专利名称：一种适用于多簇锂电池组并联使用的电池管理系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电池管理系统，具体是指一种适用于多簇锂电池组并联使用的大规模锂电池组的电池管理系统。
背景技术：
目前，随着世界电力需求的持续增长和新能源产业的不断发展，迫切需要大容量储能系统与之相配套，平滑电力负荷，提高设备运行效率和经济性，解决可再生能源发展的瓶颈问题。大容量储能系统一般都是指兆瓦级，目前，大多数储能系统采用多个锂电池直接并联的方式成组，以达到提高系统容量的目的；多电池并联虽然能够无限的提高电池组的容量，但是以这种方式成组的系统复杂，电池之间容易出现环流，损坏电池寿命，且系统维护困难。总结来说，现有的大规模储能系统具有以下不足和缺点 I) 成组复杂，一般采用电池先并联后串联，或者先串联后并联的成组方式，中间没有增加隔离模块，模组之间容易产生环流，损坏电池；2) 维护困难，多个单体并联作为系统的一个单体模块，电池出现故障时，不利于对故障电池进行定位及及时对电池进行维护、更换。3) 扩展难度大，当需要提高系统的容量时，由于每个子系统不是独立运作的，需要将系统暂停运作，并重新设计；当某一个子系统接入储能系统时，由于电池组之间可能存在总电压差异，接入瞬间，负责接入子系统的接触器有可能产生“打火”现象，从而损坏高压器件。4) 通讯接口不统一，储能管理系统大多采用CAN、RS485等通讯接口，不利于与其他系统的对接；同时，由于储能系统数据量巨大，数据容易丢失，不能保证数据的实时传输。5) 电池充放电不均衡，由于每簇电池通过高压接触器并联储能系统，没有做任何隔离措施，电池组在充放电过程中，难以保证均衡，不利于实现独立控制。以上不足，导致目前的储能系统的应用未达到智能化，这在工程设计、生产测试、运行维护等方面都带来极不方便，效率较低，妨碍储能系统大范围的推广应用。
发明内容针对上述问题，本实用新型提供一种适用于多簇锂电池组并联使用的电池管理系统。本实用新型采取的技术方案为一种适用于多簇锂电池组并联使用的电池管理系统，包括多个储能节点、功率控制模块及与功率控制模块通讯的监控调度系统，其特征在于:每个储能节点包括电池组、对应该电池组的电池管理子系统、电源转换模块及高压保护模块；所述高压保护模块与电池组连接，电源转换模块一端与高压保护模块连接，另一端与直流母线连接；电池管理子系统与电池组、电源转换模块及高压保护模块均连接，实现电池组状态数据采集、高压保护模块控制及电源转换模块控制；所述各储能节点内的电池管理子系统与监控调度系统及功率控制模块均连接；各储能节点内的电源转换模块均与功率控制模块连接。优选的，所述电池管理子系统与电源转换模块通过冗余干节点实现节点的独立运行。优选的，所述电池管理子系统与监控调度系统通过以太网连接。优选的，所述电源转换模块与功率控制模块通过CAN总线连接。优选的，所述电池组内电池采用单并多串方式成组，即在一个电池组内部电池单体采用并联方式连接，各电池组之间采用串联方式连接。 本实用新型所述电池管理系统采用分布式储能拓扑结构，每个分布式储能节点处电池组采用单并多串方式成组，通过电源转换模块相互隔离，并由管理子系统对各电池组独立管理，智能化程度高；各节点通过以太网模块组网，结合自适应的通信协议，实现由后台系统集中对各节点进行调度、监控和控制。其功能优势具体体现在以下几个方面(I)采用电源转换模块对节点进行隔离处理，能够有效防止电池组间电压不平衡造成的环流以及高压器件接入瞬间的“打火”现象；(2)系统节点电池组结构简单，可对电池进行全方位故障诊断定位，避免电池间复杂的电气干扰；(3)系统节点独立运行，节点内部电池出现故障，可由节点内管理子系统对故障电池位置进行屏蔽处理，保证系统的不间断运行；(4)系统扩展简单，系统节点可自我控制和调节，能够独立完成充放电，通过以太网组网，由后台系统实时监控调度，可实现系统的无限扩展；(5)系统节点可根据自身的参数及需求，智能调整能量的输入、输出。
图I所述电池管理系统的结构组成示意框图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员理解，下面将结合附图以及实施例对本实用新型进行进一步详细描述。如图1，本实用新型所揭示的电池管理系统采用分布式储能拓扑结构设计，系统内设一功率控制模块、一监控调度系统及多个独立的智能化电池组模块组成的储能节点，功率控制模块与监控调度系统采用TCP/IP协议实现通讯，共同对下设的若干个智能化电池组模块进行监控和管理。其中，每个智能化电池组模块(储能节点)包括电池组、对应该电池组的电池管理子系统、电源转换模块及高压保护模块。电池组内电池采用单并多串方式成组。所述高压保护模块与电池组连接，电源转换模块一端与高压保护模块连接，另一端与直流母线连接。