本發(fā)明屬于電化學(xué)儲能領(lǐng)域，具體涉及一種電池模組均衡器、儲能系統(tǒng)及其管理方法。

背景技術(shù)：

1、目前大規(guī)模儲能系統(tǒng)對容量需求越來越大，由于需要大量的電芯進行串聯(lián)并聯(lián)，這就導(dǎo)致了電芯的木桶效應(yīng)，即儲能系統(tǒng)的充放電電量是取決于在串并聯(lián)過程中容量最小的那顆電芯的限制。評價一個儲能系統(tǒng)的好壞，主要標(biāo)準(zhǔn)之一是衡量系統(tǒng)的木桶效應(yīng)，即一顆電芯的不均衡性能夠影響多少顆電芯的充放電電量。

2、而目前的解決方案是采用電池管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅監(jiān)測每個電池的電壓、溫度等運行狀況，而且采用主動均衡或被動均衡等方式，在單個電池模組(電池插箱)內(nèi)，充電時電壓較高的電池少充電、放電時電壓較低的電池少放電。但電池管理系統(tǒng)均衡能力有限，只能管理單個電池模組內(nèi)部的電芯間的均衡，實際項目中往往還是會出現(xiàn)電池模組之間的不均衡現(xiàn)象。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的難題，提供一種電池模組均衡器。

2、本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

3、一種電池模組均衡器，包括：

4、主控芯片、電池監(jiān)測模塊、電壓變換模塊和電芯均衡電路；

5、所述電池監(jiān)測模塊用于監(jiān)測電池模組以及電池模組中各個電芯的狀態(tài)信息；

6、所述電壓變換模塊用于通過調(diào)節(jié)電池模組的充電\放電電壓來對電池模組進行均衡；

7、所述電芯均衡電路用于對電池模組中的各個電芯進行均衡；

8、所述主控芯片用于上傳所述狀態(tài)信息，并接收根據(jù)所述狀態(tài)信息所生成的均衡指令，再根據(jù)所述均衡指令控制所述電芯均衡電路和\或電壓變換模塊執(zhí)行均衡指令。

9、進一步的，所述電芯均衡電路包括與電芯一一對應(yīng)的dc/dc變換器，所述dc/dc變換器串聯(lián)之后分別與對應(yīng)的電芯并聯(lián)。

10、進一步的，所述電壓變換模塊包括第一電容、第二電容、第一開關(guān)管、第二開關(guān)管和電感，所述第一電容、第二開關(guān)管、第二電容依次并聯(lián)，所述第一開關(guān)管串聯(lián)在所述第一電容與第二開關(guān)管之間，所述電感串聯(lián)在所述第二開關(guān)管與所述第二電容之間。

11、本發(fā)明還提供一種儲能系統(tǒng)，包括電池模組與本發(fā)明所提供的電池模組均衡器；每個電池模組均衡器的第一供電端均與對應(yīng)的電池模組并聯(lián)，各電池模組均衡器的第二供電端之間串聯(lián)連接形成模組均衡支路，并使得電池模組間接形成串聯(lián)結(jié)構(gòu)的電池簇。

12、進一步的，所述模組均衡支路通過高壓箱與儲能變流器連接。

13、進一步的，還包括中層簇管理單元與頂層管理單元；所述中層簇管理單元從所述電池監(jiān)測模塊中獲取電池模組以及電池模組中各個電芯的狀態(tài)信息，并上傳至所述頂層管理單元；所述頂層管理單元根據(jù)所述狀態(tài)信息生成均衡指令。

14、進一步的，所述頂層管理單元按如下方式生成均衡指令：

15、當(dāng)發(fā)生簇內(nèi)不均衡現(xiàn)象時，所述均衡指令為控制電壓變換模塊調(diào)節(jié)電池模組的充電\放電電壓進行簇內(nèi)均衡；

16、當(dāng)發(fā)生組內(nèi)不均衡現(xiàn)象時，所述均衡指令為控制電芯均衡電路對電芯進行組內(nèi)均衡；

17、當(dāng)同時發(fā)生簇內(nèi)不均衡現(xiàn)象與組內(nèi)不均衡現(xiàn)象時，所述均衡指令為先進行簇內(nèi)均衡，再進行組內(nèi)均衡。

18、進一步的，所述電壓變換模塊包括第一電容、第二電容、第一開關(guān)管、第二開關(guān)管和電感，所述第一電容、第二開關(guān)管、第二電容依次并聯(lián)，所述第一開關(guān)管串聯(lián)在所述第一電容與第二開關(guān)管之間，所述電感串聯(lián)在所述第二開關(guān)管與所述第二電容之間；所述電壓變換模塊通過所述第一電容與所述電池模組并聯(lián)。

19、本發(fā)明還提供一種儲能系統(tǒng)的管理方法，包括以下步驟：

20、當(dāng)未發(fā)生簇內(nèi)不均衡現(xiàn)象時，控制所述電壓變換模塊運行在直通模式：第一開關(guān)管常通，且第二開關(guān)管常斷；

21、當(dāng)發(fā)生簇內(nèi)不均衡現(xiàn)象時，控制所述電壓變換模塊運行在均衡模式：第一開關(guān)管與第二開關(guān)管同時投入開關(guān)狀態(tài)；

