集成式动力电池包、储能系统和使用梯次电池包储能的方法与流程

本公开涉及能源领域，具体地，涉及一种集成式动力电池包、储能系统和使用梯次电池包储能的方法。

背景技术：

目前，在将电动汽车上退役下来的动力电池包重新梯次利用到诸如储能电站等的对动力电池包要求相对较低的场合中时，需要对退役的动力电池包进行拆解，也即将动力电池包内的电池模组与电池管理单元分拆，然后对分拆下来的电池模组进行单独测试、筛选、匹配以将电池状态参数(诸如容量、电压等)相近的电池模组重新组成电池堆，再将重新组成的电池堆应用于储能电站的储能系统，作为该储能系统的能量储备单元。而且，拆解下来的电池管理单元会被淘汰处理，并且需要对利用重新组成的电池堆的储能系统中的电池管理单元进行重新设计开发、制造和匹配。因此，现有的重新梯次利用方案增加了劳力和成本。

技术实现要素：

本公开的目的是提供一种集成式动力电池包、储能系统和使用梯次电池包储能的方法，能够克服现有重新梯次利用方案中存在的缺陷。

为了实现上述目的，本公开提供一种集成式动力电池包，该集成式动力电池包包括包体、设置在所述包体内的动力电池模块以及与所述包体集成在一起的电压转换模块，其中，所述电压转换模块与所述动力电池模块串联连接，所述电压转换模块用于在所述集成式动力电池包放电时将所述动力电池模块的直流输出电压转换成预设直流电压。

可选地，所述电压转换模块还用于在所述集成式动力电池包充电时将输入给所述集成式动力电池包的充电电压转换成适合给所述动力电池模块充电的电压。

可选地，所述电压转换模块为dc/dc转换模块。

可选地，所述dc/dc转换模块为双向dc/dc转换模块。

可选地，所述电压转换模块设置在所述包体内或者固定在所述包体的外壁上。

可选地，所述动力电池模块包括多个串联和/或并联连接在一起的电池模组。

可选地，所述包体内还设置有配电箱，用于检测所述动力电池模块的母线的电流，并在所述集成式动力电池包充放电时控制充放电回路中各个接触器的动作执行。

可选地，所述动力电池模块包括电池控制单元、多个电池模组和多个电池管理单元，所述多个电池模组和所述多个电池管理单元一一对应且所述电池管理单元用于对与其对应的电池模组进行管理，所述电池控制单元用于对所述动力电池模块进行管理。

可选地，所述包体包括两个腔体，其中一个腔体用于容纳所述多个电池模组和所述多个电池管理单元，另一个腔体用于容纳所述电池控制单元、所述电压转换模块和所述配电箱。

本公开还提供一种储能系统，该储能系统包括多个并联的梯次电池包，所述梯次电池包为被直接使用的根据上面描述的集成式动力电池包。

可选地，所述储能系统还包括dc/ac转换模块、开关柜和变压器，多个所述梯次电池包并联后与所述dc/ac转换模块、所述开关柜和所述变压器依次串联。

可选地，所述dc/ac转换模块为双向dc/ac转换模块。

可选地，所述开关柜用于实现所述储能系统充放电期间的继电保护和电量计量。

可选地，多个并联的所述梯次电池包通过直流总线与所述dc/ac转换模块电连接。

可选地，所述开关柜为低压开关柜。

本公开还提供一种使用梯次电池包进行储能的方法，所述梯次电池包为被直接使用的根据上面描述的集成式动力电池包，该方法包括：

在并联的多个被直接使用的所述集成式动力电池包中，与所述集成式动力电池包的包体集成在一起的电压转换模块接收设置在同一所述集成式动力电池包的包体内的动力电池模块的直流输出电压；

并联的多个被直接使用的所述集成式动力电池包中的所述电压转换模块均将接收到的所述直流输出电压转换成预设直流电压。

通过采用上述技术方案，由于集成式动力电池包中的电压转换模块能够在储能系统放电时将集成式动力电池包中的动力电池模块的直流输出电压转换成预设直流电压，因此当如此配置的集成式动力电池包作为梯次电池包被直接应用于储能系统中时，无需考虑退役下来的集成式动力电池包的电压、容量、电量等电池状态参数是否具有一致性，这极大地增加了重新梯次利用的灵活度，增加了储能系统的设计灵活度，并能够满足不同客户的不同需求。另外，由于退役下来的集成式动力电池包无需拆解和重组，所以相比于现有技术而言，节省了重新梯次利用的成本和劳力，降低了筛选难度，提高了社会经济效益，而且还保留了原有集成式动力电池包内的电池管理系统，不需要重新开发应用于储能系统的电池管理系统，并且还能够提供多样化配置的储能系统来应对不同的市场需求和电网电压，提高了储能产品的市场竞争力和客户满意度。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是根据本公开一种实施例的集成式动力电池包的示意框图；

