[發(fā)明專利]一種儲(chǔ)能電站鋰電池自動(dòng)環(huán)流控制及保護(hù)電路

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310261175.3
• 申請(qǐng)日: 2013-06-26
• 公開（公告）號(hào): CN103354377A
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐明;付新宏;張偉;董麗偉;史玲玲;盛龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽力高新能源技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H02J7/00
• 分類號(hào): H02J7/00
• 代理公司: 安徽合肥華信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34112
• 代理人: 方琦

技術(shù)領(lǐng)域

????本發(fā)明涉及儲(chǔ)能電站領(lǐng)域，具體為一種儲(chǔ)能電站鋰電池自動(dòng)環(huán)流控制及保護(hù)電路。

背景技術(shù)

電動(dòng)汽車發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)是動(dòng)力鋰電池。大量鋰電池串聯(lián)組成鋰電池組，為電動(dòng)汽車提供動(dòng)力。當(dāng)動(dòng)力鋰電池循環(huán)壽命低于80%，為了電動(dòng)車的安全，根據(jù)動(dòng)力電池的梯度利用原則，動(dòng)力電池生產(chǎn)企業(yè)會(huì)對(duì)廢舊電池的回收利用，用于儲(chǔ)能電站。

針對(duì)大型儲(chǔ)能系統(tǒng)中電池安裝的組數(shù)和每組串聯(lián)的電池較多，由于電池（特別是回收鋰電池）的差異性，多組并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，電池組間會(huì)形成電壓高的電池組給電壓低的電池組充電（此為環(huán)流），當(dāng)電壓差較大時(shí)，當(dāng)電池組繼電器閉合時(shí)由于電池組的內(nèi)阻很小，此時(shí)會(huì)形成很大的環(huán)流，甚至燒掉熔斷器，所以大型的儲(chǔ)能系統(tǒng)必須解決好環(huán)流問(wèn)題，系統(tǒng)才能可靠的工作，所以應(yīng)該設(shè)計(jì)一種具有自動(dòng)環(huán)流控制功能的保護(hù)電路。

目前，儲(chǔ)能電站采用DC/DC的方式將每個(gè)電池組與系統(tǒng)的逆變單元（DC/AC）隔離，這種環(huán)流控制保護(hù)電路已經(jīng)比較成熟，但成本高。如圖2所示為常見儲(chǔ)能電站系統(tǒng)原理圖。

該系統(tǒng)中DC/DC變換模塊將電池組與系統(tǒng)的直流總線電路隔離；工作原理為：當(dāng)PCS工作在AC/DC方式時(shí)，將其它電能儲(chǔ)存下來(lái)，系統(tǒng)給電池組充電時(shí)，DC/DC變換模塊將系統(tǒng)直流總線的電壓變換為電池組所需的充電電壓和電流對(duì)每組電池充電；當(dāng)放電時(shí)將電池組的電壓變換為直流總線電壓供PCS做DC/AC，完成系統(tǒng)的并網(wǎng)發(fā)電。當(dāng)某組中單個(gè)鋰電池在充電或放電過(guò)程中異常后，BCU（電池控制單元）將控制繼電器斷開，并與直流總線脫離；當(dāng)異常恢復(fù)后，重新閉合繼電器，將該組電池重新投入到系統(tǒng)中。

因儲(chǔ)能電站功率較大，目前單節(jié)電池容量有限，電壓有限，難以滿足用戶的需求。故鋰電池一般采用串并聯(lián)使用，組成串并聯(lián)電池簇和組，以增加鋰電池的輸出功率，滿足用戶的實(shí)際需求，所以目前在實(shí)際使用中并聯(lián)有多組，每組同系統(tǒng)間需串聯(lián)一個(gè)DC/DC變換模塊。由于DC/DC變換模塊成本較高，所以增加儲(chǔ)能電站的系統(tǒng)造價(jià)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)儲(chǔ)能電站鋰電池組并聯(lián)時(shí)組間環(huán)流充放電保護(hù)的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種儲(chǔ)能電站鋰電池自動(dòng)環(huán)流控制及保護(hù)電路，具有體積小，成本低，安全性高的特點(diǎn)，且不需要人工去操作，降低了操作人員的工作危險(xiǎn)。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

