CN107947256A - 一种储能系统及储能系统控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种储能系统及储能系统的控制方法，其中，储能系统包含依次串联的多个储能单元，各个储能单元依次串联后连接于电能应用系统。每个储能单元包括双向DC/DC变换器、电池管理单元和电池组；储能单元放电时，电池组的输出电压经过双向DC/DC变换器升压后提供给电能应用系统，升压后的电压满足储能系统的电压要求，从而，降低了对电池组的电压要求，在相同储能容量下减少了串联电芯的数量，降低了储能系统的复杂度。储能系统中串联的储能单元数量由储能系统容量和储能单元容量决定，此数量一般而言不大于储能系统电压与储能单元电池组端电压的比值，使得储能单元工作在充电模式时，其内部的双向DC/DC变换器工作在是降压模式。
Description
技术领域
本发明属于电池储能技术领域，尤其涉及一种储能系统及储能系统控制方法。
背景技术
储能系统用于储存能量，电池储能系统就是利用电池储存电能。如图1所示，传统的电池储能系统主要包括：电池包、电池管理单元和电池充放电系统；传统的储能系统中所有的电芯串联构成一个电池包；电池管理单元用于电量均衡、热管理、电芯状态检测及控制等。
储能系统的电压高低和容量大小主要由电池包中串联的电芯个数决定，而单节电芯的电压较低，例如，汞酸电池一般是2V，锂电池一般是3V(例如，3.2V、3.6V)，因此，储能系统的电池包一般需要多个(通常是十几个甚至几十个)电芯串联而成。储能系统需要串联的电芯数量越多，控制越复杂，且每个电芯个体对储能系统的影响程度会成倍增加。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种储能系统及储能系统控制方法，降低相同容量的储能系统所需要的直接串联电芯数量，从而降低储能系统的控制复杂程度。其技术方案如下：
第一方面，本申请提供一种储能系统，包括：依次串联的多个储能单元，每个储能单元包括双向DC/DC变换器、电池管理单元和电池组。该双向DC/DC变换器包括低压接线端、高压接线端和通信端，该双向DC/DC变换器通过通信端与电池管理单元电连接，通过低压接线端连接电池组，高压接线端作为所述储能单元的正接线端和负接线端。电池管理单元用于监测电池组的状态得到电池组状态，并根据该电池组状态对电池组进行热管理、电量均衡和电芯状态检测及控制。双向DC/DC变换器用于当储能系统处于放电模式时，切换至升压模式，将电池组的输出电压升压后传输至电能应用系统；以及，当储能系统处于充电模式时，切换至降压模式，将电能应用系统输出的电压降压后传输至电池组。此种储能系统，当储能单元放电时，电池组的输出电压经过双向DC/DC变换器升压后提供给电能应用系统，升压后的电压满足储能系统的电压要求，从而，降低了对电池组的电压要求，在相同储能容量下减少了串联电芯的数量，降低了储能系统的复杂度。
在第一方面的一种可能的实现方式中，该储能系统还包括：连接在每个储能单元的正接线端和负接线端之间的旁路开关，该旁路开关的控制端与电池管理单元电连接。上述电池管理单元还用于当检测到电池组的状态异常时，控制旁路开关导通；当检测到电池组状态正常时，控制所述旁路开关断开。利用该储能系统，能够通过旁路开关将状态异常的储能单元从储能系统中断开，同时保证其它储能单元能够正常接入储能系统。
在第一方面的另一种可能的实现方式中，该双向DC/DC变换器包括升降压变换电路和控制器；该控制器的输入端通过通信线连接电池管理单元，该控制器的输出端连接升降压变换电路内的开关管。该控制器用于根据电能应用系统的工作模式控制升降压变换电路内的开关管的状态，以及，根据电池管理单元的监测结果控制传输功率及传输电压。
在第一方面的又一种可能的实现方式中，多个所述储能单元所包含的双向DC/DC变换器中包括一个主DC/DC变换器和至少一个从DC/DC变换器，其中，该主DC/DC变换器与电能应用系统通过通信线电连接。主DC/DC变换器内的控制器用于检测电能应用系统的电能需求，根据电能应用系统的电能需求控制各个储能单元切换至相应的工作模式，该工作模式包括充电模式和放电模式。当检测到电能应用系统需要储能系统提供电能时，控制主DC/DC变换器及各个从DC/DC变换器切换至升压模式，主DC/DC变换器和各个从DC/DC变换器分别通知自身所在储能单元内的电池管理单元，以使该电池管理单元控制相应的电池组进行放电。当电能应用系统需要向储能系统供电时，控制主DC/DC变换器及各个从DC/DC变换器切换至降压模式，主DC/DC变换器和各个从DC/DC变换器分别通知自身所在储能单元内的电池管理单元，以使电池管理单元控制相应的电池组进行充电。
