小容量废旧电池的储能系统的制作方法

本实用新型涉及电池储能领域，尤其涉及小容量废旧电池的储能系统。

背景技术：

太阳能、风能等自然资源为基础的可再生新能源的发展，极大的缓解了传统能源资源匮乏的困境。但其大规模的并网运行会给目前的电网的安全稳定运行带来影响。储能技术可在很大程度上解决新能源发电并网带来的问题，同时其将贯穿于电力系统发电、输电、配电和用电各个环节,可以有效缓解高峰负荷供电需求,提高现有电网设备的利用率和电网的运行效率；可以有效应对电网故障的发生,并且提高电能质量和用电效率。

对比各种储能技术，电池储能系统安装灵活，建设周期短，是适合工程应用的技术，但是由于电池为易耗品且成本高昂，使电池储能成本居高不下。随着我国新能源汽车推广规模的不断扩大，未来将有大量的动力电池因达不到使用寿命而被淘汰。从电动汽车上退役的动力电池通常还保有初始容量70％～80％的剩余容量，可应用在对能量密度要求不高的固定储能应用场景。退役动力电池的梯次利用已被提上议程，将退役电池通过梯次利用于电池储能系统，不仅能够降低电池储能系统的成本，还可帮助缓解大量动力电池退役所带来的电池回收和环境污染压力。

在电池储能电站中，电池单体数量较多，需要通过串并联成组来满足储能系统的电压等级和容量需求，而退役电池之间的一致性较差，如果直接进行串联或并联将会导致充放电不均衡，长期运行将大大降低电池储能系统的可靠性和安全性。由于退役电池的品牌，使用年限，电池容量等会有较大的差异，特别是小容量的退役电池，可能是电瓶车报废电池、也可能是汽车用启动报废电池，采用传统的均衡管理系统对电池进行管理并不适用。

技术实现要素：

为克服现有技术的不足，本实用新型提出小容量废旧电池的储能系统，通过智能化的充放电管理方案，使任何单体任意并联，任意扩展系统容量、随时置换无价值单体，最大限度的利用报废电池。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

小容量废旧电池的储能系统，包括

多个串联的电池组；

每个电池组包括多个并联的小容量废旧电池；

每个小容量废旧电池都连接有用于单个电池充放电管理的智能充放电模块；

连接每个电池组的开关电源模块；

连接相邻开关电源模块的继电器；

连接每个继电器的中央控制器，每个智能充放电模块都连接至所述中央控制器；和

连接第一个开关电源模块和最后一个开关电源模块的逆变器。

进一步地，所述每个智能充电模块有线或者无线第连接至所述中央控制器。

进一步地，所述小容量废旧电池为报废电动车用铅酸电池或汽用启动铅酸电池。

进一步地，所述智能充放电模块还包括电池信息采集模块，用于采集单体电池的电压和电流信息，所述中央控制器连接有显示装置，用于显示每个单体电池的状态信息。

进一步地，所述继电器的输出回路分别连接上一电池组的负端与下一电池组的正端之间，其输入回路一端接地，另一端通过控制总线接入中央控制器。

本实用新型的有益效果在于，与现有技术相比，本实用新型小容量废旧电池的储能系统的高电压串联放电，低电压充电的方式能够最大限度的利用报废铅酸电池，使任何报废电池均能够发挥其完全的剩余价值。

附图说明

图1是本实用新型小容量废旧电池的储能系统结构示意图；

图2为本实用新型小容量废旧电池的储能系统的一个实施例的结构示意图。

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，小容量废旧电池的储能系统，包括

多个串联的电池组；

每个电池组包括多个并联的小容量废旧电池；

每个小容量废旧电池都连接有用于单个电池充放电管理的智能充放电模块；

连接每个电池组的开关电源模块；

连接相邻开关电源模块的继电器；

连接每个继电器的中央控制器，每个智能充放电模块都连接至所述中央控制器；和

连接第一个开关电源模块和最后一个开关电源模块的逆变器。

所述电池单体通过智能充放电模块并联连接在所述开关电源模块的直流输出线路上，由智能充放电模块实现电池单体单独的充放电管理。所述智能充放电模块的充电回路由PWM程控技术实现单体电池充电电流/电压大小任意调节；所述电池单体的并联实现任意容量、任意品牌、任意使用年限的报废电池单体并联使用。

所述继电器的输出回路分别连接上一电池组的负端与下一电池组的正端之间，其输入回路一端接地，另一端通过控制总线接入中央控制器。当所述中央控制器输出闭合信号时，所述继电器全部闭合，当中央控制器输出打开信号时，所述继电器全部打开。当所述继电器全部闭合时，所述并联电池模组依次串联形成高电压，通过所述逆变器形成放电回路；当所述继电器打开时，所述开关电源提供低电压为所述并联电池模组进行充电，所述开关电源的最大功率要满足所有并联充电的单体电池的充电功率并有一定的冗余。

所述电池组的串联采用光耦隔离通信，所述智能充放电模块能够采集传输单体电池的电压电流信息，由所述的中央控制器接收处理信息，实时发现严重劣化的单体，并进行置换。

储能系统的高电压串联放电，低电压充电的方式能够最大限度的利用报废铅酸电池，使任何报废电池均能够发挥其完全的剩余价值。其充放电原理如下所述：

充电过程：当需对储能系统进行充电时，中央控制器发送指令，控制所有的继电器打开，此时智能充放电装置根据电压电流检测状态，自动调整为充电状态，并根据电池单体的电压状况智能调节充电电压电流大小。

放电过程：当需要对储能系统进行放电时，中央控制器发送指令，控制所有的继电器闭合，此时电池串联成电压等级较高的电池组，与逆变器形成放电回路，将储存的电能放回电网进行供电。

如图2，以采用报废电动车用铅酸电池或汽用启动铅酸电池为例，其中单体电池的电压等级为12V，高压母线为660V的小容量废旧电池储能系统，包括由报废铅酸电池单体组成的电池阵列，每组并联的电池单体数量为8～10个，由60组并联单体串联后形成660V高压母线；60个大功率开关电源模块；与电池单体数量相等的智能充放电模块；59个继电器的输出回路分别连接上一电池组的负端与下一电池组的正端之间，其输入回路一端接地，另一端通过控制总线接入中央控制器；逆变器连接在第1组并联电池的正极与第60组并联电池的负极之间。

当中央控制器的继电器控制端口输出高电平时，继电器闭合，此时形成高压放电回路，经逆变器将储能系统中的电量放回电网进行使用，为保证提供稳定的电压电流输出，由智能充放电模块对单体电池的放电电压电流大小进行调节，一般以0.1C的电流大小进行放电。当放电完成后，由中央控制器控制继电器打开，此时开关电源模块对为并联电池组提供稳定的低压进行充电。单体电池的充电电流大小由智能充放电模块自动调节，避免放电后电池与开关电源模块之间的压差较大，形成大电流充电对单体电池造成损害。

当发现蓄电池单体异常无法继续使用时，仅需将异常单体进行置换，不会对系统的使用造成任何影响。当需要对系统容量进行扩展时，在开关电源模块的充电功率与逆变器的功率满足扩展要求的条件下，仅需将新增的电池通过智能充放电模块并联至充电回路上即可，无需进行其他任何改动，运维过程简单易操作。

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。