一種儲(chǔ)能電站鋰電池自動(dòng)環(huán)流控制及保護(hù)電路，包括多組串聯(lián)電池組，每組串聯(lián)電池組分別由多個(gè)單體電池串聯(lián)構(gòu)成，其特征在于：還包括控制模塊BCU，充電/逆變模塊PCS，系統(tǒng)管理模塊BAU，多組電壓采集電路BMU和環(huán)流控制和保護(hù)模塊BHC，多組電壓采集電路BMU分別通過(guò)電壓檢測(cè)排線與各個(gè)串聯(lián)電池組的單體電池的正負(fù)極相連，并且電壓采集電路BMU的輸出端與控制模塊BCU的輸入端口相連，充電/逆變模塊PCS的一端與并聯(lián)總正極相連，另一端與電池組并聯(lián)總負(fù)極連接，主接觸器的一端與并聯(lián)總正極相連，另一端與電池組正極連接控制，環(huán)流控制和保護(hù)模塊BHC并聯(lián)在主接觸器兩端。環(huán)流控制和保護(hù)模塊BHC和控制模塊BCU的控制信號(hào)分別主接觸器控制信號(hào)的兩端。

所述的一種儲(chǔ)能電站鋰電池自動(dòng)環(huán)流控制及保護(hù)電路，其特征在于：環(huán)流控制和保護(hù)模塊BHC并聯(lián)在主接觸器的輸入、輸出兩端，環(huán)流控制和保護(hù)模塊BHC由限流電阻R_LIM、微電流傳感器、運(yùn)算放大器N1和LM324、參考源和控制繼電器構(gòu)成，環(huán)流控制和保護(hù)模塊BHC并聯(lián)在主接觸器兩端，自動(dòng)控制主接觸器在電池組間產(chǎn)生環(huán)流時(shí)的斷開/閉合，同時(shí)將限流電阻投入系統(tǒng)中，將電池組間的環(huán)流限制到最小。

所述的一種儲(chǔ)能電站鋰電池自動(dòng)環(huán)流控制及保護(hù)電路，其特征在于：環(huán)流控制和保護(hù)模塊BHC，自動(dòng)控制儲(chǔ)能電站系統(tǒng)儲(chǔ)能電池組的環(huán)流，當(dāng)電壓高的電池組對(duì)電壓低的電池組放電時(shí)，環(huán)流控制和保護(hù)模塊BHC自動(dòng)控制電壓低的電池組斷開接觸器，并自動(dòng)投入限流電阻，限制環(huán)流的充電電流在毫安級(jí)；當(dāng)充電環(huán)流值小于到幾個(gè)毫安時(shí)，此時(shí)系統(tǒng)總電壓和該電池組的電壓基本相等環(huán)流控制和保護(hù)模塊BHC自動(dòng)閉合接觸器；當(dāng)該組有放電環(huán)流時(shí)，環(huán)流控制和保護(hù)也自動(dòng)閉合接觸器供逆變放電，滿足逆變模塊零毫秒切換。

與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為：

1、實(shí)現(xiàn)了電池組間環(huán)流自動(dòng)控制和正常充放電的自動(dòng)筷子，無(wú)須人工操作。

2、?本電路體積小，成本低，所以實(shí)用性強(qiáng)。

3、實(shí)時(shí)性增強(qiáng)。電流采集電路能實(shí)時(shí)檢測(cè)電池組組間環(huán)流，通過(guò)控制模塊控制相應(yīng)的保護(hù)電路。

4、?實(shí)現(xiàn)了對(duì)儲(chǔ)能電站鋰電池組的環(huán)流控制功能。