在第一方面的又一种可能的实现方式中，多个储能单元所包含的电池管理单元中包括一个主电池管理单元和至少一个从电池管理单元，其中，主电池管理单元与所述电能应用系统通过通信线电连接；主电池管理单元用于检测电能应用系统的电能需求，根据电能应用系统的电能需求控制各个储能单元切换至相应的工作模式，工作模式包括充电模式和放电模式。当检测到电能应用系统需要储能系统提供电能时，控制主电池管理单元及各个从电池管理单元切换至放电模式，主电池管理单元和各个从电池管理单元分别通知自身所在储能单元内的双向DC/DC变换器，以使双向DC/DC变换器切换至升压模式。当电能应用系统需要向储能系统供电时，控制主电池管理单元及各个从电池管理单元切换至充电模式，主电池管理单元和各个从电池管理单元分别通知自身所在储能单元内的双向DC/DC变换器，以使双向DC/DC变换器切换至降压模式。
在第一方面的再一种可能的实现方式中，升降压变换电路为非隔离型Buck电路或隔离型Buck电路。
在第一方面的另一种可能的实现方式中，双向DC/DC变换器还用于根据当前储能单元内电池组的荷电状态调整输出端的电压，以及，与储能系统中的其它双向DC/DC变换器进行通信，以使该储能系统工作在稳定状态。
第二方面，本申请提供了一种储能系统的控制方法，其中，储能系统包括多个依次串联的储能单元，该储能单元包括双向DC/DC变换器、电池管理单元和电池组。该双向DC/DC变换器包括高压端连接电能应用系统，低压端连接所述电池组；该电池管理单元的检测端连接电池组，通信端连接双向DC/DC变换器；该方法应用于所述双向DC/DC变换器，包括：确定当前双向DC/DC变换器的目标工作模式，该目标工作模式包括升压模式或降压模式；控制该当前双向DC/DC变换器工作在目标工作模式；获取当前电池组的状态，以及，获取当前储能系统中除该当前双向DC/DC变换器之外的其它双向DC/DC变换器的状态，确定该当前双向DC/DC变换器的输出电压；该当前电池组的状态由所述当前双向DC/DC变换器获得。
在第二方面的一种可能的实现方式中，确定当前双向DC/DC变换器的目标工作模式包括：检测电能应用系统的电能需求；当电能应用系统需要供电时，确定当前双向DC/DC变换器的目标工作模式是升压模式；当电能应用系统需要放电时，确定当前双向DC/DC变换器的目标工作模式是降压模式。
在第二方面的另一种可能的实现方式中，确定当前双向DC/DC变换器的目标工作模式包括：获取当前储能单元的工作模式，根据该当前储能单元的工作模式确定当前双向DC/DC变换器的目标工作模式。当该当前储能单元处于放电模式时，确定该当前双向DC/DC变换器的目标工作模式是升压模式；当该当前储能单元处于充电模式时，确定当前双向DC/DC变换器的目标工作模式是降压模式。其中，当前储能单元的工作模式由当前电池管理单元检测所述电能应用系统的情况确定。
本申请实施例提供的储能系统，包含依次串联的多个储能单元，各个储能单元依次串联形成的串联电路连接电能应用系统，并根据电能应用系统的状态切换工作模式，工作模式包括充电模式和放电模式。其中，每个储能单元包括双向DC/DC变换器、电池管理单元和电池组；储能单元工作在放电模式时，电池组的输出电压经过双向DC/DC变换器升压后提供给电能应用系统，升压后的电压满足储能系统的电压要求，从而，降低了对电池组的电压要求，在相同储能容量下减少了串联电芯的数量，降低了储能系统的复杂度。同时，储能单元储能时，电能应用系统提供的电能经过多个串联双向DC/DC变换器降压后对电池组进行智能充电。储能系统中串联的储能单元数量由储能系统容量和储能单元容量决定，此数量一般而言不大于储能系统电压与储能单元电池组端电压的比值，使得储能单元工作在充电模式时，其内部的双向DC/DC变换器工作在是降压模式。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是传统的电池储能系统的结构示意图；
图2是本申请实施例一种储能系统的结构示意图；
图3是本申请实施例一种双向DC/DC变换器的原理示意图；
图4是本申请实施例另一种储能系统的结构示意图；
图5是本申请实施例一种储能系统的控制方法的流程图。
具体实施方式
本申请提供一种储能系统，增加双向DC/DC变换器，并将电池管理单元、电池组和双向DC/DC变换器封装成储能单元，一个储能系统包含多个储能单元，各个储能单元之间相互串联后与电能应用系统电连接。当储能系统放电时，双向DC/DC变换器将电池组输出的电能升压后提供给电能应用系统，升压后的电压满足储能系统的电压要求，因此，降低了电池组的电压要求，减少了电池组内电芯的数量，降低了储能系统的控制复杂度。而且，储能系统可以由多个储能单元串联得到，因此，更改储能系统的容量更灵活。解决了现有的储能系统中所有的电芯串联构成一个电池包，而电芯电压较低，一般是2V或3V，对于储能系统而言，电芯数量越多，储能系统的控制越复杂，单节电芯的短板对整系统的影响越大的技术问题；而且，传统储能系统的容量受限于电芯规格，不能灵活满足应用需求。
请参见图2，示出了本申请实施例一种储能系统的框图。本申请提供的储能系统可以应用于户用光伏发电系统中的用户端储能，此种应用场景中，电能应用系统200是光伏逆变器系统。或者，本申请的储能系统用于电动机车的储能，此种应用场景下，电能应用系统200是电动机车系统。