22、當(dāng)電池模組中的電芯發(fā)生故障時，控制所述電壓變換模塊運行在旁路模式：第一開關(guān)管常斷，第二開關(guān)管常通。

23、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果包括：

24、1、本發(fā)明的電池模組均衡器集成了電芯均衡電路與電壓變換模塊，通過電芯均衡電路對電池模組內(nèi)部的電芯進行均衡，通過電壓變換模塊對電池簇中的電池模組進行均衡，不僅解決單個電池模組內(nèi)的電芯均衡問題，而且解決了簇內(nèi)電池模組間的均衡問題，最終真正實現(xiàn)簇內(nèi)所有電芯間的均衡。

25、2、當(dāng)同時發(fā)生簇內(nèi)不均衡現(xiàn)象與組內(nèi)不均衡現(xiàn)象時，先進行簇內(nèi)均衡，由于電池簇與儲能變流器連接，具有較大的均衡電流，均衡速度快，簇內(nèi)均衡完成后，再進行組內(nèi)均衡，組內(nèi)均衡需接入外部電源，均衡電流較小，利用電芯的dc/dc變換器進行更細致化的均衡，兩級均衡兼顧了均衡速度和均衡效果。

26、3、本發(fā)明中電池模組通過電池模組均衡器進行間接串聯(lián)，使得電池模組均衡器能通過不同的工作模式來改變電池模組的電路拓撲結(jié)構(gòu)，。

27、4、本發(fā)明的電壓變換模塊通過第一開關(guān)管和第二開關(guān)管的狀態(tài)組合，能夠?qū)崿F(xiàn)三種工作模式：直通模式、均衡模式和旁路模式。直通模式下，電池模組相當(dāng)于直接接入電池簇，能量損耗最低。均衡模式下，調(diào)節(jié)電池模組的電壓，對電池模組進行均衡。旁路模式下，旁路對應(yīng)電池模組，排除故障電芯。

技術(shù)特征：

1.一種電池模組均衡器，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池模組均衡器，其特征在于，所述電芯均衡電路包括與電芯一一對應(yīng)的dc/dc變換器，所述dc/dc變換器串聯(lián)之后分別與對應(yīng)的電芯并聯(lián)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池模組均衡器，其特征在于，所述電壓變換模塊包括第一電容、第二電容、第一開關(guān)管、第二開關(guān)管和電感，所述第一電容、第二開關(guān)管、第二電容依次并聯(lián)，所述第一開關(guān)管串聯(lián)在所述第一電容與第二開關(guān)管之間，所述電感串聯(lián)在所述第二開關(guān)管與所述第二電容之間。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池模組均衡器，其特征在于，所述電壓變換模塊還包括電抗器，所述電抗器用于串聯(lián)在電池模組與所述第一電容之間。

5.一種儲能系統(tǒng)，其特征在于，包括電池模組與如權(quán)利要求1所述的電池模組均衡器；每個電池模組均衡器的第一供電端均與對應(yīng)的電池模組并聯(lián)，各電池模組均衡器的第二供電端之間串聯(lián)連接形成模組均衡支路，并使得電池模組間接形成串聯(lián)結(jié)構(gòu)的電池簇。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述模組均衡支路通過高壓箱與儲能變流器連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的儲能系統(tǒng)，其特征在于，還包括中層簇管理單元與頂層管理單元；所述中層簇管理單元從所述電池監(jiān)測模塊中獲取電池模組以及電池模組中各個電芯的狀態(tài)信息，并上傳至所述頂層管理單元；所述頂層管理單元用于根據(jù)所述狀態(tài)信息生成均衡指令。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述頂層管理單元按如下方式生成均衡指令：

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述電壓變換模塊包括第一電容、第二電容、第一開關(guān)管、第二開關(guān)管和電感，所述第一電容、第二開關(guān)管、第二電容依次并聯(lián)，所述第一開關(guān)管串聯(lián)在所述第一電容與第二開關(guān)管之間，所述電感串聯(lián)在所述第二開關(guān)管與所述第二電容之間；所述電壓變換模塊通過所述第一電容與所述電池模組并聯(lián)。

10.一種如權(quán)利要求9所述的儲能系統(tǒng)的管理方法，其特征在于，包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于電化學(xué)儲能領(lǐng)域，具體涉及一種電池模組均衡器、儲能系統(tǒng)及其管理方法，基于電池模組均衡器得到儲能系統(tǒng)。本發(fā)明的電池模組均衡器包括主控芯片、電池監(jiān)測模塊、電壓變換模塊和電芯均衡電路；電池監(jiān)測模塊用于監(jiān)測狀態(tài)信息；電壓變換模塊用于通過調(diào)節(jié)電池模組的充電\放電電壓來對電池模組進行均衡；電芯均衡電路用于對電池模組中的各個電芯進行均衡；主控芯片用于上傳所述狀態(tài)信息，并接收根據(jù)狀態(tài)信息所生成的均衡指令，再根據(jù)均衡指令控制電芯均衡電路和\或電壓變換模塊執(zhí)行均衡指令。本發(fā)明不僅解決單個電池模組內(nèi)的電芯均衡問題，而且解決了簇內(nèi)電池模組間的均衡問題，最終真正實現(xiàn)簇內(nèi)所有電芯間的均衡。

技術(shù)研發(fā)人員：沈聰,梁新田,曹杰,王克儉,宋思遠,向鴻
受保護的技術(shù)使用者：北京天啟鴻源新能源科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9