串联式储能系统及其均衡方法技术方案

本发明专利技术属于储能均衡技术领域，具体涉及一种串联式储能系统的均衡电路与均衡方法，包括均衡主回路，均衡主回路包括换流线路以及对应每个储能单元设置的均衡单元；所述换流线路两端与储能单元串联形成的储能链路并联；均衡单元包括投切开关与功率开关，投切开关串联储能单元，功率开关一端连接储能单元，功率开关的另一端连接在换流线路上。根据SOC或电压判断当前运行的储能单元中的短板储能单元，根据短板储能单元与其他正在运行的储能单元的偏差程度控制均衡单元执行不同的均衡策略。本发明专利技术能够提高储能系统的均一性，提升整体容量，降低充放电过程的电压波动。低充放电过程的电压波动。低充放电过程的电压波动。

【技术实现步骤摘要】
串联式储能系统及其均衡方法


[0001]本专利技术属于储能均衡
，具体涉及一种串联式储能系统的均衡电路与均衡方法。

技术介绍

[0002]大规模电化学储能系统是由单体电芯进行串并联连接而成。以磷酸铁锂电芯为例，其单体电芯电压为3.2V，对于储能系统的变流系统来说，其直流侧输入电压一般要到1000V或1500V，即对于1000V系统来说，磷酸铁锂电芯需要串联约300颗电芯，对于1500V系统来说，磷酸铁锂电芯需要串联约400颗电芯。对于串联电芯系统来说，其串联电流是一样的，即同一簇电芯其充放电的电流和安时数都是一样的。在同一簇中，如果本身容量小的电芯就最先充满或者放空，当容量最小的电芯充满或放空时，整簇电芯需要退出运行，因此其他同簇电芯没有释放的电量就被浪费。这就是储能系统中的木桶效应。
[0003]储能系统集成的好坏和木桶效应息息相关，储能系统集成就是要最大限度的让系统释放的电量接近单体电芯的电量乘以电芯个数。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种串联式储能系统，能够提高储能系统的均一性，提升整体容量，降低充放电过程的电压波动。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种串联式储能系统，包括均衡主回路，均衡主回路包括换流线路以及对应每个储能单元设置的均衡单元；
[0006]所述换流线路两端与储能单元串联形成的储能链路并联；
[0007]均衡单元包括投切开关与功率开关，投切开关串联储能单元，功率开关一端连接储能单元，功率开关的另一端连接在换流线路上；
[0008]串联在末尾的储能单元为末级储能单元，其所对应的均衡单元为末级均衡单元；末级均衡单元与换流线路连接的节点为末级换流点，换流线路上串联有末级投切开关，末级投切开关串接在所述末级换流点与末级储能单元之间。
[0009]进一步的，功率开关与储能单元的正极连接，投切开关串联在功率开关与储能单元之间。
[0010]进一步的，所述均衡主回路通过DC/DC连接负载/电源侧。
[0011]进一步的，还包括旁路开关，所述旁路开关一端连接负载/电源侧，另一端连接首级储能单元。
[0012]进一步的，所述储能单元为电芯或电池插箱。
[0013]进一步的，所述功率开关为MOS管或IGBT。
[0014]进一步的，所述旁路开关与投切开关为继电器。
[0015]本专利技术还提供一种串联式储能系统的均衡方法，，包括以下步骤：监测各个储能单元的SOC或电压，根据SOC或电压判断当前运行的储能单元中的短板储能单元，根据短板储
能单元与其他正在运行的储能单元的偏差程度控制均衡单元执行不同的均衡策略。
[0016]进一步的，当短板储能单元的偏差程度大于第一阈值且小于第二阈值时，通过控制相应均衡单元中的功率开关的开关频率来调节短板储能单元的充\放电功率；当短板储能单元的偏差程度大于第二阈值时，通过断开相应均衡单元中的投切开关来切除短板储能单元。
[0017]进一步的，当已切除的储能单元的SOC或电压与正在运行的储能单元的偏差程度小于第一阈值时，通过闭合相应均衡单元中的投切开关来重新投入储能链路中。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：
[0019]1、本专利技术能够在充放电过程中通过均衡单元暂时切除短板储能单元，从而排除了短板储能单元的影响，使得各个储能单元基本达到满充满放，提高了均一性。
[0020]2、切除短板纯能单元后重组串联储能链路，通过均衡单元中的功率开关调节充放电功率，以维持电压的稳定。
[0021]3、当已切除的储能单元的SOC或电压与正在运行的储能单元的偏差程度小于第一阈值时，通过闭合相应均衡单元中的投切开关来重新投入储能链路中。重新利用短板储能单元，提高了储能系统的整体容量。