如图2所示，该储能系统包括至少两个储能单元100，各个储能单元100相互串联后连接电能应用系统200。
储能单元100包括正接线端和负接线端，各个储能单元100的正接线端和负接电线端顺次连接形成串联电路。即，第一个储能单元的负接线端连接第二个储能单元的正接线端，第二个储能单元的负接线端连接第三个储能单元的正接线端，依次类推形成串联电路；其中，第一储能单元的正接线端是串联电路的正接线端，串联电路中最后一个储能单元的负接线端是串联电路的负接线端。该串联电路的正接线端和负接线端与电能应用系统200连接，实现电能存储(即，充电)与使用(即，放电)。
其中，串联的储能单元的数量由储能系统容量和储能单元容量决定，储能单元的数量通常不大于储能系统电压与储能单元内电池组端电压的比值，这样，使得储能单元工作在充电模式时，其内部的双向DC/DC变换器工作在降压模式。
如图2所示，各个储能单元100均包括双向DC/DC变换器110、电池管理单元120和电池组130。
在本申请一种可能的实现方式中，电池组130可以是由多个电芯串联得到；电池管理单元120可以采用分布式电池管理单元(battery management unit，BMU)。
双向DC/DC变换器110的低压侧连接电池组130，高压侧用于连接电能应用系统200，同时，双向DC/DC变换器110通过通信线与电池管理单元120电连接，该通信线可以是控制器局域网络(controller area network，CAN)总线、RS485总线、RS232总线。
双向DC/DC变换器的作用是对直流电压进行变换，即，对直流电压进行升压或降压处理。其中，双向DC/DC变换器的额定升压比/额定降压比由电能应用系统200的系统电压V1(即，额定工作电压)和该储能系统中全部储能单元内各个电池组的端电压之和V2决定。即，双向DC/DC变换器的额定升压比(额定降压比)＝电能应用系统的系统电压/电池组电压。例如，每个储能单元中电池组的端电压为2V，一共有6个储能单元，即，各个储能单元中的电池组的端电压之和为12V；电能应用系统的系统电压为24V，则双向DC/DC变换器的额定升压比(额定降压比)等于2。
在本申请一种可能的实现方式中，双向DC/DC变换器包括升降压变换电路和控制器。其中，升降压变换电路可以采用非隔离型电路，或者，隔离型电路。例如，非隔离型Buck电路和隔离型Buck电路。
如图3所示，采用非隔离型Buck电路实现的双向DC/DC变换器的原理示意图，非隔离型Buck电路包括电容C1、C2、电感L和开关管S1、S2。
双向DC/DC变换器中的控制器用于控制Buck电路中的开关管S1和S2的导通或关断状态，以实现双向DC/DC变换器的升压/降压模式切换，以及，控制升压/降压幅度；此外，双向DC/DC变换器中的控制器还用于与自身所在储能单元中的电池管理单元120进行通信。
电池管理单元120与电池组电连接，用于检测电池组的外特性参数(例如，电压、电流、温度等)。采用适当的算法实现电池内部状态(例如，容量和荷电状态)的估算和监控，然后根据电池组的状态进行热管理、电量均衡、电芯状态检测及控制等。
其中，热管理是指电池管理单元120检测电池组的温度，并根据该温度控制加热器或冷却系统工作。例如，冬季温度太低时需要启动加热器；又如，夏季温度较高时需要启动冷却系统)。电量均衡是将电池组内各个电芯的电量均衡，包括主动均衡方式和被动均衡方式；充放电管理用于防止电池组内的电芯过充电、过放电、电流超过允许值等。
各个储能单元100之间能够进行通信，例如，各个储能单元100中的电池管理单元120可以通过CAN通信方式进行通信。
在本申请一种可能的实现方式中，各个储能单元通过其内部的双向DC/DC变换器实现通信。各个储能单元的双向DC/DC变换器包含一个主双向DC/DC变换器和至少一个从双向DC/DC变换器，主、从双向DC/DC变换器之间进行通信。
在本申请另一种可能的实现方式中，各个储能单元通过其内部的电池管理单元实现相互通信，多个电池管理单元中包含一个主电池管理单元和至少一个从电池管理单元，主、从电池管理单元之间可以通过CAN总线进行通信。
下面将详细介绍储能系统的工作过程：
(1)充电过程
当储能单元检测到电能应用系统内有多余电能时，将储能单元切换至充电模式。在充电模式下，双向DC/DC变换器的高压侧为输入端，低压侧为输出端。电能应用系统输出电能经过双向DC/DC变换器进行降压后传输至电池组，实现对电池组充电。
在对电池组充电的过程中，各个电池管理单元根据自身管理电池组的状态情况进行热管理、电量均衡和充电管理；同时，双向DC/DC变换器根据自身所在储能单元内的电池组状态情况，调整低压侧的电压，使得电池组的充电电压稳定；以及，协同储能系统中其它双向DC/DC变换器确保储能系统的传输电压及传输功率稳定。
(2)放电过程
当储能单元检测到电能应用系统需要电池组提供电能且储能系统有电能可以放出时，将储能单元切换至放电模式。在放电模式下，双向DC/DC变换器的低压侧为输入端，高压侧为输出端；电池组内存储的电能传输至双向DC/DC变换器，经过双向DC/DC变换器升压处理后，传输至电能应用系统，实现电池组放电过程。
