CN103401283A - 一种储能***电池管理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种储能***电池管理装置，包括电池模块/电池箱、采集线、外置均衡电路和不带均衡的BMS，电池模块/电池箱上开设有第一接口和第二接口，采集线通过第一接口采集电池模块/电池箱的信号传输至不带均衡的BMS，第二接口接均衡线，均衡线连接电池模块/电池箱与外置均衡电路。本发明将数据采集线与均衡线分离，内部数据采集线仅用于电池电压、电流、温度等常规信息的采集，而均衡线则通过第二接口引出，当电池需要进行维护时通过第二接口与外部均衡电路连接进行均衡。当电池的不一致性超过一定限值时，利用外置的均衡电路来进行电池维护。该电池管理装置不需要在内部配置均衡电路，具有成本低、***架构简单的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种储能***电池管理领域，更具体地，涉及一种采用外置的均衡电路实现离线均衡功能的储能***电池管理装置。
背景技术
储能***由电池、能量转换***（Power Conversion System，PCS）、电池管理***（Battery Management System，BMS）和监控***组成。电池管理***是一个基于微处理器的实时监控***，其主要功能是对电池进行监视和保护，可以有效地监控电池状态(电压、电流和温度等)，对电池组可能出现的故障进行报警并保护电池本体，保证电池组安全、可靠、稳定的运行。
目前，在电动汽车或大容量储能***应用领域，常采用锂离子电池、铅酸电池或其它电化学储能电池，其主要特点是单体电压低，容量小，如锂离子电池单体电压为3.2V，常见容量等级有35/50/100/180Ah等系列。对于电压等级380V或10kV，容量百kWh或MWh应用，需要采用上千节的电池串并联。大量电池串/并联之后则不可避免地带来一系列均衡性问题，在实际使用时，串联电池组在容量利用、安全性以及寿命等方面的性能依然远不及单支电池，其核心问题在于电池组的不一致性。电池组的不一致性对其性能的影响较大：在充电时，先于其它电池充满电的部分电池限制了电池组的充电容量，从而导致电池组的总存储容量和能量减少；同样的，在放电时，先于其它电池放完电的部分电池限制了电池组的放电容量，从而导致电池组存储的容量和能量不能得到充分利用。从而很难平衡成组电池使用的安全性和高效性之间的矛盾，这就是成组电池的不一致性导致的“木桶效应”。
电池管理***作为电池管理的关键环节，能够实时对电池单体电压、电流及温度等信息进行监视，并据此进行适当的充放电控制，从而对电池进行有效的管理。现有的电池管理***产品主要有两种类型：
一种是不带均衡功能，不带均衡的BMS则会降低电池性能和使用寿命。
另一种是带均衡功能，在BMS内部配置负责的均衡电路实时对电池进行均衡，将电压高的电池转移部分能量至电压低的电池，可以有效降低“木桶效应”对整个电池***的影响。带均衡的BMS，需要每一块电池均配置均衡电路，大大增加了硬件成本和***复杂度，这两种类型的BMS均存在缺点和不足。
在图1中，现有的带均衡的BMS和电池连接方式，其中采集线和均衡线合二为一，BMS内部有复杂而庞大的均衡电路。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有电池管理***在均衡方面存在的不足，提出一种储能***电池管理装置，具体为在电池模块/电池箱上开设两个分离接口，一个为接口用于连接采集线，另一个接口用于连接均衡性，保证电池管理装置结构简单、成本低、性能优。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种储能***电池管理装置，包括电池模块/电池箱、采集线和不带均衡的BMS，所述电池模块/电池箱上开设有两个接口，分别为第一接口和第二接口，所述采集线通过第一接口采集电池模块/电池箱的信号传输至不带均衡的BMS，所述第二接口用于连接均衡线。
其中所述第二接口为多针接口，接口针数根据实际电池数确定。
储能***电池管理装置还包括外置均衡电路，所述外置均衡电路通过均衡线接电池模块/电池箱，所述均衡电路为两个或两个以上的电池单体。