图2是根据本公开一种实施例的集成式动力电池包的又一示意框图；

图3是根据本公开一种实施例的集成式动力电池包的再一示意框图；

图4是根据本公开一种实施例的储能系统的示意框图；

图5是根据本公开一种实施例的储能系统的又一示意框图；

图6是根据本公开一种实施例的使用梯次电池包进行储能的方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在详细描述根据本公开的各个实施例之前，首先解释一下本公开中使用的有关措辞的含义。其中，措辞“梯次电池包”的含义主要是指电动汽车等上退役下来的动力电池包，措辞“被直接使用”的含义主要是指从电动汽车等上退役下来的动力电池包没有经过任何的分解和重组，而是被直接应用于某一系统中，诸如储能系统中。措辞“预设直流电压”的含义是指为了满足梯次电池包的电池状态参数一致性要求而预先设置的直流电压。

接下来详细描述根据本公开的各个实施例。

图1示出了根据本公开一种实施例的集成式动力电池包的示意框图。如图1所示，该集成式动力电池包10包括包体(未示出)、设置在所述包体内的动力电池模块101以及与所述包体集成在一起的电压转换模块102，其中，所述电压转换模块102与所述动力电池模块101串联连接，所述电压转换模块102用于在所述集成式动力电池包10放电时将所述动力电池模块101的直流输出电压转换成预设直流电压。

其中，电压转换模块102与包体集成在一起的含义是指，电压转换模块102可以设置在所述包体内或者可以固定在所述包体的外壁上。动力电池模块101的含义是指，动力电池模块101可以包括多个串联和/或并联连接在一起的电池模组。

通过采用上述技术方案，由于电压转换模块102能够在集成式动力电池包10放电时将动力电池模块101的直流输出电压转换成预设直流电压，因此当如此配置的集成式动力电池包10从电动汽车等上退役下来之后能够在无需拆解和重组的情况下被直接应用于诸如储能电站之类的储能系统中，而无需考虑退役下来的集成式动力电池包10的电压、容量、电量等电池状态参数是否具有一致性，这极大地增加了重新梯次利用的灵活度，增加了应用集成式动力电池包10的储能系统的设计灵活度，并能够满足不同客户的不同需求。另外，由于退役下来的集成式动力电池包10无需拆解和重组，所以相比于现有技术而言，节省了重新梯次利用的成本和劳力，降低了筛选难度，提高了社会经济效益，而且还保留了原有集成式动力电池包10内的电池管理系统，不需要重新开发应用于储能系统的电池管理系统，并且还能够提供多样化配置的储能系统来应对不同的市场需求和电网电压，提高了储能产品的市场竞争力和客户满意度。

在一种可能的实施方式中，电压转换模块102还用于在集成式动力电池包10充电时将输入给集成式动力电池包10的充电电压转换成适合给动力电池模块101充电的电压，从而实现了集成式动力电池包10的便利充电，简化了集成式动力电池包10的拓扑结构，减小了集成式动力电池包10的体积。

优选地，电压转换模块102可以为dc/dc转换模块。dc/dc转换模块可以为单向dc/dc转换模块或者双向dc/dc转换模块，但是优选为双向dc/dc转换模块，以便于电压转换模块102既能够将动力电池模块101的直流输出电压转换成预设直流电压以完成集成式动力电池包10的放电，又能够将充电电压转换成能够给动力电池模块101充电的直流电压以完成集成式动力电池包10的充电，进而能够简化集成式动力电池包10的拓扑结构，减小了集成式动力电池包10的体积。

图2示出了根据本公开一种实施例的集成式动力电池包10的另一示意框图。图2所示的集成式动力电池包10与图1所示的集成式动力电池包10的区别在于，集成式动力电池包10还包括配电箱103，用于检测所述动力电池模块101的母线的电流，并在所述集成式动力电池包10充放电时控制充放电回路中各个接触器的动作执行。通过采用配电箱103，能够增强集成式动力电池包10的使用安全性。

图3示出了根据本公开一种实施例的集成式动力电池包10的又一示意框图，如图3所示，动力电池模块101包括电池控制单元1011、多个电池模组1012和多个电池管理单元1013，所述多个电池模组1012和所述多个电池管理单元1013一一对应且所述电池管理单元1013用于对与其对应的电池模组1012进行管理，所述电池控制单元1011用于对所述动力电池模块101进行管理。

优选地，如图3所示，集成式动力电池包10的包体可以包括两个腔体a和b，其中腔体a用于容纳所述多个电池模组1012和所述多个电池管理单元1013，腔体b用于容纳所述电池控制单元1011、所述电压转换模块102和所述配电箱103。通过对所述包体进行如此配置，有利于集成式动力电池包10的散热和布局布线。

图4示出了根据本公开一种实施例的储能系统1的示意框图，如图4所示，该储能系统1包括多个并联的梯次电池包2101～210n，所述梯次电池包为被直接使用的结合图1至3描述的根据本公开一种实施例的集成式动力电池包10。