在电池组放电过程中，电池管理单元根据监测到的电池组的状态，对电池组进行热管理、电量均衡和放电管理；同时，双向DC/DC变换器根据自身所在储能单元内的电池组的状态调整高压侧输出的电压，双向DC/DC变换器的高压侧的电压越高，输出能量越大；反之，双向DC/DC变换器高压侧的电压越小，输出能量越小。以及，与储能系统中其它双向DC/DC变换器一起确保储能系统的传输电压及传输功率稳定。
在各个储能单元通过双向DC/DC变换器实现通信的应用场景下，主DC/DC变换器根据电能应用系统的电能需求，确定储能系统的工作模式(充电/放电)，根据储能系统的工作模式切换主、从双向DC/DC变换器的工作模式。各个主、从双向DC/DC变换器与本储能单元内的电池管理单元进行通信，以使电池管理单元控制该储能单元内电池组的充放电状态。
在各个储能单元通过电池管理单元实现通信的应用场景下，主电池管理单元获取电能应用系统的电能需求，并根据电能应用系统的电能需求确定储能系统的工作模式(充电/放电)；主电池管理单元向各个从电池管理单元通知储能系统的工作模式，各个电池管理单元通知该储能单元内的双向DC/DC变换器根据储能系统的工作模式切换工作模式，若储能系统是充电模式，则双向DC/DC变换器切换至降压模式；若储能系统是放电模式，则双向DC/DC变换器切换至升压模式。
本实施例提供的储能系统，包含多个储能单元，各个储能单元依次串联后与电能应用系统连接，并根据电能应用系统的状态切换工作模式(充电/放电)。每个储能单元均包括双向DC/DC变换器、电池管理单元和电池组；当储能系统工作在放电模式时，双向DC/DC变换器对电池组输出的电能进行升压后传输至电能应用系统，升压后的电压满足储能系统的电压要求即可，从而降低了电池组的电压要求，减少了储能系统中串联的电芯数量，因此，降低了储能系统的控制复杂度也降低了单节电芯短板对系统的影响。而且，多个储能单元可以依次串联，当经过双向DC/DC变换器升压后的电压不能满足储能系统的电压要求时，可以增加串联的储能单元数量，这样，能保证双向DC/DC变换器工作在转换效率较高的状态，从而提高整个储能系统的能量利用率。
请参见图4，示出了本申请实施例另一种储能系统的框图，本实施例在图2所示实施例的基础上为每个储能单元增加了旁路开关。当储能单元检测到自身不能参与储能系统的充电/放电工作时，控制旁路开关闭合，将该储能单元从串联电路中断开。
如图4所示，旁路开关K的第一端和第二端分别连接在储能单元的正接线端和负接线端，旁路开关K的控制端连接储能单元内电池管理单元。由电池管理单元检测该储能单元的状态，并产生相应的控制信号输出至旁路开关K的控制端，从而控制旁路开关K的导通/断开状态。
当电池管理单元检测到该储能单元内的电池组无法参与储能系统的工作时，产生导通控制信号输出至该储能单元的旁路开关的控制端，旁路开关接收到导通控制信号后闭合，此时，旁路开关K相当于一根导线，将储能单元从储能系统中短路掉。
当电池管理单元检测到该储能单元内的电池组状态正常时，产生关断控制信号输出至旁路开关的控制端，旁路开关接收到关断控制信号后断开，此时，旁路开关相当于阻值无穷大的电阻，该储能单元接入储能系统中。
本实施例提供的储能系统，在每个储能单元的正接线端和负接线端之间设置有旁路开关；当检测到某个储能单元不能参与储能系统的正常工作时，控制旁路开关闭合，将状态异常的储能单元从储能系统中断开，同时保证其它储能单元能够正常接入储能系统，即实现失效隔离功能。
相应于上述的储能系统实施例，本申请还提供了该储能系统的控制方法实施例。
请参见图5，示出了本申请实施例一种储能系统的控制方法的流程图，该方法应用于图2或图4所示储能系统的双向DC/DC变换器中。
如图5所示，该控制方法包括：
S110，确定当前双向DC/DC变换器的目标工作模式。该目标工作模式包括升压模式或降压模式。
在本申请一种可能的实现方式中，各个储能单元通过双向DC/DC变换器实现相互通信，此种应用场景下，主DC/DC变换器根据电能应用系统的电能需求，确定储能系统的工作模式(充电/放电)；以及，根据储能系统的工作模式确定双向DC/DC变换器的工作模式。当该电能应用系统需要供电时，确定当前双向DC/DC变换器的目标工作模式是升压模式。当该电能应用系统需要放电时，确定当前双向DC/DC变换器的目标工作模式是降压模式。
在本申请的另一种可能的实现方式中，各个储能单元之间通过电池管理单元进行相互通信，此种应用场景下，主电池管理单元获取电能应用系统的电能需求，并根据电能应用系统的电能需求确定储能系统的工作模式(充电/放电)。各个双向DC/DC变换器根据当前储能单元的工作模式确定自身的工作模式。如果该当前储能单元处于放电模式，则确定当前双向DC/DC变换器的目标工作模式是升压模式。如果该当前储能单元处于充电模式，则确定当前双向DC/DC变换器的目标工作模式是降压模式。
