CN108183521A - 备用电池保存***、方法及储能*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种备用电池保存***、方法及储能***。所述***用于对备用电池模组持续进行循环充放电，包括：备用电池模组；及电池充放电控制模块，用于连接外置电源并连接所述备用电池模组，对备用电池模组进行循环充放电，包括：对备用电池模组进行放电，当放电至满足预设的放电停止条件时，停止放电并通过外置电源对所述备用电池模组进行充电，当充电至满足预设的充电停止条件时，停止充电并对备用电池模组进行放电；放电停止条件为避免备用电池模组因电量过低而损坏的条件。本发明通过备用电池保存***对备用电池模组缓慢地进行循环充放电，保证了备用电池模组能够长时间备用，储能***中的电池模组出现问题时能够方便地进行替换。

Description

备用电池保存***、方法及储能***
技术领域
本发明涉及电池领域，特别是涉及一种备用电池保存***，还涉及一种备用电池保存方法和一种储能***。
背景技术
储能***是由多个电池簇汇流组成，而电池簇是由多个电池模组组成，一般一个箱式储能***有几十上百个电池模组。储能***设计寿命往往是10年、15年或者更久，在储能***实际运行中，常会出现电池模组损坏、需要更换的情况，这就需要在设计时给储能***准备备用电池模组。
一种传统的方案是简单地将备用电池放在所在项目的储能***中。但电池在存放时，在没充电的情况下电池有一个自放电的过程。当电池长期不充电，电池的电就会放空，直到远低于电池的平台电压，这样备用的电池可能会先于运行中的电池损坏，达不到长期备用的效果。同时在仓库中存放备用电池会使成本增加，而且现场出现需要更换电池模组的情况时，运费较高同时运输时间长。
另一种方案是需要更换时直接购买厂家的电池模组。但是实际使用中，电芯更新换代快，模组结构设计也更新换代快，这就导致需要更换电池模组的时候找不到和原模组在电芯参数以及结构设计上完全匹配的电池模组，使客户损失更大。
发明内容
基于此，有必要针对现有的备用的电池容易因自放电损坏的问题，提供一种备用电池保存***、方法及储能***。
一种备用电池保存***，所述***用于对备用电池模组持续进行循环充放电，包括：所述备用电池模组；及电池充放电控制模块，用于连接外置电源并连接所述备用电池模组，对所述备用电池模组进行循环充放电，包括：对备用电池模组进行放电，当放电至满足预设的放电停止条件时，停止放电并通过所述外置电源对所述备用电池模组进行充电，当充电至满足预设的充电停止条件时，停止充电并对备用电池模组进行放电；所述放电停止条件为避免所述备用电池模组因电量过低而损坏的条件。
在其中一个实施例中，所述电池充放电控制模块包括：不间断电源，用于连接外置电源并连接所述备用电池模组；及处理器，连接所述备用电池模组和所述不间断电源，用于根据所述放电停止条件和充电停止条件对所述不间断电源进行循环充放电控制。
在其中一个实施例中，还包括电池管理单元，连接所述备用电池模组和处理器，用于采集所述备用电池模组的电池参数。
在其中一个实施例中，所述放电停止条件为所述备用电池模组的电池电量低于放电停止电量，所述充电停止条件为将所述备用电池模组充满，所述电池参数包括电池电量，所述处理器通过所述电池管理单元获取所述电池电量。
在其中一个实施例中，还包括：负载，与所述不间断电源连接；及开关，跟至少一部分负载串联；所述处理器用于控制所述开关的开闭以调整所述备用电池模组的放电速度。
一种储能***，包括储能***主体，所述储能***主体包括多个电池模组，还包括前述的备用电池保存***，所述备用电池保存***的备用电池模组与所述储能***主体的电池模组为相同的电池模组。
一种备用电池保存方法，包括：对备用电池模组进行放电；当所述备用电池模组放电至满足预设的放电停止条件时，停止放电并通过外置电源对所述备用电池模组进行充电；所述放电停止条件为避免所述备用电池模组因电量过低而损坏的条件；当所述备用电池模组充电至满足预设的充电停止条件时，停止充电并返回所述对备用电池模组进行放电的步骤，以反复进行循环充放电；及在获知主***的电池模组故障时使用备用电池模组替换所述故障的电池模组。
在其中一个实施例中，所述放电停止条件为所述备用电池模组的电池电量低于放电停止电量，所述充电停止条件为所述备用电池模组的电池电量高于充电停止电量。
在其中一个实施例中，所述放电停止电量为电池容量的10％，所述充电停止条件为将所述电池模组充满。
在其中一个实施例中，所述备用电池模组充满后，所述方法还包括对所述备用电池模组浮充预设时长，再停止充电并返回所述对备用电池模组进行放电的步骤。
上述备用电池保存***，通过备用电池保存***对备用电池模组缓慢地进行循环充放电，当电池放电至放电停止条件时切换为充电，保证了备用电池模组能够长时间备用，***主体(例如储能***)中的电池模组出现问题时能够方便地进行替换，免除了***主体的电池模组故障更换耽误的时间和损失的利益。
附图说明
图1是一实施例中备用电池保存***的框图；
图2是另一实施例中备用电池保存***的框图；
图3是再一实施例中备用电池保存***的框图；
图4是一实施例中一种备用电池保存方法的流程图。
具体实施方式
