一种电池簇精细化调控的电池储能系统技术方案

本实用新型专利技术一种电池簇精细化调控的电池储能系统，采用至少两个电池簇、每个电池簇对应一个变换器、每个变换器输出端分别连接两组电控开关以及直流调控母线和电池簇调控器，并通过电控开关连接电池单元PACK，构成动态选择电池单元PACK并独立进行电量均衡的系统架构，并且电池簇调控器通过电池监控通信线连接各电池簇中串联的各电池单元PACK每一个电池单体，及通过两组电控开关，构成选择和独立调控相应电池单元PACK进行电量均衡的电力路径，实现针对电池单体与电池单元PACK监控、均衡以及异常故障组串切出的电池簇精细化调控，细化了控制颗粒度，克服了现有技术粗糙控制产生的不安全风险，保障了电池储能系统整体安全、高效运行。运行。运行。

【技术实现步骤摘要】
一种电池簇精细化调控的电池储能系统


[0001]本技术属于电池储能
，具体涉及一种电池簇精细化调控的电池储能系统。

技术介绍

[0002]电池储能系统是由数量众多的小容量电池单体串并联组成，由于电池单体本身电特性的不一致性缺陷，特别是使用一段时间的电池及退役电池，其不一致性尤为突出，加之电池储能系统的电池安装与物理位置不同以及连接摆放相对固定，对电池充放电的电量产生不一致性影响进一步增加，不仅造成电池储能系统充放电产生整体效率下降的短板效应，而且容易产生个别电池电压及电量偏差过大，造成电池过充或过放乃至燃爆的不安全风险。为此，需要解决储能系统运行中，动态减少或至少不扩大储能系统中电池单体的不一致性；尤其是发现电池或电池单元异常故障时，最小范围切断并停止异常故障电池单体及相应电池单元及电池组串的运行，避免恶性事故发生；实质上是在保障安全运行的前提下，解决电池单体不一致性造成的影响，提高储能系统的可用性和运行效率。
[0003]对此，业界工程技术人员不断研发与实践，提出了一些解决方案，如：国家知识产权局公布的专利技术专利《一种电池簇均衡储能系统及其控制方法》专利号为CN113437780，该技术方案以降低系统成本为目的，对电池簇进行监控及电量均衡，以减少电池簇之间不一致性，其系统方案存在明显的缺陷，突出表现在：
[0004]1)该方案旨在获取各所述电池簇的均衡参数，判断各所述电池簇的均衡参数之间的差值是否大于等于预设阈值，调节电池簇的充电功率，即：对电池簇电量或电压偏高的减少充电功率，对电池簇电量或电压偏低的增加充电功率，由于电池储能系统中电池单体电量或电压偏差大不等于电池簇偏差大，因此对电池簇偏差不是超阈值的电池簇增加充电或放电功率，会造成偏差大的电池单体超范围运行的风险，对相应电池单体造成损伤，直至造成故障与风险。
[0005]该方案针对电池簇均衡的系统架构，忽略了对电池单体及电池单元的监控与均衡及保护，不能及时有效控制电池单体及电池单元的异常与故障，使得降低成本建立在牺牲安全性的基础上，不利于电池储能系统的安全、高效运行。
[0006]为了克服上述方案的缺陷和解决上述技术问题，本技术采用可调节均衡直流母线及动态选择电池单元PACK进行独立均衡的系统架构，每个电池单元PACK只增加一个电控开关，即可实现针对电池单体与电池单元PACK监控、均衡以及控制异常故障电池及组串切出的电池簇精细化调控，保障了电池储能系统整体安全、高效运行。