S120，控制当前双向DC/DC变换器工作在目标工作模式。
当双向DC/DC变换器采用图3所示的电路时，通过控制该电路中两个开关管的导通/关断状态，实现双向DC/DC变换器的升压/降压模式切换。
S130，获取当前电池组的状态，以及，获取储能系统中除所述当前双向DC/DC变换器之外的其它双向DC/DC变换器的状态，确定当前双向DC/DC变换器的输出电压，所述当前电池组的状态由所述当前双向DC/DC变换器获得。
双向DC/DC变换器根据自身所在储能单元内的电池组状态情况，调整低压侧的电压，使得电池组的充电电压稳定；以及，协同储能系统中其它双向DC/DC变换器确保储能系统的传输电压及传输功率稳定。
本实施例提供的储能系统的控制方法，其中，储能系统包含多个储能单元，各个储能单元依次串联后与电能应用系统连接，并根据电能应用系统的状态切换工作模式(充电/放电)。每个储能单元均包括双向DC/DC变换器、电池管理单元和电池组；当储能系统工作在放电模式时，双向DC/DC变换器对电池组输出的电能进行升压后传输至电能应用系统，升压后的电压满足储能系统的电压要求即可。从而降低了电池组的电压要求，减少了储能系统中串联的电芯数量，因此，降低了储能系统的控制复杂度也降低了单节电芯短板对系统的影响。而且，多个储能单元可以依次串联，当经过双向DC/DC变换器升压后的电压不能满足储能系统的电压要求时，可以增加串联的储能单元数量，这样，能保证双向DC/DC变换器工作在转换效率较高的状态，从而提高整个储能系统的能量利用率。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种储能系统，其特征在于，包括：依次串联的多个储能单元，每个所述储能单元包括双向DC/DC变换器、电池管理单元和电池组；
所述双向DC/DC变换器包括低压接线端、高压接线端和通信端，所述双向DC/DC变换器通过所述通信端与所述电池管理单元电连接，通过所述低压接线端连接所述电池组，所述高压接线端作为所述储能单元的正接线端和负接线端；
所述电池管理单元，用于监测所述电池组的状态得到电池组状态，并根据所述电池组状态对所述电池组进行热管理、电量均衡和电芯状态检测及控制；
所述双向DC/DC变换器，用于当所述储能系统处于放电模式时，切换至升压模式，将所述电池组的输出电压升压后传输至电能应用系统；以及，当所述储能系统处于充电模式时，切换至降压模式，将所述电能应用系统输出的电压降压后传输至所述电池组。
2.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于，还包括：连接在每个所述储能单元的正接线端和负接线端之间的旁路开关，所述旁路开关的控制端与所述电池管理单元电连接；
所述电池管理单元还用于，当检测到所述电池组的状态异常时，控制所述旁路开关导通，当检测到所述电池组状态正常时，控制所述旁路开关断开。
3.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于，所述双向DC/DC变换器包括升降压变换电路和控制器；
所述控制器的输入端通过通信线连接所述电池管理单元，所述控制器的输出端连接所述升降压变换电路内的开关管；
所述控制器用于根据所述电能应用系统的工作模式控制所述升降压变换电路内的开关管的状态，以及，根据所述电池管理单元的监测结果控制传输功率及传输电压。
4.根据权利要求3所述的储能系统，其特征在于，多个所述储能单元所包含的所述双向DC/DC变换器中包括一个主DC/DC变换器和至少一个从DC/DC变换器，所述主DC/DC变换器与所述电能应用系统通过通信线电连接；
所述主DC/DC变换器内的控制器，用于检测所述电能应用系统的电能需求，根据所述电能应用系统的电能需求控制各个所述储能单元切换至相应的工作模式，所述工作模式包括充电模式和放电模式；
当检测到所述电能应用系统需要所述储能系统提供电能时，控制所述主DC/DC变换器及各个所述从DC/DC变换器切换至升压模式，所述主DC/DC变换器和各个所述从DC/DC变换器分别通知自身所在储能单元内的电池管理单元，以使所述电池管理单元控制相应的电池组进行放电；
当所述电能应用系统需要向所述储能系统供电时，控制所述主DC/DC变换器及各个所述从DC/DC变换器切换至降压模式，所述主DC/DC变换器和各个所述从DC/DC变换器分别通知自身所在储能单元内的电池管理单元，以使所述电池管理单元控制相应的电池组进行充电。
5.根据权利要求3所述的储能系统，其特征在于，多个所述储能单元所包含的所述电池管理单元中包括一个主电池管理单元和至少一个从电池管理单元，所述主电池管理单元与所述电能应用系统通过通信线电连接；
所述主电池管理单元，用于检测所述电能应用系统的电能需求，根据所述电能应用系统的电能需求控制各个所述储能单元切换至相应的工作模式，所述工作模式包括充电模式和放电模式；
