多种二次电池并联储能装置的制作方法

本实用新型涉及直流系统领域，尤其涉及多种二次电池并联储能装置。

背景技术：

在电力系统中，由于存在用电谷峰差现象，在用电高峰期，总电量不足以同时满足工业用电和生活用电而导致部分用户用电受影响，在用电低谷期，电量过剩则必须关闭部分发动机，在这个过程中会有很大一部分能量被消耗和浪费。因此利用二次电池组优异的充放电功能，将电网中富余的能量进行存储，在用电高峰释放，维持电网电力生产与电力消耗的平衡，能够有效提高电能利用效率，维持电网的健康稳定运行。随着可再生能源的出现和发展，发展储能技术，建立储能系统就变得更加重要。而储能系统的核心就是大规模的二次电池。

在储能系统中，由于设计容量较大，一组电池的容量往往不够，所以无论是选用铅酸蓄电池还是镍镉电池，普遍采用二次电池组并联的方式。然而电池在使用中具有不均衡性，各单节电池的不均衡性会累积成电池组的不均衡性，使电池组充电时的端电压不相等。在恒压充电状态，会出现并联电池组的电流差异化使二次电池组的充电程度不一样，加剧了电池组的不均衡性。在恒流充电状态，端电压较低的电池组充电电流大，电池组的电解液温度升高，内阻变小，使充电电流进一步升高，并形成了恶性循环。这种损伤以加速方式进行，是直接并联二次电池无法克服的惯性故障。

技术实现要素：

针对储能系统中存在的问题，本实用新型提出多种二次电池并联储能装置，可以并联多路不同类型、容量，电压等级的二次电池组，进行可靠的充放电管理，扩大储能系统的设计容量。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

多种二次电池并联储能装置，包括

连接电网的整流器和逆变器；

并联在所述整流器合逆变器之间的至少两组充放电控制装置，每个充放电控制装置都连接有一个二次电池组；其中

所述充放电控制装置包括

用于采集二次电池组总电流和总电压的总电流电压采集模块；

用于采集二次电池组中单个电池的电压、内阻和温度信息的单体数据采集模块；

连接所述总电流电压采集模块和单体数据采集模块的接口模块；

连接所述接口模块的CPU模块；

连接所述CPU模块的充电模块，所述充电模块包括第一PWM电路；和

连接所述CPU模块的放电模块，所述放电模块包括第二PWM电路。

进一步地，所述接口模块连接有输入装置，用于录入电池参数信息。

进一步地或更进一步地，所述接口模块连接有显示装置，用于显示输出电池充放电容量、充电状态和放电状态信息。

进一步地，所述二次电池组中各个电池种类一致、品牌一致且内阻一致。

进一步地，所述电池种类包括并不限于铅酸蓄电池，镍氢电池，镉镍电池，锂离子电池，燃料电池和铅炭电池。

本实用新型的有益效果在于，与现有技术相比，本实用新型的多种二次电池并联储能装置的实现可用于不间断供电系统，作为备用电源在交流电中断时为直流负载供电；同时可以根据负载的功率，对二次电池组的放电电流进行合理的分配，在满足负载功率要求的同时，进行最长时间的供电。

附图说明

图1是本实用新型多种二次电池并联储能装置结构原理图；

图2是图1中的A-B点之间的单个充放电控制装置结构原理图；

图3是本实用新型在不间断供电系统中的应用原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参见图1和图2，多种二次电池并联储能装置，包括

连接电网的整流器和逆变器；

并联在所述整流器合逆变器之间的至少两组充放电控制装置，每个充放电控制装置都连接有一个二次电池组；其中

所述充放电控制装置包括

用于采集二次电池组总电流和总电压的总电流电压采集模块；

用于采集二次电池组中单个电池的电压、内阻和温度信息的单体数据采集模块；

连接所述总电流电压采集模块和单体数据采集模块的接口模块；

连接所述接口模块的CPU模块；

连接所述CPU模块的充电模块，所述充电模块包括第一PWM电路；

连接所述CPU模块的放电模块，所述放电模块包括第二PWM电路。

其中，所述CPU模块可以通过接口模块输入的电池信息，采用第一PWM 电路控制充电模块对电池的充电电压，可以通过接口模块输入的负载信息，采用第二PWM电路控制放电模块升压电路将电池的放电电压调整至所需同一电压等级。CPU模块同对所采集的电流、电压、温度等信号进行处理，实现对电池充电/放电的电压/电流的精确控制。

