CN109245319A - 一种退役电池储能***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种退役电池储能***及方法,该***包括:电池***、电池管理***和双向DC/DC转换器。电池***由多组电池簇并联组成,电池簇由至少两组电池模组串联组成,电池模组包括多个串联的单体电池。每个电池模组与一个双向DC/DC转换器串接,并由与其相对应的电池管理***进行管理。在电池管理***采集到电池模组内的单体电池处于不均衡状态时,电池模组通过双向DC/DC转换器对不均衡电池进行充电或放电,以使电池模组内单体电池达到均衡。在电池管理***采集到电池簇内的电池模组处于不均衡状态时,电池簇内其余的电池模组通过双向DC/DC转换器对不均衡电池模组进行充电或放电,以使电池簇内的电池模组达到均衡。本发明能提高退役电池的回收利用率。
Description
技术领域
本发明涉及电力存储技术领域,尤其涉及一种退役电池储能***及方法。
背景技术
随着国家对智能电网大力提倡以及新能源的发展,储能***在微网储能、风光电场电能平滑、电网调节等方面的配置占比越来越大,应用效果比较符合应用预期。与此同时新能源汽车的退役电池数量将在近几年迎来第一个高峰期,经过分类筛选,退役电池大部分还具有比较大的有效利用空间。在一些常规应用场合,规模化的储能应用是承接市场退役电池的一种有效方式,可有效解决退役电池剩余价值再利用问题。一方面使退役电池能够像全新电池一样组建高容量、高功率的储能***,实现了退役电池的规模化应用,另一方面在提高清洁能源利用率,降低动力电池的应用成本的同时,促进了新能源的行业的推广与发展,完善了动力电池的价值链体系。
发明内容
本发明提供一种退役电池储能***及方法,解决现有退役动力电池的剩余价值再利用的问题,能促进新能源的行业发展,降低动力电池的应用成本,提高退役电池的回收利用率。
为实现以上目的,本发明提供以下技术方案:
一种退役电池储能***,包括:电池***、电池管理***和双向DC/DC转换器;
所述电池***由多组电池簇并联组成,所述电池簇由至少两组电池模组串联组成,所述电池模组包括多个串联的单体电池;
每个所述电池模组与一个所述双向DC/DC转换器串接,并由与其相对应的所述电池管理***进行管理;
在所述电池管理***采集到所述电池模组内的单体电池处于不均衡状态时,所述电池模组通过双向DC/DC转换器对不均衡电池进行充电或放电,以使所述电池模组内单体电池达到均衡;
在所述电池管理***采集到所述电池簇内的电池模组处于不均衡状态时,所述电池簇内其余的电池模组通过双向DC/DC转换器对不均衡电池模组进行充电或放电,以使所述电池簇内的电池模组达到均衡。
优选的,还包括:AC/DC转换器;
每个所述电池簇通过所述AC/DC转换器串接在高压交流母线上,在所述电池簇内的电池模组的需充电模组数量大于需放电模组数时,所述电池簇通过所述AC/DC转换器对需充电的电池模组进行充电,以使所述电池簇内的电池模组达到均衡。
优选的,还包括:控制开关;
所述控制开关用于设置在每个单体电池与双向DC/DC转换器之间,以控制单体电池与双向DC/DC转换器的电连接;
所述控制开关还用于设置在所述AC/DC转换器与高压交流母线之间,以控制所述电池簇与高压交流母线的电连接。
优选的,所述电池管理***分别与其连接的电池模组的各个单体电池相连;
所述电池管理***采集各个单体电池的单体电压,在所述单体电压与单体电池的平均电压的差值大于第一电压阈值时,所述电池管理***认为所述单体电压对应的单体电池处于不均衡状态。
优选的,所述电池管理***还用于采集各个电池模组的模组电压,在所述模组电压与电池簇内的模组平均电压的差值大于第二电压阈值时,则认为所述模组电压对应的电池模组处于不均衡状态。
优选的,所述单体电池包括:磷酸铁锂电池、铅酸电池和三元电池。
本发明还提供一种退役电池储能方法,包括:
将多个单体电池串联形成电池模组,并将至少两组电池模组串联形成电池簇,多组电池簇并联组成电池***;
将每个所述电池模组与一个所述双向DC/DC转换器串接,并由与其相对应的所述电池管理***进行管理;
如果所述电池管理***采集到所述电池模组内的单体电池处于不均衡状态,则所述电池模组通过双向DC/DC转换器对不均衡电池进行充电或放电,以使所述电池模组内单体电池达到均衡;