当检测到所述电能应用系统需要所述储能系统提供电能时，控制所述主电池管理单元及各个所述从电池管理单元切换至放电模式，所述主电池管理单元和各个所述从电池管理单元分别通知自身所在储能单元内的双向DC/DC变换器，以使所述双向DC/DC变换器切换至升压模式；
当所述电能应用系统需要向所述储能系统供电时，控制所述主电池管理单元及各个所述从电池管理单元切换至充电模式，所述主电池管理单元和各个所述从电池管理单元分别通知自身所在储能单元内的双向DC/DC变换器，以使所述双向DC/DC变换器切换至降压模式。
6.根据权利要求3所述的储能系统，其特征在于，所述升降压变换电路为非隔离型Buck电路或隔离型Buck电路。
7.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于，所述双向DC/DC变换器还用于，根据当前储能单元内电池组的荷电状态调整输出端的电压，以及，与所述储能系统中的其它双向DC/DC变换器进行通信，以使所述储能系统工作在稳定状态。
8.一种储能系统的控制方法，其特征在于，所述储能系统包括多个依次串联的储能单元，所述储能单元包括双向直流/直流DC/DC变换器、电池管理单元和电池组，所述双向DC/DC变换器包括高压端用于连接电能应用系统，低压端连接所述电池组；所述电池管理单元的检测端连接所述电池组，通信端连接所述双向DC/DC变换器；所述方法应用于所述双向DC/DC变换器，所述方法包括：
确定当前双向DC/DC变换器的目标工作模式，所述目标工作模式包括升压模式或降压模式；
控制所述当前双向DC/DC变换器工作在所述目标工作模式；
获取当前电池组的状态，以及，获取所述储能系统中除所述当前双向DC/DC变换器之外的其它双向DC/DC变换器的状态，确定所述当前双向DC/DC变换器的输出电压，所述当前电池组的状态由所述当前双向DC/DC变换器获得。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述确定当前双向DC/DC变换器的目标工作模式，包括：
检测所述电能应用系统的电能需求；
当所述电能应用系统需要供电时，确定所述当前双向DC/DC变换器的目标工作模式是升压模式；
当所述电能应用系统需要放电时，确定所述当前双向DC/DC变换器的目标工作模式是降压模式。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述确定当前双向DC/DC变换器的目标工作模式，包括：
获取当前储能单元的工作模式，根据所述当前储能单元的工作模式确定所述当前双向DC/DC变换器的目标工作模式；
当所述当前储能单元处于放电模式时，确定所述当前双向DC/DC变换器的目标工作模式是升压模式；
当所述当前储能单元处于充电模式时，确定所述当前双向DC/DC变换器的目标工作模式是降压模式；
其中，所述当前储能单元的工作模式由所述当前电池管理单元检测所述电能应用系统的情况确定。
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Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109449341A (zh) * | 2018-12-18 | 2019-03-08 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种电池储能系统架构 |
| CN109510270A (zh) * | 2018-12-03 | 2019-03-22 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种储能系统 |
| CN110963412A (zh) * | 2018-09-28 | 2020-04-07 | 无锡华东自动化科技有限公司 | 集装箱起升助力系统 |
| CN111478420A (zh) * | 2020-03-17 | 2020-07-31 | 苏州科纽普新能源科技有限公司 | 一种应用于5g微波通讯的储能系统 |
| CN112134342A (zh) * | 2020-08-07 | 2020-12-25 | 华为技术有限公司 | 一种储能装置、系统以及储能装置的控制方法 |
| CN112421135A (zh) * | 2020-11-20 | 2021-02-26 | 四川长虹电器股份有限公司 | 一种串联式储能电池直流转换系统及其控制方法 |
| CN112564237A (zh) * | 2020-12-16 | 2021-03-26 | 中能锂电科技泰州有限公司 | 一种直流电源二次升压用的储能系统 |
| CN112793472A (zh) * | 2019-11-14 | 2021-05-14 | 奥迪股份公司 | 具有电池单元的电池及其运行方法 |
| CN113541260A (zh) * | 2021-07-22 | 2021-10-22 | 国网山东省电力公司济南供电公司 | 一种电池包集成电路及控制方法 |
