[發(fā)明專利]一種分布式鋰電池組儲(chǔ)能系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010014166.4
• 申請(qǐng)日: 2020-01-07
• 公開（公告）號(hào): CN111181207B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 章治國(guó);杜海忠;駱滔;易嘉欣;李山
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J7/00
• 分類號(hào): H02J7/00;H02H7/18;H02J7/34;H02J1/10;H02J1/14;B60L58/22
• 代理公司: 重慶博凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 50212
• 代理人: 周玉玲

本發(fā)明公開了一種分布式鋰電池組儲(chǔ)能系統(tǒng)，包括若干用于并聯(lián)到直流母線上的儲(chǔ)能控制單元；儲(chǔ)能控制單元之間通過(guò)總線通信進(jìn)行數(shù)據(jù)共享；儲(chǔ)能控制單元包括由單體鋰電池組成的電池組、雙向直流變換器、微控制器與狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊；每個(gè)微控制器內(nèi)均配置有獨(dú)立充電控制程序，所述獨(dú)立充電控制程序用于根據(jù)對(duì)應(yīng)儲(chǔ)能控制單元的狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與直流母線電壓U_A確定相應(yīng)儲(chǔ)能控制單元的充電模式；每個(gè)微控制器內(nèi)均配置有協(xié)同放電控制程序，協(xié)同放電控制程序用于根據(jù)共享數(shù)據(jù)與直流母線電壓U_A確定整體放電模式。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中鋰電池組儲(chǔ)能系統(tǒng)的鋰電池可靠性與能量利用率不高的技術(shù)問(wèn)題，能夠延長(zhǎng)鋰電池使用壽命，降低成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰電池儲(chǔ)能領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著全球化石能源的日益枯竭以及環(huán)境、氣候等因數(shù)影響，電動(dòng)汽車作為新能源汽車的主體獲得到前所未有的發(fā)展。動(dòng)力電池作為電動(dòng)汽車的核心部件之一，其性能與安全問(wèn)題成為制約電動(dòng)汽車發(fā)展的關(guān)鍵因數(shù)。以鋰離子電池為代表的電動(dòng)汽車用動(dòng)力電池具有能量密度高、質(zhì)量輕、自放電率小以及使用壽命長(zhǎng)等諸多優(yōu)勢(shì)，是目前電動(dòng)汽車最具實(shí)用價(jià)值的儲(chǔ)能方式。

目前單體鋰電池的電壓及容量都較小，通常都采取多節(jié)單體鋰電池通過(guò)串并方式連接成組以滿足不同的電壓等級(jí)及容量應(yīng)用需求。但由于生產(chǎn)工藝、使用環(huán)境、溫度等不同造成單體電池的容量、內(nèi)阻以及荷電狀態(tài)的不一致性，導(dǎo)致了在使用過(guò)程中電池組的整體性能因受到單體性能的限制不能得到充分發(fā)揮，電池組的能量利用率不高，甚至造成個(gè)別單體鋰電池過(guò)充/過(guò)放。

通常解決鋰電池不一致性的方法是使用均衡技術(shù)。被動(dòng)均衡電路簡(jiǎn)單、成本低，技術(shù)相對(duì)成熟，但是能量利用率低且存在熱管理問(wèn)題，一般只適用于低功率均衡的應(yīng)用場(chǎng)合。主動(dòng)均衡采用有源開關(guān)對(duì)有需要的單體電池進(jìn)行能量均衡，但均衡電路在均衡過(guò)程中不可避免造成了功率損失且主動(dòng)均衡方案系統(tǒng)復(fù)雜、成本高等因素限制了主動(dòng)均衡的發(fā)展。為了消除傳統(tǒng)鋰電池串并方式的弊端，降低系統(tǒng)控制的復(fù)雜度，需要設(shè)計(jì)一種新的電池成組結(jié)構(gòu)，以及一種簡(jiǎn)單可靠的控制方法。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種分布式鋰電池組儲(chǔ)能系統(tǒng)，解決現(xiàn)有技術(shù)中鋰電池組儲(chǔ)能系統(tǒng)的電池可靠性與能量利用率不高的技術(shù)問(wèn)題。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種分布式鋰電池組儲(chǔ)能系統(tǒng)，包括若干用于并聯(lián)到直流母線上的儲(chǔ)能控制單元；儲(chǔ)能控制單元之間通過(guò)總線通信進(jìn)行數(shù)據(jù)共享；

儲(chǔ)能控制單元包括由單體鋰電池組成的電池組、雙向直流變換器、微控制器以及用于采集儲(chǔ)能控制單元的狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊；電池組通過(guò)雙向直流變換器從直流母線上獲取電能或者輸出電能到直流母線上；微控制器通過(guò)控制雙向直流變換器來(lái)切換儲(chǔ)能控制單元的充/放電模式；

狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊包括前端狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊與后端狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊；前端狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊接入電池組與雙向直流變換器之間，用于采集電池組的狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；后端狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊接入雙向直流變換器與直流母線之間，用于采集雙向直流變換器的狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；

每個(gè)微控制器內(nèi)均配置有獨(dú)立充電控制程序，所述獨(dú)立充電控制程序用于根據(jù)對(duì)應(yīng)儲(chǔ)能控制單元的狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與直流母線電壓U_A確定相應(yīng)儲(chǔ)能控制單元的充電模式；

每個(gè)微控制器內(nèi)均配置有協(xié)同放電控制程序，所述協(xié)同放電控制程序用于根據(jù)共享數(shù)據(jù)與直流母線電壓U_A確定整體放電模式；共享數(shù)據(jù)包括負(fù)載功率、每個(gè)電池組的剩余電量以及每個(gè)電池組的額定輸出功率。

進(jìn)一步的，電池組的狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)包括電池組端電壓、電池組輸出電流與電池組溫度；微控制器采用等效電路模型并根據(jù)電池組端電壓、電池組輸出電流與電池組溫度對(duì)電池組的剩余電量SOC進(jìn)行計(jì)算；電池組端電壓與電池組輸出電流作為微控制器控制雙向直流變換器實(shí)現(xiàn)不同充電模式的依據(jù)。