[發(fā)明專利]可控電池模塊

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110298035.4
• 申請日: 2011-09-28
• 公開（公告）號: CN102332619A
• 公開（公告）日: 2012-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 凌志斌
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: H01M10/42
• 分類號: H01M10/42
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種可控電池模塊，具體是一種可將電池正向、反向接入回路或者從回路旁路，達(dá)到對電池的充放電控制的可控電池模塊，用于大容量電池儲能場合。屬于電池儲能領(lǐng)域。

背景技術(shù)

采用電池儲能平滑風(fēng)電和光伏發(fā)電功率是解決新能源并網(wǎng)難和風(fēng)電“棄風(fēng)”問題的有效途徑。大規(guī)模電池儲能在電網(wǎng)中的應(yīng)用將改變電能只能傳輸不能存儲的歷史，給電力生產(chǎn)和運行帶來革命性的影響，極大地促進(jìn)智能電網(wǎng)的發(fā)展。

由于電池的單體電壓較低（小于5VDC），容量一般不超過500Ah，因此在大容量電池儲能系統(tǒng)中，電池子系統(tǒng)由大量的電池單體組成。為了便于實現(xiàn)對這些大量的電池的組裝、運輸和管理，通行的做法是首先通過對電池單體的串聯(lián)，得到具有一定電壓（<100VDC）電池模塊；再將多個電池模塊串聯(lián)為電池堆，電池堆電壓即為電池系統(tǒng)直流電壓，電池系統(tǒng)直流電壓的大小根據(jù)具體的應(yīng)用需要來確定。對于交流側(cè)出口電壓為380V的情況，電池系統(tǒng)直流電壓一般為800VDC左右；對于交流側(cè)出口電壓為690V的情況，電池系統(tǒng)直流電壓一般為1100VDC左右；個別儲能系統(tǒng)中直流電壓可達(dá)到3000－5500VDC。為了進(jìn)一步擴(kuò)大電池系統(tǒng)容量，也可將多個電池堆并聯(lián)運行。

目前，無論是將電池單體串聯(lián)得到電池模塊，還是將電池模塊串聯(lián)得到電池堆，均是采取導(dǎo)線直接連接的方式。由于串聯(lián)電路中每個電池單體電流相等，而每個電池單體的容量存在一定的差異，充電時，容量較小的電池首先充滿，繼續(xù)充電可能會造成容量較小的電池過充；放電時，容量較小的電池首先放完，繼續(xù)放電可能會造成容量較小的電池過放。因而造成容量較小的電池單體的容量和壽命的損失，并形成惡性循環(huán)。因此，導(dǎo)線直接連接不可避免地導(dǎo)致了電池“短板效應(yīng)”的發(fā)生，嚴(yán)重限制了電池系統(tǒng)的整體壽命。在電池系統(tǒng)的電池單體串聯(lián)數(shù)量多、直流電壓高的情況下“短板效應(yīng)”更為突出。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提出一種可控電池模塊，可以控制電池系統(tǒng)中的不同電池模塊處于不同的工作狀態(tài)，實現(xiàn)電池模塊的均衡運行、故障冗余和不同容量電池模塊的混合運行，提高電池系統(tǒng)的壽命和可靠性。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

本發(fā)明所述可控電池模塊包括：四個可控開關(guān)以及由儲能電池單體組成的電池串，所述四個可控開關(guān)分每兩個一組串聯(lián)，兩組再分別與所述電池串并聯(lián)，兩組串聯(lián)的可控開關(guān)的連接點為可控電池模塊的兩個引出線端點。

所述的儲能電池單體是用于由一個電芯或者多個電芯并聯(lián)組成的具有完整包裝的整體。

所述的可控開關(guān)為繼電器等機械開關(guān)或者電子開關(guān)，具備電流雙向流動的能力。

本發(fā)明中，通過對所述可控開關(guān)的控制可使電池模塊正向接入回路，也可以使電池模塊反向接入回路，還可以使電池模塊從回路中旁路。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：可將電池模塊正向、反向接入電池系統(tǒng)回路或者從回路中旁路，克服了簡單串聯(lián)方案中所有電池必定處于同種工作狀態(tài)（充電、放電或者停止?fàn)顟B(tài)）的局限，達(dá)到對電池模塊的區(qū)別化充放電控制的目的。可以實現(xiàn)電池模塊的均衡運行、故障冗余和不同容量電池模塊的混合運行，提高了電池系統(tǒng)的壽命和可靠性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一實施例的可控電池模塊結(jié)構(gòu)圖。

圖2為實施例1的應(yīng)用示意圖。

具體實施方式

下面對本發(fā)明的實施例作詳細(xì)說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實施，給出了詳細(xì)的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實施例。

如圖1所示，為本發(fā)明一實施例可控電池模塊結(jié)構(gòu)圖。該圖中包括：4個可控開關(guān)S1、S2、S3、S4，M個儲能電池單體Ce1、Ce2……CeM。將M個儲能電池單體Ce1、Ce2……CeM正負(fù)極首尾串聯(lián)組成蓄電池串，M為大于等于2的自然數(shù)，可控開關(guān)S1、S2、S3、S4每兩個一組串聯(lián)，再分別與蓄電池串進(jìn)行并聯(lián)。如此構(gòu)成一個可控電池模塊E。兩組串聯(lián)的可控開關(guān)的連接點T1、T2為可控電池模塊的兩個引出端。

實施例

本實施例為適用于690VAC儲能系統(tǒng)的電池系統(tǒng)，額定電壓1100VDC，額定容量200Ah，額定電流50A。