一种集装箱储能系统的控制方法技术方案

本发明专利技术涉及电能存储技术领域，特别是一种集装箱储能系统的控制方法，应用于集装箱储能系统，所述系统包括电芯、DC

【技术实现步骤摘要】
一种集装箱储能系统的控制方法


[0001]本专利技术涉及电能存储
，特别是一种集装箱储能系统的控制方法。

技术介绍

[0002]传统的集装箱储能系统使用被动均衡的方式对电芯进行电量均衡，存在的问题在于被动均衡效率不高，而且储能系统的容量大，采用被动均衡耗时较长，所以又提出了主动均衡方式。虽然现有技术中有采用各种电力电子拓扑的电路实现主动均衡的方案，但是现有的主动均衡电路复杂，故障率高，并且电路成本过高，还有电力电子器件会浪费掉电池的部分能量，导致电池能量利用率不高。

技术实现思路

[0003]针对以上提出的集装箱储能中主动均衡的缺陷，构建了一种新型集装箱储能系统，在该系统架构的基础上进一步进行了控制策略的改进，通过开关的开启和关闭状态的设置实现主动均衡的切换和控制，因此，本专利技术提出了一种集装箱储能系统的控制方法。
[0004]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：一种集装箱储能系统的控制方法，所述系统包括电芯、DC
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AC模块、补电DC
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DC模块、电芯电量监控模块、被动均衡放电电路、充电放电切换开关、开关Ka、开关Kb、开关Kc和开关Kd；电芯通过DC
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AC模块给交流电网供电或者电芯通过DC
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AC模块从交流电网获取电能；补电DC
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DC模块将系统的直流工作电压转换为充电电压；电芯电量监控模块检测电芯的电能储量，并输出控制信号到充电放电切换开关、开关Ka、开关Kb、开关Kc或开关Kd；开关Ka、开关Kb、开关Kc、开关Kd、补电DC
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DC模块和被动均衡放电电路串联成闭合电路；开关Kc和开关Kd分别位于所述补电DC
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DC模块的两个输出端，开关Ka和开关Kb分别位于所述被动均衡放电电路两端；所述充电放电切换开关将电芯并联于所述闭合电路；所述方法包括以下步骤：闭合开关Kc和开关Kd并且断开开关Ka和开关Kb，将需要充电的电芯对应的充电放电切换开关进行闭合，补电DC
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DC模块输出的充电电压对电芯充电，直到电芯电压达到充电目标电压。
[0005]作为本专利技术的优选方案，所述主动均衡方法包括以下步骤：从多个电芯中筛选出电压值最大的电芯，得到待充电最大电压值；分别将待充电最大电压值与多个电芯中其他电芯的电压值做差，得到各电芯的充电电压极差；将充电电压极差大于极差阈值的电芯确定为待充电电芯，按照充电电压极差对待充电电芯排序，并按照该排序依次闭合待充电电芯对应的充电放电切换开关，对待充电电芯充电。
[0006]作为本专利技术的优选方案，当电芯的额定电压是3.5V时，所述极差阈值为10mV。
[0007]作为本专利技术的优选方案，方法包括：
闭合开关Ka和开关Kb并且断开开关Kc和开关Kd，将需要放电的电芯对应的充电放电切换开关进行闭合，电芯通过被动均衡放电电路进行放电，直到电芯电压降为放电目标电压。
[0008]作为本专利技术的优选方案，所述方法包括被动均衡方法，所述被动均衡方法包括以下步骤：将各电芯的电压值与最低放电电压阈值进行比较，筛选出电压值大于最低放电电压阈值的电芯，作为待放电电芯；从多个待放电电芯中筛选出电压值最大的电芯，得到待放电最大电压值；分别将待放电最大电压值与多个待放电电芯中其他待放电电芯的电压值做差得到各电芯的放电电压极差，按照放电电压极差对待放电电芯排序，并按照该排序依次闭合待放电电芯对应的充电放电切换开关，以使待放电电芯放电。
[0009]作为本专利技术的优选方案，当电芯给交流电网供电时，若所有电芯的电芯电压大于第一充电启动阈值，则无须进行均衡处理，断开开关Ka、开关Kb、开关Kc和开关Kd；否则，对电芯电压小于或等于第一充电启动阈值的电芯进行主动均衡。
[0010]作为本专利技术的优选方案，当电芯从交流电网获取电能时，若存在电芯的电芯电压大于第二充电启动阈值，则对电芯电压大于第二充电启动阈值的电芯进行被动均衡；否则，对电芯电压小于或等于第二充电启动阈值的电芯进行主动均衡。
[0011]作为本专利技术的优选方案，当电芯的荷电状态SOC＜荷电状态最小阈值时，系统通过DC
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AC模块从交流电网获取电量；当荷电状态最小阈值≤SOC≤荷电状态最大阈值时，系统处于待机状态；当SOC＞荷电状态最大阈值时，系统通过DC
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AC模块逆变，输出交流电量到交流电网。
[0012]作为本专利技术的优选方案，所述荷电状态最小阈值取值为50%，所述荷电状态最大阈值取值为80%。
