[發明專利]一種電池儲能系統環流雙向阻斷電路及控制方法

在審

• 申請號: 202210031489.3
• 申請日: 2022-01-12
• 公開（公告）號: CN114362314A
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 徐德鴻;龍海鴻;徐睿杰;陳敏
• 申請（專利權）人: 浙江大學;浙江康琇能源技術有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02H7/18;H02J3/32
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 萬尾甜;韓介梅

本發明公開一種電池儲能系統環流雙向阻斷電路及控制方法，在電池儲能系統中每個電池簇上串聯一個環流雙向阻斷電路，該環流雙向阻斷電路由兩個結構相同的單元反向串聯而成，每個單元由一個二極管和一個開關并聯，其中的開關采用邏輯控制方法控制通斷。本發明在電池儲能系統處于“放電”狀態時阻斷電池簇之間的充電環流；在電池儲能系統處于“充電”狀態時，阻斷電池簇之間的放電環流；在電池儲能系統處于“等待”狀態時，阻斷電池簇之間的環流；在電池儲能系統處于“故障”狀態時，切斷故障電流。本發明可以實現電池儲能系統的環流的阻斷，控制簡單，有效的提升了電池儲能系統的效率、電池壽命和安全性。

技術領域

本發明涉及電池儲能系統領域，尤其涉及一種電池儲能系統環流雙向阻斷電路和控制方法。

背景技術

隨著電動汽車、新能源配置儲能、電網儲能電站等應用的發展，需要高壓大容量的儲能系統來滿足系統需求，對于電池儲能，通常多個電池單體串聯形成一定電壓的電池簇，再將多個電池簇并聯得到大容量的電池儲能系統。由于每個電池單體的參數無法做到完全一致，不同的電池簇具有不一樣的伏安特性，電池儲能系統在不同的系統工作狀態下，可能出現某些電池簇處于充電狀態，而某些電池簇處于放電狀態，從而在不同的電池簇之間形成環流。當電池簇出現故障時，較大故障電流會造成故障電池簇和其他電池簇承受大的環流，損壞電池簇甚至發生嚴重的安全事故。

環流會使電池儲能系統能量損失，造成電池壽命下降，部分電池簇長時間處于環流充電狀態或者故障狀態可能會出現熱失控問題，造成嚴重的安全隱患。所以電池儲能系統電池簇環流和故障電流阻斷具有重要的工程價值。

發明內容

本發明的目的是提供一種在電池儲能系統處于“放電”狀態、“充電”狀態和“等待”狀態時，阻斷電池簇之間環流的電路和控制方法；提供一種在電池儲能系統處于“故障”狀態時，阻斷電池簇故障電流的電路和控制方法。

本發明內容的一個方面，提供一種電池儲能系統環流雙向阻斷電路，如圖1所示，包括在并聯的n個電池簇中(即電池儲能系統)，每個電池簇中串聯一個環流雙向阻斷電路，每個環流雙向阻斷電路由兩個結構相同的單元反向串聯構成，而每個單元又由一個二極管和一個開關并聯構成，該單元中二級管陽極定義為該單元的陽極，另一極定義為陰極。電池簇1的環流雙向阻斷電路由開關K₁和二極管D₁并聯的單元，再與開關K₂和二極管D₂并聯的單元，反向串聯構成，二極管D₂的陽極與電池簇1的正極連接，電池簇2的環流雙向阻斷電路由開關K₃和二極管D₃并聯的單元，再與開關K₄和二極管D₄并聯的單元，反向串聯構成，二極管D₄的陽極與電池簇2的正極連接，電池簇n的環流雙向阻斷電路由開關K_2n-1和二極管D_2n-1并聯的單元，再與開關K_2n和二極管D_2n并聯的單元，反向串聯構成，二極管D_2n的陽極與電池簇n的正極連接，二極管D₁,D₃,...,D_2n-1共陽極連接后與儲能系統的輸出端相連。開關K₁～K_2n可以是機械式開關如繼電器、接觸器、斷路器等，也可以是電力電子器件如MOSFET、IGBT、GTO、IGCT、SCR等，也可以是機械式開關和電力電子器件組合。