[0022]4、本专利技术只需要一个DC/DC对均衡回路的输入/输出电压进行调整，能够大幅度降低硬件成本。
[0023]5、在不需要DC/DC时，通过旁路开关能够将DC/DC旁路掉，降低电流流过DC/DC中的电感损耗。
附图说明
[0024]图1为实施例中串联式储能系统的电路原理图。
具体实施方式
[0025]下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。
[0026]一种串联式储能系统，包括均衡主回路，均衡主回路包括换流线路以及对应每个储能单元设置的均衡单元；
[0027]所述换流线路两端与储能单元串联形成的储能链路并联；
[0028]均衡单元包括投切开关与功率开关，投切开关串联储能单元，功率开关一端连接储能单元，功率开关的另一端连接在换流线路上；
[0029]串联在末尾的储能单元为末级储能单元，其所对应的均衡单元为末级均衡单元；末级均衡单元与换流线路连接的节点为末级换流点，换流线路上串联有末级投切开关，末级投切开关串接在所述末级换流点与末级储能单元之间。
[0030]本具体实施方式中，功率开关与储能单元的正极连接，投切开关串联在功率开关与储能单元之间。
[0031]本具体实施方式中，所述均衡主回路通过DC/DC连接负载/电源侧。DC/DC主要包括电感、续流二级管与电容。
[0032]本具体实施方式中，还包括旁路开关，所述旁路开关一端连接负载/电源侧，另一端连接首级储能单元。
[0033]本具体实施方式中，所述储能单元为电芯或电池插箱。
[0034]本具体实施方式中，所述功率开关为MOS管或IGBT。
[0035]本具体实施方式中，所述旁路开关与投切开关为继电器。
[0036]本专利技术还提供一种串联式储能系统的均衡方法，包括以下步骤：监测各个储能单元的SOC或电压，根据SOC或电压判断当前运行的储能单元中的短板储能单元，根据短板储能单元与其他正在运行的储能单元的偏差程度控制均衡单元执行不同的均衡策略。
[0037]在充电模式下，SOC或电压最高的为短板储能单元，在放电模式下，SOC或电压最低的为短板储能单元，取其他正在运行的储能单元的SOC或电压的平均值与短板储能单元的SOC或电压进行比较。
[0038]当短板储能单元的偏差程度大于第一阈值且小于第二阈值时，通过控制相应均衡单元中的功率开关的开关频率来调节短板储能单元的充\放电功率；当短板储能单元的偏差程度大于第二阈值时，通过断开相应均衡单元中的投切开关来切除短板储能单元。
[0039]当已切除的储能单元的SOC或电压与正在运行的储能单元的偏差程度小于第一阈值时，通过闭合相应均衡单元中的投切开关来重新投入储能链路中。
[0040]实施例1
[0041]参考图1所示，本实施例针对一个电池插箱而言，用电池插箱内的三个电芯作为示例。通过控制开关器件1，开关器件2，开关器件3的开关频率来控制电芯1，电芯2，电芯3的充放电功率。开关器件1～3为功率开关，开关器件4～6为投切开关，开关器件7为末级投切开关，开关器件7的状态本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种串联式储能系统，其特征在于，包括均衡主回路，均衡主回路包括换流线路以及对应每个储能单元设置的均衡单元；所述换流线路两端与储能单元串联形成的储能链路并联；均衡单元包括投切开关与功率开关，投切开关串联储能单元，功率开关一端连接储能单元，功率开关的另一端连接在换流线路上；串联在末尾的储能单元为末级储能单元，其所对应的均衡单元为末级均衡单元；末级均衡单元与换流线路连接的节点为末级换流点，换流线路上串联有末级投切开关，末级投切开关串接在所述末级换流点与末级储能单元之间。2.根据权利要求1所述的串联式储能系统，其特征在于，功率开关与储能单元的正极连接，投切开关串联在功率开关与储能单元之间。3.根据权利要求1所述的串联式储能系统，其特征在于，所述均衡主回路通过DC/DC连接负载/电源侧。4.根据权利要求3所述的串联式储能系统，其特征在于，还包括旁路开关，所述旁路开关一端连接负载/电源侧，另一端连接首级储能单元。5.根据权利要求1所述的串联式储能系统，其特征在于，所述储能单元为电芯或电池插箱。6.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈祖顺，
申请(专利权)人：南昌上阳泰能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：