CN103633699A - 一种移动储能电池系统 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种移动储能电池系统，包括蓄电池和电池管理系统，所述的蓄电池由若干电池模块串联组成，每个所述的电池模块由若干电池单体并联构成，所述的电池管理系统包括采集每个电池单体信号的电池管理模块和采集每个电池模块信号的电池管理单元。该系统可以对电池进行监控，实现大容量电池的储能功能，同时能够有效提高电池储能效率，以及电池故障排除。
Description
技术领域
本发明涉及电池储能领域。
背景技术
长久以来，由于储能技术的不成熟，电能难以存储，所以在传统的电力系统中，发电、输电、配电、用电几乎是同时进行的，电网通过调度的手段来保证电能的实时平衡。而当今社会，在新能源大规模接入、微电网大规模发展、智能电网如火如荼规划的背景下，各种新的问题逐渐凸显，储能系统越来越成为现代电力系统中不可或缺的重要组成部分。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是实现一种具有管理监控功能的大容量储能电池系统。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种移动储能电池系统，包括蓄电池和电池管理系统，所述的蓄电池由若干电池模块串联组成，每个所述的电池模块由若干电池单体并联构成，所述的电池管理系统包括采集每个电池单体信号的电池管理模块和采集每个电池模块信号的电池管理单元。
一个电池管理模块采集一个电池模块内每个电池单体的信号。
所述的电池单体为磷酸铁锂电池。
所述的电池管理单元具有CAN通信电路。
所述的电池管理单元具有时间及数据存储电路。
所述的电池管理模块与电池单体之间具有均衡控制电路。
一种移动储能电池系统采用控制方法：每个所述的电池管理模块采集每个电池单体的电压、电流和电池温度信号并估算电池单体及电池模块的SOC与SOH，并将SOC与SOH输送至电池管理单元，所述的电池管理单元根据每个电池的SOC与SOH得出蓄电池的SOC、SOH、温度、故障信息。
所述的电池管理系统控制采样按照以下参数执行：
单体电池电压和端电压采样周期：≤0.2s；
单体电池电压采样各采样点时间允许误差：≤2ms；
单体电池采样分辨率：3mV；
单体电池电压采样精度：≤±0.2%；
模块电压采样分辨率：0.01V；
模块电压采样精度：≤±0.5%；
温度测量精度：≤±2℃；
电池组充放电电流测量精度：≤±0.3A(≤30A)，≤±1%(>30A)；
SOC估算精度：≤6%（SOC≥85%），≤10%（85%>SOC>30%），≤6%（SOC≤30%）；
均衡放电电流最大值：80mA。
所述的时间及数据存储电路实现当前时间的读取与记录，并能够实现将重要的数据进行非易失性存储及读取。
本发明的优点在于该系统可以对电池进行监控，实现大容量电池的储能功能，同时能够有效提高电池储能效率，以及电池故障排除。
附图说明
下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1移动储能电池系统结构示意图。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
移动储能电池系统包括蓄电池和电池管理系统，蓄电池由若干电池模块串联组成，每个所述的电池模块由若干电池单体并联构成，电池单体采样磷酸铁锂电池，磷酸铁锂是用作大容量电力储能电池的首选材料，在综合性能、安全、成本、环保、技术成熟度等方面均满足需求，故本项目选择磷酸铁锂电池（LiFePO4，简称LFP）作为储能载体。
电池管理系统（BMS）是管理蓄电池的单元是用于监测、评估以及保护电池运行状态的电子设备集合，能有效地监测电池的各种状态(电压、电流、温度、SOC、SOH等)，能对蓄电池充、放电过程进行安全管理，对蓄电池可能出现的故障进行报警和应急保护处理，对蓄电池的运行进行优化控制，保证蓄电池安全、可靠、稳定的运行。BMS系统是储能系统中不可缺少的重要组成部分，是储能系统有效、可靠运行的保证，其应具备监测功能、运行报警功能、保护功能、自诊断功能、均衡管理功能、参数管理功能和本地运行状态显示功能等。电池管理系统（BMS）由电池管理模块（BMM)和电池管理单元（BMU）构成，电池管理模块采集每个电池单体信号，通常一个电池管理模块采集一个电池模块内每个电池单体的信号，电池管理单元采集每个电池模块信号。
电池管理单元的电源电路将外部输入的9～18V电压转化为BMU稳定的工作电压及采样基准电压，并具有CAN通信电路，该电路能够支持三路独立的CAN总线用于不同网络的通信。还具有具有时间及数据存储电路，该电路能够实现当前时间的读取与记录，并能够实现将重要的数据进行非易失性存储及读取。