如果所述电池管理***采集到所述电池簇内的电池模组处于不均衡状态,则所述电池簇内其余的电池模组通过双向DC/DC转换器对不均衡电池模组进行充电或放电,以使所述电池簇内的电池模组达到均衡。
优选的,还包括:
将每个所述电池簇通过所述AC/DC转换器串接在高压交流母线上,如果所述电池簇内的电池模组的需充电模组数量大于需放电模组数,则所述电池簇通过所述AC/DC转换器对需充电的电池模组进行充电,以使所述电池簇内的电池模组达到均衡。
优选的,采集各个单体电池的单体电压,在所述单体电压与电池模组内的电池平均电压的差值大于第一电压阈值时,则认为所述单体电压对应的单体电池处于不均衡状态。
优选的,采集各个电池模组的模组电压,在所述模组电压与电池簇内的模组平均电压的差值大于第二电压阈值时,则认为所述模组电压对应的电池模组处于不均衡状态。
本发明提供一种退役电池储能***及方法,通过将单体电池串联形成电池模组,并将电池模组并联形成电池簇,在单体电池或电池模组处于不均衡状态时,单体电池或电池模组通过双向DC/DC转换器进行充电或放电,以实现均衡。解决现有退役动力电池的剩余价值再利用的问题,能促进新能源的行业发展,降低动力电池的应用成本,提高退役电池的回收利用率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的具体实施例,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1:是本发明提供的一种退役电池储能***示意图;
图2:是本发明提供的一种退役电池储能方法流程图。
附图标记
1DC/DC转换器
2AC/DC转换器
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例的方案,下面结合附图和实施方式对本发明实施例作进一步的详细说明。
针对当前新能源汽车的退役电池数量增大,存在能源利用和回收的问题。本发明提供一种退役电池储能***及方法,通过将单体电池串联形成电池模组,并将电池模组并联形成电池簇,在单体电池或电池模组处于不均衡状态时,单体电池或电池模组通过双向DC/DC转换器进行充电或放电,以实现均衡。解决现有退役动力电池的剩余价值再利用的问题,能促进新能源的行业发展,降低动力电池的应用成本。
如图1所示,一种退役电池储能***,包括:电池***、电池管理***和双向DC/DC转换器1。所述电池***由多组电池簇并联组成,所述电池簇由至少两组电池模组串联组成,所述电池模组包括多个串联的单体电池。每个所述电池模组与一个所述双向DC/DC转换器1串接,并由与其相对应的所述电池管理***进行管理。在所述电池管理***采集到所述电池模组内的单体电池处于不均衡状态时,所述电池模组通过双向DC/DC转换器1对不均衡电池进行充电或放电,以使所述电池模组内单体电池达到均衡。在所述电池管理***采集到所述电池簇内的电池模组处于不均衡状态时,所述电池簇内其余的电池模组通过双向DC/DC转换器1对不均衡电池模组进行充电或放电,以使所述电池簇内的电池模组达到均衡。
具体地,模组内部电池并联采用同种材料电池,即当其中一节采用磷酸铁锂电池时,与之并联的电池必须为磷酸铁锂电池,兼容性为内部单体电芯容量可不相同,如可在满足连接通用的前提下将30AH与40AH的磷酸铁锂电池并联使用。模组内部电池串联采用相同容量电池,即当串内一组电池容量为A,其它任一组电池包含m节电池,则m节电池容量和必须为A,误差不能超过±5%,兼容性为:串上电池可不同材料,如磷酸铁锂电池可与铅酸电池串在一起。电池簇内电池模组为串联方式,串联原则与电池模组内部电池串联类似,电池簇内电池模组标称容量必须相等,误差不能超过±5%,兼容性为电池模组电压可不同。储能***单元内电池簇为并联方式,并联原则与电池模组内部电池并联类似,电池簇标称电压必须相等。为方便储能***单元管理,电池簇标称容量须相等,误差控制在±5%内通过以上组合方式可以在达到使用要求的前提下在同一个高压直流电池***体系下兼容不同材料、不同容量电池,对退役电池具有广泛的适用性。为消除退役电池一致性问题带来的误差,采用两级开关阵列+两级变换主动均衡方式,在电池模组间及电池模组内对每节电池进行针对性均衡处理。电池模组内电池存在不均衡状况时,通过双向DC/DC转换器对不均衡电池进行充电或者放电,实现电池模组内电池的均衡目的。需要注意的是,双向DC/DC转换器用于单体电池间和电池模组间的直流电转换,实现充电或放电。能够解决退役电池的一致性问题,提高退役电池的使用能力,促进新能源的行业发展。
