将故障电池模组(2)层全部进行电气隔离的同时，通过旁路开关和旁路母排将电池系统重构成完整充放电回路，并将故障信息上送到系统能量管理中心；S4、正常工作模式下的不同层几个模组同时故障的在线隔离：当控制器(9)接收到在线监测电池模组信息采集模块(8)上送的处于不同层的某几个电池模组(2)数据同时超出正常阈值时，其可以限时转入故障处理程序，在经过一个数据检测循环后故障仍未消失，于是启动故障处理程序，下发启动跳闸命令分别到故障模组输出电子开关(3)，使其处于断开状态，将所有故障电池模组(2)进行电气隔离，系统通过原有的串并联回路仍能保证系统的运行，并将故障信息上送到系统能量管理中心；S5、待机模式下的某一层内模组群在线能量转移均衡：在系统待机状态下，当控制器(9)接收到一层或多层内的几个电池模组信息采集模块(8)上发送的模组电量SOC数据存在差异时，其可立即启动同层能量转移均衡程序，首...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘迪，黄克敬，邓琳，
申请(专利权)人：邓琳，
类型：发明
国别省市：