技术实现思路

[0007]本技术具体公布了一种电池簇精细化调控的电池储能系统，其特征在于，包括：至少两个电池簇、每个电池簇对应一个变换器、每个变换器输出端分别连接两组电控开关以及第1直流调控母线与第2直流调控母线和电池簇调控器；其中：
[0008]各所述电池簇由多个电池单元PACK串联构成；
[0009]各所述变换器的第一侧，分别连接相应的电源；
[0010]各所述变换器的第二侧，分别通过第1组开关连接第1直流调控母线和第2直流调控母线，并通过第2组多个电控开关连接电池簇中串联的每个电池单元PACK两端，与对应的所述电池簇构成一个电池储能串联支路；各所述电池储能串联支路的两端并联连接；
[0011]各所述变换器的第二侧正极，分别通过第一组开关的第1电控开关K11 和第2电控开关K12连接第1直流调控母线和第2直流调控母线；
[0012]各所述变换器的第二侧负极，分别通过第一组开关的第3电控开关K13 和第4电控开关K14连接第1直流调控母线和第2直流调控母线；
[0013]所述第1直流调控母线通过第2组多个开关分别连接相应电池簇中奇数电池单元PACK的正极以及末尾电池单元PACK的负极；
[0014]所述第2直流调控母线通过第2组多个开关分别连接相应电池簇中偶数电池单元PACK的正极；
[0015]所述电池簇调控器通过电池监控通信线连接各电控开关K和电池簇正极开关与保护电路及电池簇负极开关与保护电路，以及连接各电池单元PACK中各电池单体。
[0016]所述的一种电池簇精细化调控的电池储能系统，其特征在于，各所述电池储能串联支路的两端并联连接，并顺次通过电池簇正极开关与保护电路和电池簇负极开关与保护电路及储能系统正极直流母线和储能系统负极直流母线连接储能电力变换器，以及储能系统总控装置通过储能系统总控通信线，分别连接变换器、电池簇调控器以及储能电力变换器，构成储能系统管控路径及电池簇精细化调控的储能系统。
[0017]所述的一种电池簇精细化调控的电池储能系统，其特征在于，各所述变换器具备：充放电输入输出能力，并连接和受控于电池簇调控器。
[0018]所述的一种电池簇精细化调控的电池储能系统，其特征在于，各所述电源具备：通过变换器存储电能和释放电能的能力。
[0019]所述的一种电池簇精细化调控的电池储能系统，其特征在于，各所述串联支路中，分别包括一个所述电池簇和一个所述变换器，由所述变换器通过第1 直流调控母线和第2直流调控母线及第2组多个电控开关，连接电池簇中串联的每个电池单元PACK两端，并通过电池监控通信线连接的电池簇调控器，选择并连接相应电池单元PACK，控制各电控开关K通断，构成对电池簇中串联的任一电池单元PACK进行单独均衡与维护的控制路径与架构。
[0020]所述的一种电池簇精细化调控的电池储能系统，其特征在于，所述储能系统总控装置通过电池簇调控器实时监测各电池簇中串联的各电池单元PACK每一个电池单体的运行参数；在充电时，将存在电量或电压偏高并超过设定阈值的电池单体所在相应电池单元PACK，通过选择控制电控开关与变换器的连接，将其多出的电量传送给电源；或者，在放电时，将存在电量或电压偏低并超过设定阈值的电池单体所在相应电池单元PACK，通过选择控制电控开关与变换器的连接，将其缺少的电量由电源给其补充电能，构成电池簇精细化调控与电量快速均衡的调控路径。
[0021]所述的一种电池簇精细化调控的电池储能系统，其特征在于，所述电池簇调控器实时监测各电池簇中串联的各电池单元PACK每一个电池单体的运行参数，监测到异常故障电池单体时，由电池簇调控器直接通过电池监控通信线控制电池簇正极开关与保护电路和
电池簇负极开关与保护电路断开，构成电池单体异常故障快速保护控制路径。
[0022]所述的一种电池簇精细化调控的电池储能系统，其特征在于，所述变换器为ACDC变换器时，其交流侧作为所述第一侧，连接的所述电源为交流源；或者，所述变换器为DCDC变换器时，其连接的所述电源为直流源。
[0023]所述的一种电池簇精细化调控的电池储能系统，其特征在于，至少有一个储能电力变换器，各所述电池储能串联支路的两端均并联连接至所述储能电力变换器的直流侧。
[0024]本技术一种电池簇精细化调控的电池储能系统，采用可调节均衡直流母线及电池单元PACK动态选择独立均衡系统架构，每个电池单元PACK只增加一个电控开关，电池簇调控器实时监测各本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池簇精细化调控的电池储能系统，其特征在于，包括：至少两个电池簇、每个电池簇对应一个变换器、每个变换器输出端分别连接两组电控开关以及第1直流调控母线与第2直流调控母线和电池簇调控器；其中：各所述电池簇由多个电池单元PACK串联构成；各所述变换器的第一侧，分别连接相应的电源；各所述变换器的第二侧，分别通过第1组开关连接第1直流调控母线和第2直流调控母线，并通过第2组多个电控开关连接电池簇中串联的每个电池单元PACK两端，与对应的所述电池簇构成一个电池储能串联支路；各所述电池储能串联支路的两端并联连接；各所述变换器的第二侧正极，分别通过第一组开关的第1电控开关K11和第2电控开关K12连接第1直流调控母线和第2直流调控母线；各所述变换器的第二侧负极，分别通过第一组开关的第3电控开关K13和第4电控开关K14连接第1直流调控母线和第2直流调控母线；所述第1直流调控母线通过第2组多个开关分别连接相应电池簇中奇数电池单元PACK的正极以及末尾电池单元PACK的负极；所述第2直流调控母线通过第2组多个开关分别连接相应电池簇中偶数电池单元PACK的正极；所述电池簇调控器通过电池监控通信线连接各电控开关K和电池簇正极开关与保护电路及电池簇负极开关与保护电路，以及连接各电池单元PACK中各电池单体。2.根据权利要求1所述的一种电池簇精细化调控的电池储能系统，其特征在于，各所述电池储能串联支路的两端并联连接，并顺次通过电池簇正极开关与保护电路和电池簇负极开关与保护电路及储能系统正极直流母线和储能系统负极直流母线连接储能电力变换器，以及储能系统总控装置通过储能系统总控通信线，分别连接变换器、电池簇调控器以及储能电力变换器，构成储能系统管控路径及电池簇精细化调控的储能系统。3.根据权利要求1所述的一种电池簇精细化调控的电池储能系统，其特征在于，各所述变换器具备：充放电输入输出能力，并连接和受控于电池簇调控器。4.根据权利要求1所述的一种电池簇精细化调控的电池储能系统，其特征在于，各所述电...

【专利技术属性】
技术研发人员：周锡卫，
申请(专利权)人：周锡卫，
类型：新型
国别省市：