| CN113555932A (zh) * | 2021-07-22 | 2021-10-26 | 国网山东省电力公司济南供电公司 | 电池单元集成电路、动力电池包、电动汽车及方法 |
| CN113644383A (zh) * | 2021-09-14 | 2021-11-12 | 傲普(上海)新能源有限公司 | 一种可自调节维护的电池储能系统及其方法 |
| CN113852158A (zh) * | 2021-09-16 | 2021-12-28 | 零点创新科技有限公司 | 一种综合能源供给站储能装置 |
| CN114298520A (zh) * | 2021-12-23 | 2022-04-08 | 蜂巢能源科技(无锡)有限公司 | 一种储能系统管理方法、装置、储能系统及存储介质 |
| CN114530898A (zh) * | 2020-11-09 | 2022-05-24 | 南京中兴软件有限责任公司 | 功率管理设备、电源设备、供电控制方法及存储介质 |
| CN114865756A (zh) * | 2022-07-11 | 2022-08-05 | 浙江大学 | 一种电池储能系统及控制方法、储能系统、计算机设备 |
| CN115473293A (zh) * | 2021-06-10 | 2022-12-13 | 苏州阿特斯阳光电力科技有限公司 | 储能系统及其运行方法 |
| CN115776153A (zh) * | 2022-11-23 | 2023-03-10 | 东莞赛普若斯科技有限公司 | 一种储能dc-dc电池系统的控制方法及实施方法 |
| CN116488313A (zh) * | 2023-06-25 | 2023-07-25 | 深圳市力生美半导体股份有限公司 | 储能系统及其管理方法 |
| EP4496169A4 (en) * | 2022-03-15 | 2025-06-04 | Contemporary Amperex Technology (Hong Kong) Limited | BATTERY MANAGEMENT METHOD AND APPARATUS, BATTERY SYSTEM AND COMPUTER-READABLE STORAGE MEDIUM |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102655346A (zh) * | 2012-04-25 | 2012-09-05 | 浙江大学 | 具有自动平衡能力的智能电池模块及电池组 |
| CN204189915U (zh) * | 2014-10-23 | 2015-03-04 | 常州格力博有限公司 | 一种多锂电芯电池包组管理系统 |
| DE102013018847A1 (de) * | 2013-11-09 | 2015-05-13 | Daimler Ag | Batterieanordnung für ein Kraftfahrzeug |
-
2017
- 2017-11-07 CN CN201711085775.3A patent/CN107947256A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102655346A (zh) * | 2012-04-25 | 2012-09-05 | 浙江大学 | 具有自动平衡能力的智能电池模块及电池组 |
| DE102013018847A1 (de) * | 2013-11-09 | 2015-05-13 | Daimler Ag | Batterieanordnung für ein Kraftfahrzeug |
| CN204189915U (zh) * | 2014-10-23 | 2015-03-04 | 常州格力博有限公司 | 一种多锂电芯电池包组管理系统 |
Cited By (27)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110963412A (zh) * | 2018-09-28 | 2020-04-07 | 无锡华东自动化科技有限公司 | 集装箱起升助力系统 |
| CN109510270A (zh) * | 2018-12-03 | 2019-03-22 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种储能系统 |
| CN109449341A (zh) * | 2018-12-18 | 2019-03-08 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种电池储能系统架构 |
| US12308473B2 (en) | 2019-11-14 | 2025-05-20 | Audi Ag | Switching configuration for a battery module |