进一步,该***还包括:AC/DC转换器2。每个所述电池簇通过所述AC/DC转换器2串接在高压交流母线上,在所述电池簇内的电池模组的需充电模组数量大于需放电模组数时,所述电池簇通过所述AC/DC转换器2对需充电的电池模组进行充电,以使所述电池簇内的电池模组达到均衡。
具体地,在电池模组内的需充电模组数量等于需放电模组数量时,均衡能量可以采用电池模组间的充电或放电实现均衡,不需要通过外部交流电进行充电。当电池模组内的需充电模组数大于需放电模组数时,均衡能量部分需通过AC/DC转换器从外部交流母线获取。需注意的是AC/DC转换器能把高压交流电转换为电池所需要的直流电压。当需放电模块数大于需充电模块数时,可采用部分需放电模块对需充电模块进行充电,也可以采用全部的需放电模块对需充电模块进行充电。通过利用基于主动均衡管理体系的模块化储能***方案,一方面使退役电池能够像全新电池一样组建高容量、高功率的储能***,实现了退役电池的规模化应用,另一方面在提高清洁能源利用率,降低动力电池的应用成本。
更进一步,该***还包括:控制开关,所述控制开关用于设置在每个单体电池与双向DC/DC转换器之间,以控制单体电池与双向DC/DC转换器的电连接。所述控制开关还用于设置在所述AC/DC转换器与高压交流母线之间,以控制所述电池簇与高压交流母线的电连接。
所述电池管理***分别与其连接的电池模组的各个单体电池相连。所述电池管理***采集各个单体电池的单体电压,在所述单体电压与单体电池的平均电压的差值大于第一电压阈值时,所述电池管理***认为所述单体电压对应的单体电池处于不均衡状态。
进一步,所述电池管理***还用于采集各个电池模组的模组电压,在所述模组电压与电池簇内的模组平均电压的差值大于第二电压阈值时,则认为所述模组电压对应的电池模组处于不均衡状态。
在实际应用中,所述单体电池包括:磷酸铁锂电池、铅酸电池和三元电池。退役电池的筛选可通过测定退役电池的内阻,根据内阻/标称容量分布情况将电池分为重度老化电池、中度老化电池、轻度老化电池三级,重度老化电池定义为报废电池,中度老化电池,数量较少,暂不使用,轻度老化电池定义为梯次利用储能***可使用电池。具体定义为:内阻增加在50%范围内为轻度老化,内阻增加在50%-100%范围内为中度老化,内阻增加在100%以上为重度老化容量。在使用退役电池是常尽量使用同梯次电池,以减少均衡成本。
可见,本发明提供一种退役电池储能***,通过将单体电池串联形成电池模组,并将电池模组并联形成电池簇,在单体电池或电池模组处于不均衡状态时,单体电池或电池模组通过双向DC/DC转换器进行充电或放电,以实现均衡。解决现有退役动力电池的剩余价值再利用的问题,能促进新能源的行业发展,降低动力电池的应用成本。
如图2所示,本发明还提供一种退役电池储能方法,包括:
S1:将多个单体电池串联形成电池模组,并将至少两组电池模组串联形成电池簇,多组电池簇并联组成电池***;
S2:将每个所述电池模组与一个所述双向DC/DC转换器串接,并由与其相对应的所述电池管理***进行管理;
S3:如果所述电池管理***采集到所述电池模组内的单体电池处于不均衡状态,则所述电池模组通过双向DC/DC转换器对不均衡电池进行充电或放电,以使所述电池模组内单体电池达到均衡;
S4:如果所述电池管理***采集到所述电池簇内的电池模组处于不均衡状态,则所述电池簇内其余的电池模组通过双向DC/DC转换器对不均衡电池模组进行充电或放电,以使所述电池簇内的电池模组达到均衡。
该方法还包括:
S5:将每个所述电池簇通过所述AC/DC转换器串接在高压交流母线上,如果所述电池簇内的电池模组的需充电模组数量大于需放电模组数,则所述电池簇通过所述AC/DC转换器对需充电的电池模组进行充电,以使所述电池簇内的电池模组达到均衡。
进一步,采集各个单体电池的单体电压,在所述单体电压与电池模组内的电池平均电压的差值大于第一电压阈值时,则认为所述单体电压对应的单体电池处于不均衡状态。
更进一步,采集各个电池模组的模组电压,在所述模组电压与电池簇内的模组平均电压的差值大于第二电压阈值时,则认为所述模组电压对应的电池模组处于不均衡状态。
可见,本发明提供一种退役电池储能方法,通过将单体电池串联形成电池模组,并将电池模组并联形成电池簇,在单体电池或电池模组处于不均衡状态时,单体电池或电池模组通过双向DC/DC转换器进行充电或放电,以实现均衡。解决现有退役动力电池的剩余价值再利用的问题,能促进新能源的行业发展,降低动力电池的应用成本。