通过采用上述技术方案，由于集成式动力电池包10中的电压转换模块102能够在储能系统1放电时将集成式动力电池包10中的动力电池模块101的直流输出电压转换成预设直流电压，因此当如此配置的集成式动力电池包10作为梯次电池包被直接应用于储能系统1中时，无需考虑退役下来的集成式动力电池包10的电压、容量、电量等电池状态参数是否具有一致性，这极大地增加了重新梯次利用的灵活度，增加了储能系统1的设计灵活度，并能够满足不同客户的不同需求。另外，由于退役下来的集成式动力电池包10无需拆解和重组，所以相比于现有技术而言，节省了重新梯次利用的成本和劳力，降低了筛选难度，提高了社会经济效益，而且还保留了原有集成式动力电池包10内的电池管理系统，不需要重新开发应用于储能系统1的电池管理系统，并且还能够提供多样化配置的储能系统1来应对不同的市场需求和电网电压，提高了储能产品的市场竞争力和客户满意度。

图5示出了根据本公开一种实施例的储能系统1的又一示意框图。如图5所示，除了梯次电池包2101～210n，储能系统1还包括dc/ac转换模块211、开关柜212和变压器213，其中多个梯次电池包2101～210n并联之后与dc/ac转换模块211、开关柜212和变压器213依次串联，开关柜212连接在多个并联的梯次电池包2101～210n与变压器213之间。通过对储能系统1进行如此配置，就能够将储能系统1并入电网中。

优选地，dc/ac转换模块211可以为单向dc/ac转换模块或者双向dc/ac转换模块，但是优选为双向dc/ac转换模块，以便于dc/ac转换模块211既能够将多个并联的梯次电池包输出的预设直流电压转换成交流电压来完成储能系统1的放电，又能够将充电电压转换成直流电压输入给多个并联的梯次电池包以完成储能系统1的充电，进而能够简化储能系统1的拓扑结构，减小了储能系统1的体积。

优选地，开关柜212可以用于实现储能系统1充放电期间的继电保护和电量计量。

优选地，多个并联的梯次电池包2101～210n通过直流总线与dc/ac转换模块211电连接。这样，在储能系统1充放电时，就能够按照一定指令实现多个并联的梯次电池包2101～210n的充放电。

优选地，开关柜212可以为低压开关柜或者高压开关柜，优选为低压开关柜。

下面结合图5所示的储能系统1的拓扑结构、以被直接用作梯次电池包2101～210n的集成式动力电池包10中的电压转换模块102为双向dc/dc转换模块、dc/ac转换模块211为双向dc/ac转换模块为例，来举例描述根据本公开实施例的储能系统1的放电过程和充电过程。

首先描述放电过程。首先，被用作梯次电池包210的被直接使用的集成式动力电池包中的双向dc/dc转换模块102将被直接使用的集成式动力电池包中的动力电池模块101的直流输出电压转换成预设直流电压；然后转换后的预设直流电压通过直流总线传输给双向dc/ac转换模块211；然后双向dc/ac转换模块211将接收到的预设直流电压转换成交流电压，该交流电压经过开关柜212的继电保护和电量计量处理以及变压器213的一定比例的电压变换处理之后被输出给用电设备。这样，储能系统1就能够实现放电过程。

接下来描述充电过程。首先，充电交流电压(例如来自电网的充电交流电压)经过变压器213的一定比例的电压变换和开关柜212的继电保护和电量计量处理之后被双向dc/ac转换模块211转换成直流电压，转换得到的直流电压按照一定的指令通过直流总线被传输给被直接用作梯次电池包的多个集成式动力电池包内的双向dc/dc转换模块102；然后，双向dc/dc转换模块102将接收到的直流电压转换成适合给与其串联的动力电池模块101充电的直流充电电压。这样储能系统1就能够实现充电过程。

图6示出了根据本公开一种实施例的使用梯次电池包进行储能的方法的流程图，其中，所述梯次电池包为被直接使用的结合图1至3描述的集成式动力电池包10，该方法包括：

在步骤s601中，在并联的多个被直接使用的所述集成式动力电池包中，与所述集成式动力电池包的包体集成在一起的电压转换模块接收设置在同一所述集成式动力电池包的包体内的动力电池模块的直流输出电压；以及

在步骤s602中，并联的多个被直接使用的所述集成式动力电池包中的所述电压转换模块均将接收到的所述直流输出电压转换成预设直流电压。

通过采用上述技术方案，由于集成式动力电池包10中的电压转换模块102能够将集成式动力电池包10中的动力电池模块101的直流输出电压转换成预设直流电压，因此当如此配置的集成式动力电池包10作为梯次电池包被直接用于储能时，无需考虑退役下来的集成式动力电池包10的电压、容量、电量等电池状态参数是否具有一致性，这极大地增加了重新梯次利用的灵活度，并能够满足不同客户的不同需求。另外，由于退役下来的集成式动力电池包10无需拆解和重组，所以相比于现有技术而言，节省了重新梯次利用的成本和劳力，降低了筛选难度，提高了社会经济效益，而且还保留了原有集成式动力电池包10内的电池管理系统，不需要重新开发应用于储能系统的电池管理系统，提高了储能产品的市场竞争力和客户满意度。

根据本公开实施例的使用梯次电池包进行储能的方法中各个步骤所涉及的操作的具体实现方式已经在根据本公开实施例的储能系统1的实施例中进行了详细描述，此处不再赘述。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。