一种电池插箱维护装置及维护方法与流程

本发明属于电化学储能领域，具体涉及一种电池插箱维护装置及维护方法。

背景技术：

1、目前大规模电化学储能系统对储能电堆的容量需求越来越大，电堆中大量电池插箱串并联成为储能系统扩容的主要手段。实际项目中一般采用1-10个电池并联为一个电池模组，再将12-24个电池模组串联，形成一个电池插箱，电池插箱是电堆维护时的最小操作单元。一般多个电池插箱经过串联而成一个电池簇，电池簇电压一般与储能变流器直流电压范围匹配。每台储能变流器的直流侧接入多个并联的电池簇，形成电堆。如图1所示。

2、但串并联后每个电池的不一致性成为了电堆整体性能的制约因素。电堆中的单个电池达到充放电截止电压后，整个电堆不得不停止充放电，否则将导致电池故障，甚至引起火灾等事故。

3、而目前的解决方案是采用电池管理系统，该系统不仅监测每个电池的电压、温度等运行状况，而且采用主动均衡或被动均衡等方式，使单个电池插箱内，充电时电压较高的电池少充电、放电时电压较低的电池少放电，如图2所示。目前储能电堆容量越来越大、电池数越来越多，但电池管理系统均衡能力有限，且只能管理单个电池插箱内部的电池间均衡，实际项目中往往还是会出现电堆的短板效应。

4、一些厂商提出不同方案，在使用电池管理系统的基础上，在电池插箱上设置维护接口，每个维护接口与该电池插箱中的各个电池连接,每隔一定周期，使用外部的“均衡器”强制拉平不一致的电池，即定期维保。但此方案存在外部“均衡器”无法和能量管理系统及电池管理系统通信，造成补电效率低，且没有防错接功能，可能出现错误的均衡。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，即成组电池的不一致性，提出一种电池插箱维护装置及维护方法，能够与现有电化学储能系统中的能量管理系统、电池管理系统进行通信，由能量管理系统判别哪些电池插箱需要均衡以及各电芯需要均衡的容量，再由电池插箱维护装置对电池插箱实施大电流的主动均衡，增大均衡电流，强制拉平不一致的电池。

2、本发明是通过以下技术方案实现的：

3、本发明的第一个方面，提供了一种电池插箱维护装置，所述电池插箱维护装置包括：人机界面、主控单元、dc/dc变换电路、dc/ac变换电路；

4、所述人机界面、dc/dc变换电路分别与主控单元连接；

5、所述dc/dc变换电路与dc/ac变换电路连接；

6、所述人机界面能够与能量管理系统进行通信；

7、所述主控单元能够与电池管理系统进行通信；

8、所述dc/ac变换电路能够与外部电源连接。

9、本发明的进一步改进在于：

10、所述主控单元与多个dc/dc变换电路连接；

11、所有dc/dc变换电路分别与dc/ac变换电路连接；

12、每个dc/dc变换电路上连接有一组均衡线束；

13、每组均衡线束的一端与一个dc/dc变换电路连接，另一端能够与电池插箱上的维护接口连接。

14、本发明的进一步改进在于：

15、所述主控单元包括主控芯片，以及分别与主控芯片连接的通讯模块、辅助电源模块；

16、每个dc/dc变换电路分别与主控芯片连接。

17、优选的，所述通讯模块采用can通讯模块；

18、所述辅助电源模块采用24vdc辅助电源模块。

19、本发明的进一步改进在于：

20、所述人机界面通过modbustcp协议与能量管理系统进行通信；

21、所述主控芯片通过can总线协议与电池管理系统进行通信；

22、所述人机界面通过can总线协议与主控芯片进行通信。

23、本发明的第二个方面，提供了一种维护电池插箱的方法，所述方法从能量管理系统获取均衡任务，并从电池管理系统获取电池信息，根据均衡任务和电池信息对电池插箱进行维护。