中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“竖直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
图1是一实施例中备用电池保存***的框图。备用电池保存***用于对备用电池模组持续缓慢地进行循环充放电，包括电池充放电模块20和备用电池模组30。电池充放电控制模块20连接外置电源10和备用电池模组30，对备用电池模组30进行循环充放电。循环充放电的流程包括：对备用电池模组30进行放电，当放电至满足预设的放电停止条件时，停止放电并通过外置电源10对备用电池模组30进行充电，当充电至满足预设的充电停止条件时，停止充电并对备用电池模组30进行放电。我们知道电池放电至电量过低时容易损坏，因此预设的放电停止条件为避免备用电池模组30因电量过低而损坏的条件。
上述备用电池保存***，通过备用电池保存***对备用电池模组30缓慢地进行循环充放电，当电池放电至放电停止条件时切换为充电，保证了备用电池模组30能够长时间备用，***主体(例如储能***)中的电池模组出现问题时能够方便地进行替换，免除了***主体的电池模组故障更换耽误的时间和损失的利益。
在一个实施例中，外置电源10为交流220V的市电。使用市电作为电源最为方便，在其他实施例中可以采用380V的工业用电、发电机、蓄电池等作为外置电源。
在一个实施例中，电池充放电控制模块20包括不间断电源(UPS)和处理器。参见图2，在该实施例中，UPS 22连接外置电源10和备用电池模组30，可以满足备用电池模组30的电量适用范围。
在图2所示实施例中，备用电池保存***还包括电池管理单元40，其连接备用电池模组30和处理器24，用于采集备用电池模组30的电池参数，例如电池的温度、电压、电量等。电池管理单元40可以直接使用本领域习知的BMS(电池管理***)，也可以由厂家自行研发制造能够实现相应功能的电池管理单元40。
处理器24连接电池管理单元40和UPS 22，用于根据放电停止条件和充电停止条件对UPS 22进行循环充放电控制，即处理器24在UPS 22将备用电池模组30放电至满足放电停止条件时，将UPS 22切换为通过外置电源10对备用电池模组30进行充电的模式；在UPS 22将备用电池模组30充电至满足充电停止条件时，将UPS 22切换为电池模式，对备用电池模组30放电。
在一个实施例中，备用电池模组30的数量为多个，这样才能较好地满足***主体的电池备用需求。
在备用电池保存***包括多个备用电池模组30的实施例中，可以为每个备用电池模组30均配备一个电池管理单元40。即每个备用电池模组30连接一个电池管理单元40，各电池管理单元40再连接至处理器24，电池管理单元40还用于对各备用电池模组30进行主动的电量均衡处理。处理器24可以根据电池管理单元40采集到的电池参数判定充电/放电时备用电池模组30是否达到充电停止条件/放电停止条件。
图3是再一实施例中备用电池保存***的框图，以下重点介绍其与图2所示实施例的不同之处。在该实施例中，备用电池保存***还包括开关QF1和开关QF2，在一个实施例中，这两个开关可以采用空气开关。在一个实施例中，可以通过处理器24控制开关QF1和开关QF2的开闭，例如在图3所示实施例中，处理器24通过触点C1、C2、l2、l4控制开关QF1的开闭。
在图3所示实施例中，包括N个备用电池模组30，以及相应的N个电池管理单元40(BMU 1～BMU N)。
在一个实施例中，UPS 22是通过负载对备用电池模组30进行放电。由于处理器24、电池管理单元40等本身就需要持续消耗电能，因此在一些实施例中可以直接使用电池充放电模块作为负载。在图3所示实施例中，负载包括负载52、负载54和负载56，其中负载56与开关QF2串联，从而可以通过开关QF2的开闭来控制备用电池模组30的放电速度。
在图3所示实施例中，UPS 22还可以作为处理器24、电池管理单元40等***的主要控制器件的应急电源，UPS 22接地(PE)。使用UPS对备用电池模组30进行充放电控制，在停电(市电停电)的情况下可以获得更长的应急时间。在一个实施例中，处理器24还可以在必要的时候将UPS 22切换为旁路模式。
在一个实施例中，放电停止条件为电池电量低于电池容量的10％，充电停止条件为将备用电池模组30充满。在其他实施例中，放电停止条件也可以采用电池的电压作为阈值，或采用放电时长恒定的模式。
在一个实施例中，备用电池模组30充电充满后需要再进行一段时间的浮充，再开始放电。浮充的时长可以设定为一个经验值。即整个充放电循环为：UPS 22处于电池模式，控制各备用电池模组30通过负载进行放电——放电至电池电量仅剩10％时，处理器24将UPS 22切换为市电模式，通过市电对各备用电池模组30进行充电——备用电池模组30充满后进行一段时间的浮充——处理器24将UPS 22切换为电池模式，对各备用电池模组30通过负载放电。在备用电池保存***开始工作后，放电步骤以及一次充放电循环的时长一般不进行计算、也不进行手动控制，因此在设计备用电池保存***时，可以通过调节备用电池模组30的数量、负载的功耗、充电电流的大小等调节一次充放电循环的时长。可以理解的，一次充放电循环间隔时长如过短也会对备用电池模组30的寿命造成不利影响。在一个实施例中，将一次充放电循环间隔时长控制为1个月或若干个月。
