[發明專利]一種梯次電池的故障保護系統及保護方法

在審

• 申請號: 202011098860.5
• 申請日: 2020-10-14
• 公開（公告）號: CN112271718A
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 李睿;陳國林
• 申請（專利權）人: 揚州貝爾斯通科技有限公司
• 主分類號: H02J1/10
• 分類號: H02J1/10;H02J1/12;H02J3/32;H02H7/18;H02H7/26;H01M10/42
• 代理公司: 揚州市蘇為知識產權代理事務所(普通合伙) 32283
• 代理人: 周全

一種梯次電池的故障保護系統及保護方法。涉及電池儲能技術領域，具體涉及梯次電池系統架構的改進。提供了一種在維持工作系統正常功率運行的情況下，工作系統中故障電池模塊能夠單獨退出；且能夠在線對工作系統內所有電池模塊進行在線檢測的梯次電池的故障保護系統及其保護方法。包括若干電池模塊和逆變器，所述逆變器連接交流負載，還包括電池管理單元、直流母線以及與所述電池模塊一一對應的隔離型雙向DC?DC變換器；所述若干電池模塊并聯；所述逆變器連接有多個交流負載。本發明具有梯次電池的故障保護、局部故障不影響整體運行、電池模塊單獨更換和單獨模塊故障不影響儲能系統輸出功率、在線檢測電池模塊等特點。

技術領域

本發明涉及電池儲能技術領域，具體涉及梯次電池系統架構的改進。

背景技術

在退役電池梯級利用領域，目前的退役動力電池都是經過分解篩選和重新組配后，形成48V電池模塊。再把大量電池模塊串并聯形成電池堆，用于能量型儲能應用。如圖3所示，然而現有技術的梯次電池經過分解篩選和重新組配后形成的大容量電池系統，不具備單獨48V電池模塊故障時的退出和保護方法。

此外，如圖4所示，梯次電池經過回收、人工篩選、靜態檢測和動態檢測四個環節才能實現退役動力電池的梯次利用。篩選過程耗費較大的人力和物力資源，不具備好的經濟效益，且篩選過程繁瑣，檢測速度慢。

發明內容

本發明針對以上技術問題，提供了一種在維持工作系統正常功率運行的情況下，工作系統中故障電池模塊能夠單獨退出；且能夠在線對工作系統內所有電池模塊進行在線檢測的梯次電池的故障保護系統及其保護方法。

本發明的技術方案是：一種梯次電池的故障保護系統，包括若干電池模塊和逆變器，所述逆變器連接交流負載，還包括電池管理單元、直流母線以及與所述電池模塊一一對應的隔離型雙向DC-DC變換器；所述若干電池模塊并聯；

所述電池模塊單元后接與其對應設置的隔離型雙向DC-DC變換器，所述隔離型雙向DC-DC變換器后接所述直流母線，所述直流母線再連接所述逆變器；

所述電池管理單元分別連接若干所述電池模塊，所述電池管理單元還分別連接若干所述的隔離型雙向DC-DC變換器，所述電池管理單元還連接所述逆變器。

所述逆變器連接有多個交流負載。

一種梯次電池的故障保護系統的保護方法，按以下步驟進行：

1）、電池管理單元實時采集電池模塊狀態信息，并判斷若干電池模塊中的任一或任N個電池模塊是否存在故障；

如無故障，系統繼續運行；

如存在故障，去步驟2）；

2）、電池管理單元根據步驟1）采集到的故障信息發送故障電池模塊停止工作的指令給對應的隔離型雙向DC-DC變換器，由所述隔離型雙向DC-DC變換器切斷其前接的故障電池模塊；

3）、電池管理單元根據切斷故障電池模塊后的系統整體功率降低的數據，控制其余正常電池模塊、隔離型雙向DC-DC變換器進行功率補償。

本發明將電池模塊通過隔離型雙向DC-DC變換器并聯在直流母線上，利用電池管理單元，對電池模塊的荷電狀態（State of charge，SOC）和健康狀態（State of health，SOH）進行監測，當某個電池模塊發生故障，可以通過控制隔離型雙向DC-DC變換器實現故障電池模塊切除，而不影響其他電池模塊的正常工作；由于電池模塊通過隔離型雙向DC-DC變換器實現電氣隔離，故障退出后可以進行梯次電池模塊的單獨更換。