电池管理子系统与电池组对电池组状态数据进行采集，与电源转换模块及高压保护模块连接，对两个模块进行控制；同时各储能节点内的电池管理子系统与监控调度系统通过以太网连接组网，与功率控制模块通过CAN总线连接。各储能节点内的电源转换模块均与功率控制模块也连接，监控调度系统通过功率控制模块进而对各电源转换模块进行控制。每个储能节点下的电池组内设多个电池模块及多个电池管理单元BMU，还可设置电压检测、温度检测以及风机控制、均衡控制等单元。一个电池管理单元BMU可管理多个电池模块，通过电压检测、温度检测等单元采集电池模块状态数据，并通过CAN总线传递给与其对应的电池管理子系统。电池管理子系统根据采集到的电池状态数据执行均衡控制或风机控制等操作。同时电池管理子系统也会将电池状态数据上传至监控调度系统，也接受监控调度系统的总体调度控制。本实施例中，电池管理子系统与电源转换模块通过冗余干节点实现节点的独立运行，即一个功率控制模块和监控调度系统下配置多个节点，包括满足正常使用时负荷的节点，也包括多个备用节点，当系统发生故障时，冗余配置的部分接入并承担故障部分的工作，便于维修维护，同时不影响系统的正常运行，可减少系统的故障时间。由于系统内电池采用单并多串方式成组，即在一个电池组内部电池单体采用并联方式连接，各电池组之间 采用串联方式连接。系统内各节点科独立运行，一个电池组内部并联的电池出现故障，可由节点内管理子系统对故障电池位置进行屏蔽处理，保证系统的不间断运行，同时管理子系统也将该故障信息上报，监控调度系统可根据系统运行情况作整体调度。采用本实用新型所述电池管理系统对由多簇锂电池组并联组成的大规模电池组进行管理控制，实现对用电设备的不间断供电，并具有移峰填谷作用，降低配电和用电成本。所述电池管理系统可平滑电池组联合发电功率的波动性，增强电池组可控性，减少电力系统的备用容量，提高供电可靠性；还可跟踪发电计划出力，提高联合发电的预测性，减小出力偏差。本实用新型中未具体介绍的功能模块，均可采用本领域常用技术手段，在此不再赘述。上述实施例为本实用新型实现的优选方案，并非限定性穷举，在相同构思下本实用新型还可以有其他变换形式，需要说明的是，在不脱离本实用新型构思前提下，任何显而易见的替换和微小变化均在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种适用于多簇锂电池组并联使用的电池管理系统，包括多个储能节点、功率控制模块及与功率控制模块通讯的监控调度系统，其特征在于， 每个储能节点包括电池组、对应该电池组的电池管理子系统、电源转换模块及高压保护模块；所述高压保护模块与电池组连接，电源转换模块一端与高压保护模块连接，另一端与直流母线连接； 电池管理子系统与电池组、电源转换模块及高压保护模块均连接，实现电池组状态数据采集、高压保护模块控制及电源转换模块控制； 所述各储能节点内的电池管理子系统与监控调度系统及功率控制模块均连接；各储能节点内的电源转换模块均与功率控制模块连接。
2.根据权利要求I所述的适用于多簇锂电池组并联使用的电池管理系统，其特征在于所述电池管理子系统与电源转换模块通过冗余干节点实现节点的独立运行。
3.根据权利要求I所述的适用于多簇锂电池组并联使用的电池管理系统，其特征在于所述电池管理子系统与监控调度系统通过以太网连接。
4.根据权利要求I所述的适用于多簇锂电池组并联使用的电池管理系统，其特征在于所述电源转换模块与功率控制模块通过CAN总线连接。
5.根据权利要求I所述的适用于多簇锂电池组并联使用的电池管理系统，其特征在于所述电池组内电池采用单并多串方式成组，即在一个电池组内部电池单体采用并联方式连接，各电池组之间采用串联方式连接。
6.根据权利要求I所述的适用于多簇锂电池组并联使用的电池管理系统，其特征在于所述功率控制模块及监控调度系统之间通过TCP/IP协议通讯。
专利摘要本实用新型涉及一种适用于多簇锂电池组并联使用的电池管理系统，包括多个储能节点、功率控制模块及监控调度系统。每个储能节点包括电池组、电池管理子系统、电源转换模块及高压保护模块；高压保护模块与电池组连接，电源转换模块与高压保护模块连接；电池管理子系统与电池组、电源转换模块及高压保护模块均连接；各储能节点内的电池管理子系统与监控调度系统及功率控制模块均连接；各储能节点内的电源转换模块均与功率控制模块连接。本实用新型对由多簇锂电池组并联组成的大规模电池组进行管理控制，实现对用电设备的不间断供电，可平滑电池组联合发电功率的波动性，增强电池组可控性，提高供电可靠性。
文档编号H02J7/00GK202712883SQ201220136040
公开日2013年1月30日 申请日期2012年3月31日 优先权日2012年3月31日
发明者刘飞, 文锋, 阮旭松, 邓锦炽 申请人:惠州市亿能电子有限公司