在图3所示的实施例中，处理器24与UPS 22之间是通过RS232接口进行通讯，处理器24与电池管理单元40之间是通过CAN总线进行通讯。
本发明还提供一种储能***，包括储能***主体和上述任一实施例的备用电池保存***。储能***主体包括多个电池模组，备用电池保存***的备用电池模组与储能***主体的电池模组为相同的电池模组，这样在储能***主体的电池模组出现故障时，可以将备用电池保存***的备用电池模组拆下以替换故障的电池模组。
在一个实施例中，储能***的电池模组和备用电池保存***的备用电池模组均为锂电池模组。
本发明还提供一种备用电池保存方法，包括下列步骤：
S110，对备用电池模组进行放电。
在一个实施例中，备用电池保存方法可以使用上述任一实施例的备用电池保存***进行备用电池模组的保存，故本步骤中可以是使用电池充放电控制模块对备用电池模组进行放电。
S120，当放电至满足放电停止条件时，停止放电并通过外置电源对备用电池模组进行充电。
在本实施例中，当备用电池模组放电至满足预设的放电停止条件时，停止放电并通过外置电源对备用电池模组进行充电。放电停止条件为避免备用电池模组因电量过低而损坏的条件。
在一个实施例中，放电停止条件为电池电量低于电池容量的10％，充电停止条件为将备用电池模组30充满。在其他实施例中，放电停止条件也可以采用电池的电压作为阈值(即备用电池模组的电压低于预设的阈值时停止放电)，或采用放电时长恒定的模式(即放电时长达到预设的阈值时停止放电)。
S130，当备用电池模组充电至满足充电停止条件时，停止充电。
当备用电池模组充电至满足预设的充电停止条件时，停止充电并返回步骤S110，以反复进行循环充放电。在一个实施例中，充电停止条件为备用电池模组充满。
在使用上述备用电池保存方法的过程中，一旦***主体(例如储能***)中的电池模组出现问题，就应该使用备用电池模组替换故障的电池模组。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种备用电池保存***，其特征在于，所述***用于对备用电池模组持续进行循环充放电，包括：
所述备用电池模组；及
电池充放电控制模块，用于连接外置电源并连接所述备用电池模组，对所述备用电池模组进行循环充放电，包括：对备用电池模组进行放电，当放电至满足预设的放电停止条件时，停止放电并通过所述外置电源对所述备用电池模组进行充电，当充电至满足预设的充电停止条件时，停止充电并对备用电池模组进行放电；所述放电停止条件为避免所述备用电池模组因电量过低而损坏的条件。
2.根据权利要求1所述的备用电池保存***，其特征在于，所述电池充放电控制模块包括：
不间断电源，用于连接外置电源并连接所述备用电池模组；及
处理器，连接所述备用电池模组和所述不间断电源，用于根据所述放电停止条件和充电停止条件对所述不间断电源进行循环充放电控制。
3.根据权利要求2所述的备用电池保存***，其特征在于，还包括电池管理单元，连接所述备用电池模组和处理器，用于采集所述备用电池模组的电池参数。
4.根据权利要求3所述的备用电池保存***，其特征在于，所述放电停止条件为所述备用电池模组的电池电量低于放电停止电量，所述充电停止条件为将所述备用电池模组充满，所述电池参数包括电池电量，所述处理器通过所述电池管理单元获取所述电池电量。
5.根据权利要求2所述的备用电池保存***，其特征在于，还包括：
负载，与所述不间断电源连接；及
开关，跟至少一部分负载串联；所述处理器用于控制所述开关的开闭以调整所述备用电池模组的放电速度。
6.一种备用电池保存方法，包括：
对备用电池模组进行放电；
当所述备用电池模组放电至满足预设的放电停止条件时，停止放电并通过外置电源对所述备用电池模组进行充电；所述放电停止条件为避免所述备用电池模组因电量过低而损坏的条件；
当所述备用电池模组充电至满足预设的充电停止条件时，停止充电并返回所述对备用电池模组进行放电的步骤，以反复进行循环充放电；及
在获知主***的电池模组故障时使用备用电池模组替换所述故障的电池模组。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述放电停止条件为所述备用电池模组的电池电量低于放电停止电量。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述放电停止电量为电池容量的10％，所述充电停止条件为将所述备用电池模组充满。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述备用电池模组充满后，所述方法还包括对所述备用电池模组浮充预设时长，再停止充电并返回所述对备用电池模组进行放电的步骤。
10.一种储能***，包括储能***主体，所述储能***主体包括多个电池模组，其特征在于，还包括如权利要求1-5中任一项所述的备用电池保存***，所述备用电池保存***的备用电池模组与所述储能***主体的电池模组为相同的电池模组。
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