| CN112793472A (zh) * | 2019-11-14 | 2021-05-14 | 奥迪股份公司 | 具有电池单元的电池及其运行方法 |
| CN111478420A (zh) * | 2020-03-17 | 2020-07-31 | 苏州科纽普新能源科技有限公司 | 一种应用于5g微波通讯的储能系统 |
| CN112134342A (zh) * | 2020-08-07 | 2020-12-25 | 华为技术有限公司 | 一种储能装置、系统以及储能装置的控制方法 |
| CN112134342B (zh) * | 2020-08-07 | 2022-12-06 | 华为数字能源技术有限公司 | 一种储能装置、系统以及储能装置的控制方法 |
| CN114530898B (zh) * | 2020-11-09 | 2023-11-28 | 南京中兴软件有限责任公司 | 功率管理设备、电源设备、供电控制方法及存储介质 |
| CN114530898A (zh) * | 2020-11-09 | 2022-05-24 | 南京中兴软件有限责任公司 | 功率管理设备、电源设备、供电控制方法及存储介质 |
| CN112421135A (zh) * | 2020-11-20 | 2021-02-26 | 四川长虹电器股份有限公司 | 一种串联式储能电池直流转换系统及其控制方法 |
| CN112421135B (zh) * | 2020-11-20 | 2022-06-17 | 四川长虹电器股份有限公司 | 一种串联式储能电池直流转换系统及其控制方法 |
| CN112564237A (zh) * | 2020-12-16 | 2021-03-26 | 中能锂电科技泰州有限公司 | 一种直流电源二次升压用的储能系统 |
| CN115473293A (zh) * | 2021-06-10 | 2022-12-13 | 苏州阿特斯阳光电力科技有限公司 | 储能系统及其运行方法 |
| CN113555932A (zh) * | 2021-07-22 | 2021-10-26 | 国网山东省电力公司济南供电公司 | 电池单元集成电路、动力电池包、电动汽车及方法 |
| CN113541260A (zh) * | 2021-07-22 | 2021-10-22 | 国网山东省电力公司济南供电公司 | 一种电池包集成电路及控制方法 |
| CN113555932B (zh) * | 2021-07-22 | 2025-04-25 | 国网山东省电力公司济南供电公司 | 电池单元集成电路、动力电池包、电动汽车及方法 |
| CN113541260B (zh) * | 2021-07-22 | 2025-02-07 | 国网山东省电力公司济南供电公司 | 一种电池包集成电路及控制方法 |
| CN113644383A (zh) * | 2021-09-14 | 2021-11-12 | 傲普(上海)新能源有限公司 | 一种可自调节维护的电池储能系统及其方法 |
| CN113852158A (zh) * | 2021-09-16 | 2021-12-28 | 零点创新科技有限公司 | 一种综合能源供给站储能装置 |
| CN114298520A (zh) * | 2021-12-23 | 2022-04-08 | 蜂巢能源科技(无锡)有限公司 | 一种储能系统管理方法、装置、储能系统及存储介质 |
| EP4496169A4 (en) * | 2022-03-15 | 2025-06-04 | Contemporary Amperex Technology (Hong Kong) Limited | BATTERY MANAGEMENT METHOD AND APPARATUS, BATTERY SYSTEM AND COMPUTER-READABLE STORAGE MEDIUM |
| CN114865756B (zh) * | 2022-07-11 | 2022-10-11 | 浙江大学 | 一种电池储能系统及控制方法、储能系统、计算机设备 |
| CN114865756A (zh) * | 2022-07-11 | 2022-08-05 | 浙江大学 | 一种电池储能系统及控制方法、储能系统、计算机设备 |
| CN115776153A (zh) * | 2022-11-23 | 2023-03-10 | 东莞赛普若斯科技有限公司 | 一种储能dc-dc电池系统的控制方法及实施方法 |
| CN116488313A (zh) * | 2023-06-25 | 2023-07-25 | 深圳市力生美半导体股份有限公司 | 储能系统及其管理方法 |
| CN116488313B (zh) * | 2023-06-25 | 2024-04-19 | 深圳市力生美半导体股份有限公司 | 储能系统及其管理方法 |
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