以上依据图示所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果,以上所述仅为本发明的较佳实施例,但本发明不以图面所示限定实施范围,凡是依照本发明的构想所作的改变,或修改为等同变化的等效实施例,仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时,均应在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种退役电池储能***,其特征在于,包括:电池***、电池管理***和双向DC/DC转换器;
所述电池***由多组电池簇并联组成,所述电池簇由至少两组电池模组串联组成,所述电池模组包括多个串联的单体电池;
每个所述电池模组与一个所述双向DC/DC转换器串接,并由与其相对应的所述电池管理***进行管理;
在所述电池管理***采集到所述电池模组内的单体电池处于不均衡状态时,所述电池模组通过双向DC/DC转换器对不均衡电池进行充电或放电,以使所述电池模组内单体电池达到均衡;
在所述电池管理***采集到所述电池簇内的电池模组处于不均衡状态时,所述电池簇内其余的电池模组通过双向DC/DC转换器对不均衡电池模组进行充电或放电,以使所述电池簇内的电池模组达到均衡。
2.根据权利要求1所述的退役电池储能***,其特征在于,还包括:AC/DC转换器;
每个所述电池簇通过所述AC/DC转换器串接在高压交流母线上,在所述电池簇内的电池模组的需充电模组数量大于需放电模组数时,所述电池簇通过所述AC/DC转换器对需充电的电池模组进行充电,以使所述电池簇内的电池模组达到均衡。
3.根据权利要求2所述的退役电池储能***,其特征在于,还包括:控制开关;
所述控制开关用于设置在每个单体电池与双向DC/DC转换器之间,以控制单体电池与双向DC/DC转换器的电连接;
所述控制开关还用于设置在所述AC/DC转换器与高压交流母线之间,以控制所述电池簇与高压交流母线的电连接。
4.根据权利要求3所述的退役电池储能***,其特征在于,所述电池管理***分别与其连接的电池模组的各个单体电池相连;
所述电池管理***采集各个单体电池的单体电压,在所述单体电压与单体电池的平均电压的差值大于第一电压阈值时,所述电池管理***认为所述单体电压对应的单体电池处于不均衡状态。
5.根据权利要求4所述的退役电池储能***,其特征在于,所述电池管理***还用于采集各个电池模组的模组电压,在所述模组电压与电池簇内的模组平均电压的差值大于第二电压阈值时,则认为所述模组电压对应的电池模组处于不均衡状态。
6.根据权利要求1至5任一项所述的退役电池储能***,其特征在于,所述单体电池包括:磷酸铁锂电池、铅酸电池和三元电池。
7.一种退役电池储能方法,其特征在于,包括:
将多个单体电池串联形成电池模组,并将至少两组电池模组串联形成电池簇,多组电池簇并联组成电池***;
将每个所述电池模组与一个所述双向DC/DC转换器串接,并由与其相对应的所述电池管理***进行管理;
如果所述电池管理***采集到所述电池模组内的单体电池处于不均衡状态,则所述电池模组通过双向DC/DC转换器对不均衡电池进行充电或放电,以使所述电池模组内单体电池达到均衡;
如果所述电池管理***采集到所述电池簇内的电池模组处于不均衡状态,则所述电池簇内其余的电池模组通过双向DC/DC转换器对不均衡电池模组进行充电或放电,以使所述电池簇内的电池模组达到均衡。
8.根据权利要求7所述的退役电池储能方法,其特征在于,还包括:
将每个所述电池簇通过所述AC/DC转换器串接在高压交流母线上,如果所述电池簇内的电池模组的需充电模组数量大于需放电模组数,则所述电池簇通过所述AC/DC转换器对需充电的电池模组进行充电,以使所述电池簇内的电池模组达到均衡。
9.根据权利要求8所述的退役电池储能方法,其特征在于,采集各个单体电池的单体电压,在所述单体电压与电池模组内的电池平均电压的差值大于第一电压阈值时,则认为所述单体电压对应的单体电池处于不均衡状态。
10.根据权利要求9所述的退役电池储能方法,其特征在于,采集各个电池模组的模组电压,在所述模组电压与电池簇内的模组平均电压的差值大于第二电压阈值时,则认为所述模组电压对应的电池模组处于不均衡状态。
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