24、本发明的进一步改进在于，所述方法包括：

25、(1)在监控室内，能量管理系统将均衡任务发送给电池插箱维护装置；

26、(2)将电池插箱维护装置移动到目标电堆处，将电池插箱维护装置上的均衡线束与目标电池插箱的维护接口连接，将电池插箱维护装置上的通信线与电池管理系统连接，将电池插箱维护装置的电源线与外部电源连接；

27、(3)电池管理系统识别到电池插箱维护装置后，电池插箱维护装置从电池管理系统采集目标电池插箱的数据；

28、(4)电池插箱维护装置判断采集到的数据与均衡任务是否一致，如果是，则执行预充，预充完毕后转入步骤(5)；如果否，则返回步骤(2)；

29、(5)判断目标电池插箱是否正确，如果是，则执行均衡，均衡结束后转入步骤(6)，如果否，则返回步骤(2)；

30、(6)返回步骤(2)，或者将电池插箱维护装置移动到监控室内，电池插箱维护装置将所有的均衡过程及结果的信息上传给能量管理系统。

31、本发明的进一步改进在于：

32、所述步骤(1)中的均衡任务包括：电堆号、电池簇号、电池插箱号、需均衡容量、各电芯当前电压、soc和均衡保护告警参数。

33、本发明的进一步改进在于：

34、所述步骤(5)中的判断目标电池插箱是否正确的操作包括：

35、通过电池管理系统采集的电压获得电池插箱的电压，判断电池插箱的电压是否发生变化，如果是，则判定目标电池插箱是正确的，如果否，则判定目标电池插箱是错误的。

36、本发明的进一步改进在于：所述步骤(5)进一步包括：

37、在执行均衡时，如果出现故障，则进行均衡故障报错，同时断开电源线、通信线、均衡线束，然后转入步骤(6)。

38、与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明装置是可手持移动的，并增大了均衡电流，而且本发明装置能够与电化学储能系统中的能量管理系统、电池管理系统进行通信，提高了补电效率。

技术特征：

1.一种电池插箱维护装置，其特征在于：所述电池插箱维护装置包括：人机界面、主控单元、dc/dc变换电路、dc/ac变换电路；

2.根据权利要求1所述的电池插箱维护装置，其特征在于：所述主控单元与多个dc/dc变换电路连接；

3.根据权利要求2所述的电池插箱维护装置，其特征在于：所述主控单元包括主控芯片，以及分别与主控芯片连接的通讯模块、辅助电源模块；

4.根据权利要求3所述的电池插箱维护装置，其特征在于：所述通讯模块采用can通讯模块；

5.根据权利要求3所述的电池插箱维护装置，其特征在于：所述人机界面通过modbustcp协议与能量管理系统进行通信；

6.一种维护电池插箱的方法，其特征在于：所述方法从能量管理系统获取均衡任务，并从电池管理系统获取电池信息，根据均衡任务和电池信息对电池插箱进行维护。

7.根据权利要求6所述的维护电池插箱的方法，其特征在于：所述方法包括：

8.根据权利要求7所述的维护电池插箱的方法，其特征在于：所述步骤(1)中的均衡任务包括：电堆号、电池簇号、电池插箱号、需均衡容量、各电芯当前电压、soc和均衡保护告警参数。

9.根据权利要求7所述的维护电池插箱的方法，其特征在于：所述步骤(5)中的判断目标电池插箱是否正确的操作包括：

10.根据权利要求7所述的维护电池插箱的方法，其特征在于：所述步骤(5)进一步包括：

技术总结
本发明提供了一种电池插箱维护装置及维护方法，属于电化学储能领域。该电池插箱维护装置包括：人机界面、主控单元、DC/DC变换电路、DC/AC变换电路；所述人机界面、DC/DC变换电路分别与主控单元连接；所述DC/DC变换电路与DC/AC变换电路连接；所述人机界面能够与能量管理系统进行通信；所述主控单元能够与电池管理系统进行通信；所述DC/AC变换电路能够与外部电源连接。本发明装置是可手持移动的，并增大了均衡电流，而且本发明装置能够与电化学储能系统中的能量管理系统、电池管理系统进行通信，提高了补电效率。

技术研发人员：沈聪,潘逸菎,吴婷婷
受保护的技术使用者：北京天启鸿源新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13