[發(fā)明專利]電池儲能集成系統(tǒng)和方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201811547137.3
• 申請日: 2018-12-18
• 公開（公告）號: CN109494839A
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發(fā)明（設計）人: 羅偉林;朱陶庸;閔凡奇;余洋;郭文濤;安石峰
• 申請（專利權）人: 上海動力儲能電池系統(tǒng)工程技術有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 上海段和段律師事務所 31334
• 代理人: 李佳俊;郭國中

本發(fā)明提供了一種電池儲能集成系統(tǒng)和方法，將多個電池模組串聯(lián)；每個電池模組與交流側通過工頻隔離變壓器相連，所述工頻隔離變壓器作為輔助電源供電以實現(xiàn)交流側耐高壓隔離；每個電池模組的BMS的CAN總線與用戶側的控制中心的CAN總線以及每個電池模組之間的CAN總線用光纖通訊隔離，以實現(xiàn)通訊側耐高壓隔離。通過交流側耐高壓隔離和通信側耐高壓隔離，實現(xiàn)了電池模組串聯(lián)至幾十千伏的超高壓時，不會對交流側和通信側造成損害，將電池系統(tǒng)的事故影響縮減至最低，有效防止危害蔓延，具有超高耐壓特性，安全系數(shù)高，易于實現(xiàn)。

技術領域

本發(fā)明涉及電池安全領域，具體地，涉及一種電池儲能集成系統(tǒng)和方法，尤其是涉及可串聯(lián)至幾十千伏高壓鋰離子電池組的絕緣設計和電池管理系統(tǒng)BMS設計的實現(xiàn)方法，能夠防止危害蔓延。

背景技術

當前一些現(xiàn)代化高端裝備，例如：激光武器、電磁炮等應用場合，存在短時大功率能量應用的技術特點。使用電化學儲能元件構建高壓、高倍率電池儲能系統(tǒng)是實現(xiàn)這一功能的一種優(yōu)秀解決方案，電池組串聯(lián)電壓越高，系統(tǒng)工作的脈沖能量和系統(tǒng)效率也越高。通常要求電池組串聯(lián)后電壓可達到幾十千伏(10kV～30kV)，放電電流倍率達到20C～40C，短時放電脈沖時間通常為秒級。該類系統(tǒng)可以采用超級電容器、鈦酸鋰電池、或是高倍率磷酸鐵鋰(或三元)材料的鋰離子電池實現(xiàn)。其中采用高倍率LFP(磷酸鐵鋰)鋰離子電池具有安全性高、成本低、系統(tǒng)比功率比能量高、綜合性能好等優(yōu)勢。采用高倍率LFP鋰離子電池串聯(lián)至幾十千伏構建高壓電池組設計實現(xiàn)的技術難點在于有限體積下的高壓絕緣設計和幾十千伏高壓下電池管理系統(tǒng)BMS電路的設計實現(xiàn)。

通常幾十千伏的高壓絕緣可以采用空氣間隙的方式，但是這種方式造成系統(tǒng)體積龐大，根本不適用于軍用移動式車載武器系統(tǒng)場合，因此必須解決有限體積下的高壓絕緣設計問題。

電池管理系統(tǒng)BMS電路與電芯直接連接，檢測每個電芯的單體電壓，當較大數(shù)量的電池串聯(lián)組成電池組后，位于電池串中較高位置的BMS電路處在較高電位，位于電池串中較低位置的BMS電路處在較低電位，較高位置的BMS單元電路與較低位置的單元電路最終會通過同一個通信線網(wǎng)絡和同一個供電電源網(wǎng)絡形成電氣連接，因此，BMS系統(tǒng)中通常設置有基于電磁方式的隔離器件。當前在1000V以下的高壓電池組管理電路中，這一隔離技術已經(jīng)非常成熟，輔助電源采用普通變壓器、通信總線可采用CAN隔離接口芯片等方式，承受1000V～1500V左右的隔離電壓。若將電池組串聯(lián)到幾十千伏，傳統(tǒng)的1500V隔離芯片已經(jīng)不再適用，需要解決幾十千伏高壓下BMS電路的輔助電源供電與信息通道的高耐壓隔離問題。

幾十千伏的高壓絕緣設計通常應用在電力系統(tǒng)及電力設備領域，并且一般是采用較大的空氣間隙保證絕緣距離，武器用車載高壓電池組實現(xiàn)有限體積下的高壓絕緣是隨著應用需求的發(fā)展新拓展的技術需求，當前針對該技術點解決方案的研究成果較少。同樣在高壓電池組BMS設計問題上，當前技術處于1500V以下電池組的設計水平，由1500V拓展到幾十千伏需要進行新技術新方法的探索實踐。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種電池儲能集成系統(tǒng)和方法。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種電池儲能集成系統(tǒng)，包括多個電池模組串聯(lián)；每個電池模組與交流側通過工頻隔離變壓器相連，所述工頻隔離變壓器作為輔助電源供電以實現(xiàn)交流側耐高壓隔離；

每個電池模組的BMS的CAN總線與用戶側的控制中心的CAN總線以及每個電池模組之間的CAN總線用光纖通訊隔離，以實現(xiàn)通訊側耐高壓隔離。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種電池儲能集成方法，將多個電池模組串聯(lián)，每個電池模組與交流側通過工頻隔離變壓器相連，所述工頻隔離變壓器作為輔助電源供電以實現(xiàn)交流側耐高壓隔離；

每個電池模組的BMS的CAN總線與用戶側的控制中心的CAN總線以及每個電池模組之間的CAN總線用光纖通訊隔離，以實現(xiàn)通訊側耐高壓隔離。