全解耦储能系统及其均衡方法技术方案

本发明专利技术属于电化学储能领域，公开了一种全解耦储能系统及其均衡方法，每个储能单元均具有独立的均衡单元；所述均衡单元包括

【技术实现步骤摘要】
全解耦储能系统及其均衡方法


[0001]本专利技术属于电化学储能领域，具体涉及全解耦储能系统及其均衡方法
。

技术介绍

[0002]大规模电化学储能系统是由成千上万颗电芯串并联而成的
。
储能系统为了满足直流电压的输入范围，需要将电芯进行串联直至电压达到储能系统的输入直流电压的范围，我们将串联在一起的电芯成为电池簇
。
此外，为了满足储能系统的容量大小，需要将多个电池簇进行并联
。
通过这样串并联的方式，形成了一个满足额定容量的电化学储能系统
。
对于同一簇电池来说，由于它是串联的关系，其在充放电过程中，电流都是一样的
。
那么整簇电池的容量是受制于在那一簇当中容量最小的那颗电芯的限制
。
即当容量最小的那颗电芯充满或者放空时，整簇电池都需要退出运行，即我们说的木桶效应
。
为了克服木桶效应，现有技术一般只能将容量最小的那颗电芯切除，而不是将其利用起来提高总体容量
。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种全解耦储能系统，能够克服木桶效应，提高总体容量，提高均衡效率
。
[0004]本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种全解耦储能系统，包括若干储能单元，每个储能单元均具有独立的均衡单元；所述均衡单元包括
DC
‑
DC
升降压变换电路；所述
DC
‑
DC<br/>升降压变换电路包括电感
、
电容
、
二极管与开关管；电容与储能单元并联，电感并联在储能单元与电容之间，二极管串联在电感与电容之间，开关管串联在储能单元与电感之间；各个均衡单元的电容串联
。
[0005]进一步的，所述储能单元为电芯
、
模组或电池包
。
[0006]进一步的，所述均衡单元还包括均衡旁路开关与储能单元旁路开关；所述均衡旁路开关并联所述二极管
。
[0007]进一步的，所述均衡单元还包括储能单元旁路开关；所述储能单元旁路开关并联储能单元
。
[0008]进一步的，通过电池管理系统采集各个储能单元的电参数并上传至能量管理系统
。
[0009]本专利技术还提供一种全解耦储能系统的均衡控制方法，包括如下步骤：
[0010]能量管理系统根据各个储能单元的电参数计算一致性指标；
[0011]根据一致性指标判断是否需要进行均衡控制；
[0012]若否，则控制各个均衡旁路开关闭合；
[0013]若是，则找出
SOC
值最大的储能单元与
SOC
值最小的储能单元，同时对两者进行均衡控制
。
[0014]进一步的，当储能系统为充电状态时，均衡控制方式如下：
[0015]断开
SOC
值最大的储能单元与
SOC
值最小的储能单元的均衡旁路开关，使得
DC
‑
DC
升降压变换电路投入运行；
[0016]降低
SOC
值最大的储能单元的
DC
‑
DC
升降压变换电路的开关管的占空比，降低
SOC
值最大的储能单元的充电电压；
[0017]提高
SOC
值最小的储能单元的
DC
‑
DC
升降压变换电路的开关管的占空比，提高
SOC
值最小的储能单元的充电电压
。
[0018]进一步的，当储能系统为放电状态时，均衡控制方式如下：
[0019]断开
SOC
值最大的储能单元与
SOC
值最小的储能单元的均衡旁路开关，使得
DC
‑
DC
升降压变换电路投入运行；
[0020]提高
SOC
值最大的储能单元的
DC
‑
DC
升降压变换电路的开关管的占空比，提高
SOC
值最大的储能单元的放电电压；
[0021]降低
SOC
值最小的储能单元的
DC
‑
DC
升降压变换电路的开关管的占空比，降低
SOC
值最小的储能单元的放电电压
。
[0022]进一步的，当能量管理系统根据电参数发现故障储能单元时，则控制相应的储能单元旁路开关闭合以切除故障储能单元
。
[0023]进一步的，采用各个储能单元的电参数的标准差或者电参数的极差作为一致性指标；所述极差是指最大电参数与最小电参数之间的差值；电参数选用
SOC、
电压或者内阻
。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：
[0025]1、
本专利技术的每个储能单元均具有独立的
DC
‑
DC
升降压变换电路，可独立进行调控，而不影响其他储能单元，储能单元之间能完全解耦，同时，通过
DC
‑
DC
升降压变换电路调节引起木桶效应的储能单元的电压就能进行均衡，而不必将其切除，能够提高总体容量
。
[0026]2、
由于本专利技术的储能系统中的各个储能单元完全解耦，本专利技术能够同时调节
SOC
值最大的储能单元与
SOC
值最小的储能单元，这种双向均衡的方式极大提高了均衡效率，能更快的达到均衡
。
[0027]3、
均衡单元具有4种工作模式：旁路工作模式
、BUCK
工作模式
(
降压
)、BOOST
工作模式
(
升压
)
和直通工作模式，能够根据储能单元或储能系统的状态灵活切换不同工作模式
。
附图说明
[0028]图1为具体实施方式中电化学储能系统的电路原理图；
[0029]图2电化学储能系统的通讯链路图；
[0030]图3为充电过程的均衡控制流程图；
[0031]图4为放电过程的均衡控制流程图
。
具体实施方式
[0032]下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述：
[0033]参考图1与图2所示，一种全解耦储能系统，包括若干储能单元，每个储能单元均具有独立的均衡单元；所述均衡单元包括
DC
‑
DC
升降压变换电路；所述
DC
‑
DC
升降压变换电路包括电感
、
电容
、
二极管与开关管；电容与储能单元并联，电感并联在储能单元与电容之间，二极管串联在电感与电容之间，开关管串联在储能单元与电感之间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种全解耦储能系统，其特征在于，包括若干储能单元，每个储能单元均具有独立的均衡单元；所述均衡单元包括
DC
‑
DC
升降压变换电路；所述
DC
‑
DC
升降压变换电路包括电感
、
电容
、
二极管与开关管；电容与储能单元并联，电感并联在储能单元与电容之间，二极管串联在电感与电容之间，开关管串联在储能单元与电感之间；各个均衡单元的电容串联
。2.
根据权利要求1所述的全解耦储能系统，其特征在于，所述储能单元为电芯
、
模组或电池包
。3.
根据权利要求2所述的全解耦储能系统，其特征在于，所述均衡单元还包括均衡旁路开关与储能单元旁路开关；所述均衡旁路开关并联所述二极管
。4.
根据权利要求3所述的全解耦储能系统，其特征在于，所述均衡单元还包括储能单元旁路开关；所述储能单元旁路开关并联储能单元
。5.
根据权利要求4所述的全解耦储能系统，其特征在于，通过电池管理系统采集各个储能单元的电参数并上传至能量管理系统
。6.
一种如权利要求5所述的全解耦储能系统的均衡控制方法，其特征在于，包括如下步骤：能量管理系统根据各个储能单元的电参数计算一致性指标；根据一致性指标判断是否需要进行均衡控制；若否，则控制各个均衡旁路开关闭合；若是，则找出
SOC
值最大的储能单元与
SOC
值最小的储能单元，同时对两者进行均衡控制
。7.
根据权利要求6所述的均衡控制方法，其特征在于，当储能系统为充电状态时，均衡控制方式如下：断开
SOC
值最大的储能单元与
SOC
值最小的储能单元的均衡旁路开关，使得
DC

【专利技术属性】
技术研发人员：沈聪，
申请(专利权)人：北京天启鸿源新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：