现有带均衡功能的电池管理***，将采集线和均衡线合二为一，在进行数据采集的同时，也进行电池均衡调节，因此需要在BMS中配置非常复杂的均衡电路。本发明将数据采集线与均衡线分离，内部数据采集线仅用于电池电压、电流、温度等常规信息的采集，而均衡线则通过第二接口引出，当电池需要进行维护时通过第二接口与外部均衡电路连接进行均衡。当电池的不一致性超过一定限值时，利用外置的均衡电路来进行电池维护。从而确保了不带均衡的BMS配置简单。）
上述电池管理装置，在电池模块/电池箱中的电池一致性较好时，外置的均衡电路不连接，电池正常工作，当电池不一致性操作一定限值时，外置均衡电路通过第二接口与电池模块/电池箱连接，从外部进行均衡控制，均衡完成后，外置均衡电路与电池断开。
本装置采用多针接口将电池单体/模块正负极引出，BMS本身不配置均衡电路，而是将均衡电路外置，均衡电路的规模为两个或两个以上的电池单体。
均衡电路为电阻耗能均衡电路、开关电容均衡电路、双向DC-DC变流器均衡电路、多绕组变压器均衡电路、多模块开关选择均衡电路、开关电感均衡电路中任一种方式的均衡电路，但不限于上述均衡电路。其中所述电阻耗能均衡电路是采用电阻耗能法的均衡电路，开关电容均衡电路为采用开关电容法的均衡电路，双向DC-DC变流器均衡电路是采用双向DC-DC变流器法的均衡电路，多绕组变压器均衡电路是采用多绕组变压器均衡法的均衡电路，多模块开关选择均衡电路是采用多模块开关选择均衡法的均衡电路，开关电感均衡电路是采用开关电感法的均衡电路。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：（1）电池管理装置中的BMS本身不带均衡功能，可以大大降低成本，降低***复杂度，提高BMS的可靠性；（2）电池模块/电池箱预留一个集中的电池管理接口，当电池的不一致性超过一定限值时，利用外置的均衡装置来进行电池维护，从而可以有效提高电池的使用寿命和性能，解决成本、复杂度与电池性能之间不能统一的矛盾；（3）采用统一的外置均衡电路后，整个***只需要配置一套小型的均衡电路。
附图说明
图1是现有带均衡功能的BMS连接电路图。
图2是本发明电池基本单元均衡接口示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述，但本发明的实施方式并不限于此。
如图2所示，本电池管理装置包括电池模块/电池箱、采集线和不带均衡的BMS，所述电池模块/电池箱上开设有两个接口，分别为第一接口和第二接口，所述采集线通过第一接口采集电池模块/电池箱的信号传输至不带均衡的BMS，所述第二接口用于连接均衡线，第二接口为多针接口，将采集线与均衡线分离，BMS本身不带均衡功能，从而大大减小BMS成本和复杂度，均衡线通过一个多针接口预留一个均衡口，接口针数根据实际电池数确定。当电池需要均衡时，通过均衡口来进行维护，从而既可以实现均衡功能，也可以有效降低成本。
以上所述的本发明的实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神原则之内所作出的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (4)
1.一种储能***电池管理装置，其特征在于，包括电池模块/电池箱、采集线和不带均衡的BMS，所述电池模块/电池箱上开设有两个接口，分别为第一接口和第二接口，所述采集线通过第一接口采集电池模块/电池箱的信号传输至不带均衡的BMS，所述第二接口用于连接均衡线。
2.根据权利要求1所述的储能***电池管理装置，其特征在于，所述第二接口为多针接口。
3.根据权利要求1或2所述的储能***电池管理装置，其特征在于，所述储能***电池管理装置还包括外置均衡电路，所述外置均衡电路通过均衡线接电池模块/电池箱，所述均衡电路为两个或两个以上的电池单体。
4.根据权利要求3所述的储能***电池管理装置，其特征在于，所述均衡电路为电阻耗能均衡电路、开关电容均衡电路、双向DC-DC变流器均衡电路、多绕组变压器均衡电路、多模块开关选择均衡电路、开关电感均衡电路中任一种方式的均衡电路。
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