[實用新型]一種鋰離子電池組均衡管理系統

有效

• 申請號: 201520685884.9
• 申請日: 2015-09-02
• 公開（公告）號: CN205039569U
• 公開（公告）日: 2016-02-17
• 發明（設計）人: 劉舒;柳勁松;雷珽;張宇;時珊珊;方陳;樸紅艷;袁加妍
• 申請（專利權）人: 國網上海市電力公司;華東電力試驗研究院有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙) 31249
• 代理人: 周榮芳;張妍

技術領域

本實用新型涉及電力系統領域，特別涉及一種鋰離子電池組均衡管理系統。

背景技術

風力發電是實現我國能源和電力可持續發展戰略的重要組成之一。由于風電輸出功率具有很強的波動性、隨機性，且風速預測存在一定的誤差，大規模風電并網會給電力系統的安全穩定運行帶來一系列的技術難題。因此，為了更高效地利用可再生能源，在風能資源比較豐富的環境中，一般構建風儲互補系統進行發電，采用儲能技術對風機機組輸出功率進行調控，使風電場效益最大化，以提高風電場并網運行能力，提高系統供電的連續性、穩定性和可靠性。

現有的電能存儲方式，主要有物理儲能、電磁儲能（如超導電磁儲能等）和電池儲能三大類。其中，電池儲能主要包括有蓄電池、電容器及燃料電池等。但由于超級電容器、燃料電池在蓄電容量和價格等方面的限制使其不適用于大規模蓄電場合。因此，目前大規模蓄電主要采用蓄電池。其中，鉛酸蓄電池，鉛酸電池是比較成熟的蓄電技術，雖具有價格低廉、安全性能相對可靠的優點，但仍存在循環壽命較短、不可深度放電、其容量與放電的功率密切相關、運行維護費用高等缺點，很難滿足大規模蓄電發展的要求。鈉硫電池的技術門檻較高，其正、負極活性物質的強腐蝕性，對電池材料、電池結構及運行條件的要求苛刻，且短路時存在嚴重安全隱患；該電池的充放電狀態（SOC）不能準確在線測量；需要附加供熱設備來維持運行溫度，導致啟動時間長，不能適應夏季風力發電資源不佳時，需要儲能系統間歇性運行的啟動要求。

鋰離子電池在安全性、能量轉換效率和經濟性等方面取得重大突破，產業化應用的條件日趨成熟，被認為是未來儲能技術發展的主要方向之一。然而，為了適應儲能電站等大型系統的應用需求，通常將大量的單體電池進行串并聯后形成電池組，由于各個生產廠家采用的正、負極材料、電解質材料的質量及工藝不同，其性能上會有些差異。例如同一種型號（同一種封裝的標準電池），其電池的容量有較大差別（10%～20%）。因而，如何使電池組中任意一個或多個電池單元進行均衡充電，實現靈活控制，均衡電流恒定，以改善電池組的一致性，是當前亟需解決的一個問題。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種鋰離子電池組均衡管理系統，可以通過能量轉移的方式對電池組中任意一個或多個電池單元進行均衡充電，均衡電流恒定，控制靈活，能有效的改善電池組的一致性，滿足儲能電站等大型系統的應用需求。

為了達到上述目的，本實用新型的一個技術方案是提供一種鋰離子電池組均衡管理系統，所述系統設置有電池組均衡電路，其中包含：均衡控制器、能量轉移式電路；所述的能量轉移式電路，進一步包含：多個變壓器、多個恒流模塊及多個單刀單擲開關，分別與電池組中串聯的多個電池相對應；

其中，每個變壓器的主線圈與電池組的總充放電回路相連接；每個變壓器的副線圈，連接恒流模塊及單刀單擲開關，并和與之相應的一個電池并聯；

任意一個電池相對應的單刀單擲開關在根據均衡控制器輸出的控制信號閉合時，使電池組的能量經過相對應的變壓器，以相對應恒流模塊控制的恒定電流給該電池充電。

優選地，所述電池組均衡電路還設置有能量補償式電路，其中進一步包含：一個恒流源、一個恒流負載、一個雙刀雙擲開關，以及與電池組中的各個電池相對應的多個雙刀單擲開關；

其中，所述雙刀雙擲開關根據均衡控制器輸出的控制信號，選擇將恒流源或將恒流負載中的一個與各個雙刀單擲開關連接；

任意一個雙刀單擲開關和與之相應的電池并聯，在根據均衡控制器輸出的控制信號閉合時，將相應的電池與恒流源或將恒流負載連接，通過恒流源對該電池進行恒定電流的補充，或通過恒流負載對該電池進行恒定電流的均衡放電。

優選地，任意一簇電池，包含串聯的多個電池模塊，每個電池模塊包含串聯的多個電池；

所述系統設置有箱均衡系統，其中進一步包含：

箱均衡電源，為這一簇電池提供均衡電流，并與交流電網連接；

電池組控制模塊，通過第一CAN總線與所述箱均衡電源連接，提供驅使所述箱均衡電源獲取能量來向相應電池模塊均衡充電的控制信號；

多個電池監護模塊，分別與多個電池模塊相對應，并分別通過第二CAN總線與所述電池組控制模塊連接進行交互。

優選地，所述電池監護模塊設置在與之對應的電池模塊的電池箱中，采集該電池模塊的信息。

與現有技術相比，本實用新型提供的鋰離子電池組均衡管理系統，可以進行單體電池均衡管理、箱均衡和簇均衡管理，并提供有效的均衡效果測試手段，能夠改善電池組的一致性，滿足儲能電站等大型系統的應用需求。

附圖說明