[0013]作为本专利技术的优选方案，所述电芯电量监控模块包括BMS主板和若干BMS从板，所述BMS从板用于检测多个电芯的电压，并输出多个电芯的电压监控参数到所述BMS主板；所述BMS主板用于根据BMS从板输入的电压监控参数，控制开关Ka、开关Kb、开关Kc或开关Kd的开启或关闭的状态，并控制充电放电切换开关的开启或关闭的状态。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：本专利技术基于一种新型集装箱储能系统的架构，提供一种均衡能量流向控制方法，在新型集装箱储能系统的电池组与交流电网进行电量交互的同时，通过控制开关的开启和关闭，可以实现电芯主动均衡。
附图说明
[0015]图1为实施例1中一种新型集装箱储能系统的架构框图；图2为实施例1中带有隔离驱动的新型集装箱储能系统的架构图；
图3为实施例2中对多组电池簇的电芯进行主动被动均衡充放电的新型集装箱储能系统的架构框图；图4为实施例3中一种新型集装箱储能系统的实际架构图；图5为实施例4中一种集装箱储能系统的控制方法流程图；图6为实施例4中电芯组与交流电网进行电量交换的状态切换流程图；图7为实施例5中均衡控制策略流程图。
具体实施方式
[0016]下面结合试验例及具体实施方式对本专利技术作进一步的详细描述。但不应将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本
技术实现思路
所实现的技术均属于本专利技术的范围。
[0017]实施例1一种新型集装箱储能系统，其架构框图如图1所示，包括多个串联的电芯、DC
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AC模块，所述多个串联的电芯串联成一个电池簇，电池簇通过DC
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AC模块给交流电网供电，常见的DC
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AC模块为PCS（Power Conversion System），PCS中文译为储能变流器，可控制蓄电池的充电和放电过程，进行交直流的变换，在无电网情况下可以直接为交流负荷供电。PCS 由 DC/AC 双向变流器、控制单元等构成。PCS 控制器通过通讯接收后台控制指令，根据功率指令的符号及大小控制变流器对电池进行充电或放电，实现对电网有功功率及无功功率的调节。所述PCS用于将若干并联电池簇的电压转变成交流电压输出到交流电网。直流母线给系统中的其他模块提供系统的直流工作电压，直流母线的电压可以按需设置，通常为24V。该系统还包括补电DC
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DC模块、电芯电量监控模本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集装箱储能系统的控制方法，其特征在于，所述系统包括电芯、DC
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AC模块、补电DC
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DC模块、电芯电量监控模块、被动均衡放电电路、充电放电切换开关、开关Ka、开关Kb、开关Kc和开关Kd；电芯通过DC
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AC模块给交流电网供电或者电芯通过DC
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AC模块从交流电网获取电能；补电DC
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DC模块将系统的直流工作电压转换为充电电压；电芯电量监控模块检测电芯的电能储量，并输出控制信号到充电放电切换开关、开关Ka、开关Kb、开关Kc或开关Kd；开关Ka、开关Kb、开关Kc、开关Kd、补电DC
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DC模块和被动均衡放电电路串联成闭合电路；开关Kc和开关Kd分别位于所述补电DC
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DC模块的两个输出端，开关Ka和开关Kb分别位于所述被动均衡放电电路两端；所述充电放电切换开关将电芯并联于所述闭合电路；所述方法包括以下步骤：闭合开关Kc和开关Kd并且断开开关Ka和开关Kb，将需要充电的电芯对应的充电放电切换开关进行闭合，补电DC
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DC模块输出的充电电压对电芯充电，直到电芯电压达到充电目标电压。2.如权利要求1所述的一种集装箱储能系统的控制方法，其特征在于，所述方法包括主动均衡方法，所述主动均衡方法包括以下步骤：从多个电芯中筛选出电压值最大的电芯，得到待充电最大电压值；分别将待充电最大电压值与多个电芯中其他电芯的电压值做差，得到各电芯的充电电压极差；将充电电压极差大于极差阈值的电芯确定为待充电电芯，按照充电电压极差对待充电电芯排序，并按照该排序依次闭合待充电电芯对应的充电放电切换开关，对待充电电芯充电。3.如权利要求2所述的一种集装箱储能系统的控制方法，其特征在于，当电芯的额定电压是3.5V时，所述极差阈值为10mV。4.如权利要求1
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3任一所述的一种集装箱储能系统的控制方法，其特征在于，方法包括：闭合开关Ka和开关Kb并且断开开关Kc和开关Kd，将需要放电的电芯对应的充电放电切换开关进行闭合，电芯通过被动均衡放电电路进行放电，直...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘振，肖文兵，赵文静，谢绍伟，万里平，
申请(专利权)人：湖北亿纬动力有限公司，
类型：发明
国别省市：