BMU应具有电池系统总电压检测电路，该电路能够对电池系统两端的总电压（0～900V）进行实时检测。具有母线电压检测电路，该电路能够对电池系统母线电压（0～900V）进行实时检测。具有母线电流检测电路，该电路能够对电池系统母线电流（-550A～550A）进行实时检测，并能区分电流方向。具有风口温度检测电路，够对电池系统进风口及出风口的温度（-35～85℃）进行实时检测，并能将温度值向上传递。具有供电电压检测电路，该电路能够对输入BMU的供电电压（9～18V）进行实时检测。具有HVIL检测电路对放电回路及充电回路的高压互锁状态进行检测，并将测试值上传。
BMM主要由电源及通信、信号检测电路、电压均衡控制构成，电源电路能够将外部输入的9～18V供电电压转化为BMM稳定的工作电压及采样基准电压。具有一路CAN通信电路，该电路能够通过CAN总线实现与BMU进行子网数据的交互。具有模块编号识别电路，该电路能够识别出BMM自身的编号（1～32）。具有均衡控制电路，该电路能够对12个单体电池中不均衡的单体进行均衡控制。同时还具有检查电路，路至少能够检测12路单体电池的电压(2～4V)，至少能够检测8路温度采样点的温度(-35～85℃)。
电池管理单元与电池单体之间具有有均衡控制电路。在电池系统出现单体电池差异时，能够进行电池模块的电压均衡控制的功能。
上述移动储能电池系统采用控制方法：每个电池管理模块采集每个电池单体的电压、电流和电池温度信号并估算电池单体及电池模块的SOC与SOH，并将SOC与SOH输送至电池管理单元，所述的电池管理单元根据每个电池的SOC与SOH得出蓄电池的SOC、SOH、温度、故障信息。
SOC为电池荷电状态，估算电池系统剩余容量的功能，SOH为电池健康状态，估算电池系统当前健康状态的功能。
电池管理系统控制采样按照以下参数执行：
单体电池电压和端电压采样周期：≤0.2s；
单体电池电压采样各采样点时间允许误差：≤2ms；
单体电池采样分辨率：3mV；
单体电池电压采样精度：≤±0.2%；
模块电压采样分辨率：0.01V；
模块电压采样精度：≤±0.5%；
温度测量精度：≤±2℃；
电池组充放电电流测量精度：≤±0.3A(≤30A)，≤±1%(>30A)
SOC估算精度：≤6%（SOC≥85%），≤10%（85%>SOC>30%），≤6%（SOC≤30%）；
均衡放电电流最大值：80mA；
按照以上参数执行能够确保电池的稳定性和可靠性。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种移动储能电池系统，其特征在于：包括蓄电池和电池管理系统，所述的蓄电池由若干电池模块串联组成，每个所述的电池模块由若干电池单体并联构成，所述的电池管理系统包括采集每个电池单体信号的电池管理模块和采集每个电池模块信号的电池管理单元。
2.根据权利要求1所述的移动储能电池系统，其特征在于：一个电池管理模块采集一个电池模块内每个电池单体的信号。
3.根据权利要求1所述的移动储能电池系统，其特征在于：所述的电池单体为磷酸铁锂电池。
4.根据权利要求1所述的移动储能电池系统，其特征在于：所述的电池管理单元具有CAN通信电路。
5.根据权利要求1所述的移动储能电池系统，其特征在于：所述的电池管理单元具有时间及数据存储电路。
6.根据权利要求1所述的移动储能电池系统，其特征在于：所述的电池管理模块与电池单体之间具有均衡控制电路。
7.一种移动储能电池系统采用控制方法：其特征在于：每个所述的电池管理模块采集每个电池单体的电压、电流和电池温度信号并估算电池单体及电池模块的SOC与SOH，并将SOC与SOH输送至电池管理单元，所述的电池管理单元根据每个电池的SOC与SOH得出蓄电池的SOC、SOH、温度、故障信息。
8.根据权利要求7所述的移动储能电池系统，其特征在于：
所述的电池管理系统控制采样按照以下参数执行：
单体电池电压和端电压采样周期：≤0.2s；
单体电池电压采样各采样点时间允许误差：≤2ms；
单体电池采样分辨率：3mV；
单体电池电压采样精度：≤±0.2%；
模块电压采样分辨率：0.01V；
模块电压采样精度：≤±0.5%；
温度测量精度：≤±2℃；
电池组充放电电流测量精度：≤±0.3A(≤30A)，≤±1%(>30A)；
SOC估算精度：≤6%（SOC≥85%），≤10%（85%>SOC>30%），≤6%（SOC≤30%）；
均衡放电电流最大值：80mA。
9.根据权利要求7所述的移动储能电池系统，其特征在于：所述的时间及数据存储电路实现当前时间的读取与记录，并能够实现将重要的数据进行非易失性存储及读取。
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