所述充放电控制装置的所述接口模块连接有输入装置，由接口模块完成电池参数信息的输入，电池实时状态的显示以及数据输出功能。可以输入电池种类、单体数量、单体标称容量、单体标称电压、负载电压范围等基本信息，可以输出电池充放电容量、充电状态、放电状态等信息；

对于同一组串联的二次电池，要求种类，品牌相同，内阻容量一致性好，避免充电过程中出现因单体电池差异大导致的故障，串联电池单体数量不限。

二次电池组之间无任何影响，不同种类，不同品牌或不同容量的二次电池均可并联使用。充放电控制装置采用PWM电路对电池的充放电电压进行控制，因此不同电压等级的二次电池亦可并联使用。电池种类包括并不限于铅酸蓄电池，镍氢电池，镉镍电池，锂离子电池，燃料电池，铅炭电池等。

本实用新型二次电池并联储能装置可以根据各二次电池组的容量状态，对各二次电池组的放电电流进行合理的分配，以满足负载的功率的需求。

整流器将电网中的交流电转化成直流电，在用电低谷期为储能系统提供直流电压进行充电。在用电高峰期，二次电池组中的电量通过逆变器转变为交流电返回电网。以储能系统中并联N(N＝3)组二次电池组为例，则有3个独立系统并联至整流器的直流输出端，整流器的直流输出电压应略高于3个独立系统的充电电压的最大值。3个独立系统的组成及系统设置如下：

1、2V500Ah阀控式铅酸蓄电池108只，1套充放电控制装置，1个总电压电流采集模块，108只单体电压电流采集模块组成独立系统1；充放电控制装置的参数设置为：电池种类设置为1(1代表铅酸蓄电池)；单体数量设置为108；单体标称容量设置为500Ah；单体标称电压设置为2V；放电电流设置为50A(10 小时率计算)，负载电压设置为240V。

2、2V300Ah阀控式铅酸蓄电池108只，1套充放电控制装置，1个总电压电流采集模块，108只单体电压电流采集模块组成独立系统2；充放电控制装置的参数设置为：电池种类设置为1(1代表铅酸蓄电池)；单体数量设置为108；单体标称容量设置为300Ah；单体标称电压设置为2V；放电电流设置为30A(10 小时率计算)，负载电压设置为240V。

3、3.2V400Ah锂离子电池65只，1套充放电控制装置，1个总电压电流采集模块，65只单体电压电流采集模块组成独立系统3。充放电控制装置的参数设置为：电池种类设置为2(2代表锂离子电池)；单体数量设置为65；单体标称容量设置为400Ah；单体标称电压设置为3.2V；放电电流设置为40A(10小时率计算)，负载电压设置为240V。

充放电控制装置分别连接整流器输出端与逆变器输入端以及相应的二次电池组；充放电控制装置与二次电池组之间接入组总电压电流采集模块；各单体数据采集模块采集并联在电池单体的极柱上。

本实用新型的中的CPU模块可以通过接口模块输入的电池单体标称电压以及单体数量，采用第一PWM电路电路对充电模块对电池的充电电压进行调整。如独立系统1中有10个劣势单体无法使用，需要剔除，则把10个劣势单体断开后将剩余的98个电池单体串联继续使用。此时充放电控制模块的单体数量的设置应更改为98。CPU模块能够自动判定本二次电池组的安全浮充电压为 218.5V，均充电压为230.3V，并发送指令对第一PWM电路模块进行控制来调整当前二次电池组的充电电压，而不需对整流器做任何调整。且各二次电池组中的单体电池数量的改变，对其他二次电池组无任何影响。

本实用新型的多种二次电池并联储能装置中的CPU模块可以通过接口模块输入的负载信息，采用第二PWM电路电路控制放电模块升压电路将电池的放电电压调整至所需同一电压等级。如当独立系统1中在单体电池数量减少后的总电压为218.5V，则CPU模块发送指令对第二PWM电路模块进行控制来使电压上升至240V。

其他二次电池组同样可以参照上述方法进行操作。

另一种情况，如图3所示，本实用新型的多种二次电池并联储能装置的实现可用于不间断供电系统，作为备用电源在交流电中断时为直流负载供电。可以根据负载的功率，对二次电池组的放电电流进行合理的分配，在满足负载功率要求的同时，进行最长时间的供电。

实际实用中，多种二次电池并联储能装置的实现，充放电模块的设计需要考虑二次电池组的电压电流的要求以及负载的功率要求，在设计上需要考虑冗余设计。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。