一种储能系统的电池簇均衡方法与流程

本发明涉及储能装备，具体为一种储能系统的电池簇均衡方法。

背景技术：

1、电池串联形成电池簇，电池簇并联形成电池堆，通过集中式逆变器和电网交互电能的方案称为集中式储能。集中式储能系统方案以其控制简单，并网逆变器成熟，成本低等优势，在过去几年一直是市场的主流应用方案。然而因为电池一致性差异引起的木桶效应一直是行业的痛点。即储能系统实际运行过程中电池充进去和放出来的电量与理论计算值会有差异。

2、目前电芯厂家常规做法是将电芯容量做大，按照电芯实测充进和放出的电量作为标称，即实际电芯容量会比标称电芯容量大一些，来解决因电芯特性不同导致的达不到充放电量的问题。随着电芯长时间充放循环运行，电芯间差异加大，电芯出厂增大的电芯容量来保证放出电量的优势越来越不明显，这就亟需外部采取调节措施在电池待机时完成能量互补，即高soc的电池给低soc的电池传输能量。

3、目前集中式储能系统的电池差异引起的环流解决方法通常有以下两种：

4、方法一：电池高压控制盒增加预充回路的方法，如图4所示，通过预充电阻消耗簇间能量差，从而解决电池簇间压差问题，此种方案是被动消耗能量，电压高的电池簇通过预充电阻向电压低的电池簇放电，能量通过电阻发热消耗，电池能量被浪费同时在高压控制盒内产生热量，对盒内其他设备运行带来一定影响；

5、方法二：是在mw级ac/dc变流器系统前端每个电池簇串联接入一台dc/dc，如图5所示，通过dc/dc转换器使得各个电池簇对外电压基本相等，从而保证电池组之间不存在环流。同时由于dc/dc存在，使得各个电池簇并联于主正主负母线上的电压相等，保证各个电池组输出电流平衡。电池能量利用率较高。但是，各个电池簇中串联dc/dc模块，功率要满足单簇充放功率要求，dc/dc的体积较大，成本较高，二次功耗也较大，降低了整个储能系统的转换效率。方案可行但不经济。

6、因此，发明一种既能充分利用电池间的能量差又能减少损耗的储能系统的电池簇均衡方法。

技术实现思路

1、鉴于上述和/或现有一种储能系统的电池簇均衡方法中存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明的目的是提供一种储能系统的电池簇均衡方法，通过dc/dc装置在待机时间进行电池簇间的能量循环，从而减小电池差异，延长电池循环寿命。

3、为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：

4、一种储能系统的电池簇均衡方法，其包括集中式储能系统首次上电的均衡过程和各簇告警异常后需下电的均衡过程；

5、所述集中式储能系统首次上电的均衡过程的具体步骤如下：

6、步骤一：emu通过can通讯给电池簇一bcu1和电池簇七bcu7下指令合对对应的km3接触器，投入dc/dc，此时电池簇一给电池簇七充电均衡，一段时间后两簇电压一致，母线理想电压值为（1442.7+1384.9）/2=1413.8v，soc两簇最终值为97.5%；

7、步骤二：emu通过计算bcu1和bcu7上传的电池侧总压差值在允许范围内即判断电池簇一和电池簇七之间均衡完成，emu继续下发指令给压差较大的电池簇二和电池簇六的bcu2和bcu6合对应的km3接触器，投入dc/dc，因为电池簇二电压均高于电池簇六、电池簇一和电池簇七，所以电池簇二会同时给电池簇六、电池簇一和电池簇七充电，待均衡结束，母线电压理想值为1413.9v,soc理论值为97.5%；

8、步骤三：emu通过计算bcu1、bcu2、bcu6和bcu7上传的电池侧总压差值在允许范围内，即判断电池簇一、电池簇二、电池簇六和电池簇七均衡完成，emu继续下发指令给压差较大的电池簇三和电池簇五的bcu3和bcu5合对应的km3接触器，投入dc/dc，因为电池簇三电压最高，此时电池簇三分别给电池簇一、电池簇二、电池簇五、电池簇六和电池簇七均衡，均衡完成后，母线电压为1413.85v，soc为97.5%；

9、步骤四：emu最后下发指令给bcu4合电池簇四km3接触器，投入dc/dc，因为电池簇四电压最高，由电池簇四分别给电池簇一、电池簇二、电池簇三、电池簇五、电池簇六和电池簇七充电，均衡后母线电压为1417.8v，soc值为97.86%；

10、步骤五：emu通过bcu上传的数据对比各电池簇电压和母线电压的压差在允许范围内，给各簇bcu下发合各簇km1主正接触器，检测主正接触器均合闸成功后，断开km3接触器；

11、步骤六：此时集中式储能系统电池侧上电过程完成；

12、所述各簇告警异常后需下电的均衡过程的具体步骤如下：

13、步骤一：emu控制各簇主正接触器断开，确认断开后，emu经过计算确认闭合最大和最小簇后的环流在dc/dc参数范围内，即闭合最大簇和最小簇；

14、步骤二：如果最大和最小簇的环流大于dc/dc额定值，则emu判断闭合环流值不超过额定值的压差最大的两簇km3接触器，投入dc/dc；

15、步骤三：待电压稳定后，接着闭合环流值不超过额定值的压差最大的两簇km3接触器，投入dc/dc，直到7簇全部均衡完成；

16、步骤四：此时emu采集到各簇bcu上传的电压值正常稳定后，闭合各簇主正接触器km1，确认km1断开后，emu控制bcu断开各簇km3接触器；

17、步骤五：bms上电正常，等待ems控制下一次充放电循环。

18、作为本发明所述的一种储能系统的电池簇均衡方法的一种优选方案，其中：所述电池簇一、所述电池簇二、所述电池簇三、所述电池簇四、所述电池簇五、所述电池簇六和所述电池簇七各配一台高压控制箱，且七台控制箱并在直流母线上。

19、作为本发明所述的一种储能系统的电池簇均衡方法的一种优选方案，其中：所述高压控制箱内设有主正接触器km1、主负接触器km2及双向dc/dc变换器回路的正极接触器和负极无接触器的km3。

20、作为本发明所述的一种储能系统的电池簇均衡方法的一种优选方案，其中：所述通讯流程为电池管理从控bmu手拉手通过can总线接到电池管理主控bcu，电池管理主控bcu手拉手通过can总线接到电池管理系统emu，每簇高压控制盒内配置一台dc/dc变换器，通过can总线与电池管理系统emu通讯。

21、作为本发明所述的一种储能系统的电池簇均衡方法的一种优选方案，其中：所述电池簇一和所述电池簇七的压差最大，即1442.7-1384.9=57.8v，soc相差5%；

22、所述电池簇二和所述电池簇六的压差其次，即1442.3-1385.6=56.7v，soc相差5%；

23、所述电池簇三和所述电池簇五的压差为1441.7-1385.9=55.8v，soc相差5%。

24、与现有技术相比：

25、1.本发明既能充分利用电池间5%的能量差又能大大减少串接大功率dc/dc变换器的损耗；

26、2.电池簇回路串接大功率dc/dc变换器，按照1%的功耗计算，200kw的dc/dc就是2kw能量损耗掉，对目前客户追求的储能系统效率而言没有任何竞争力，电池簇并接小功率dc/dc变换器的方案只在需要时才投入，完成均衡只需要10kw即足够，按照1%的损耗率，只有100w功耗，且只在用到时才消耗，大大提升了系统的效率，更让集中式储能系统运行寿命大大提升，安全性也大大提高。