一种储能系统的控制方法、装置及储能系统与流程

文档序号:31608282发布日期:2022-09-21 12:39阅读:174来源:国知局
一种储能系统的控制方法、装置及储能系统与流程

1.本发明实施例涉及储能系统的控制技术领域,尤其涉及一种储能系统的控制方法、装置及储能系统。


背景技术:

2.相对于车用电池系统来说,储能系统通常具有多个电池簇,因此储能系统的上电控制逻辑会相对车用系统更为复杂。
3.现阶段,在对储能系统进行上电控制中,如果判断多个电池簇中的任意两个电池簇之间压差超过一定的限值,则会通过对电压较低的电池簇进行预充,以提升整个储能系统的电压。
4.但是,使用预充的形式对电压较低的电池簇进行充电,其等待时间可能会长达5h以上,且储能系统在预充过程中并无提示给客户,使得用户的使用感较差。


技术实现要素:

5.本发明实施例提供一种储能系统的控制方法、装置及储能系统,解决了现有技术中的储能系统在进行上电的过程中使用预充的形式对电压较低的电池簇进行充电所导致的充电时间过长、用户的使用体验感较差的技术问题。
6.本发明实施例提供了一种储能系统的控制方法,所述控制方法包括:
7.第一控制器通过第二控制器控制目标电池簇进行高压上电,其中,所述目标电池簇为n个电池簇中,当前电压值最小的电池簇;
8.所述第一控制器判断所述目标电池簇的当前电压值与对比电池簇的当前电压值之差是否小于预设压差值,其中,所述对比电池簇为除所述目标电池簇之外的其他电池簇中所述当前电压值最小的电池簇;
9.若否,则所述第一控制器通过电源转换系统将所述目标电池簇充电至第一目标电压值,其中,所述第一目标电压值的大小范围为[v
0-2,v0],v0为所述对比电池簇的当前电压值;
[0010]
在所述目标电池簇充电完成之后,对所述对比电池簇进行高压上电;
[0011]
将上电完成的所述对比电池簇作为新的目标电池簇,并在剩余的多个电池簇中选择所述当前电压值最小的电池簇作为新的对比电池簇,继续执行判断是否需要为目标电池簇进行充电的步骤,直至n个电池簇均上电完成。
[0012]
可选地,所述控制方法还包括:
[0013]
若所述目标电池簇的当前电压值与对比电池簇的当前电压值之差小于预设压差值,则直接对所述对比电池簇进行高压上电。
[0014]
可选地,当第n-m个电池簇作为目标电池簇,第m+1个电池簇作为对比电池簇进行对比,且m≥3,n>m时,若所述目标电池簇的当前电压值与对比电池簇的当前电压值之差大于所述预设压差值,则所述控制方法还包括:
[0015]
所述第一控制器通过所述电源转换系统将n个电池簇中的前m个电池簇均充电至第二目标电压值,其中,所述第二目标电压值的大小范围为[v
1-2,v1],v1为第m+1个电池簇的当前电压值。
[0016]
可选地,在所述第一控制器通过所述第二控制器控制所述目标电池簇进行高压上电之前,所述控制方法还包括:
[0017]
所述第一控制器获取n个电池簇的当前电压值,并确定所述当前电压值最小的电池簇为目标电池簇。
[0018]
可选地,所述第一控制器通过电源转换系统将所述目标电池簇充电至第一目标电压值包括:
[0019]
所述第一控制器向所述电源转换系统发送充电请求;
[0020]
所述电源转换系统基于所述充电请求与外接电源连通,并在连通后向所述第一控制器发送允许充电指令;
[0021]
所述第一控制器基于所述允许充电指令获取电池簇的允许充电电流,并将所述允许充电电流返回至所述电源转换系统;
[0022]
所述电源转换系统基于所述允许充电电流对所述目标电池簇进行充电,直至所述目标电池簇的当前电压值达到第一目标电压值。
[0023]
可选地,在对所述目标电池簇进行充电的过程中,所述控制方法还包括:
[0024]
所述第一控制器根据所述电源转换系统输出的充电电流计算所述目标电池簇的充电时间;
[0025]
所述第一控制器将所述充电时间发送至显示单元显示。
[0026]
可选地,在n个电池簇均上电完成之后,所述控制方法还包括:
[0027]
所述第一控制器通过所述电源转换系统控制n个电池簇对负载进行供电。
[0028]
本发明实施例还提供了一种储能系统的控制装置,所述控制装置包括第一控制器、第二控制器、电源转换系统以及高压配电箱;
[0029]
所述第一控制器的数量为1,分别与n个所述第二控制器电连接;所述第二控制器的数量为n,n个所述第二控制器与n个电池簇一一对应连接;所述电源转换系统通过高压配电箱与n个电池簇电连接,所述电源转换系统分别与所述第一控制器、外接电源电连接;
[0030]
所述第一控制器用于通过所述第二控制器控制目标电池簇进行高压上电,其中,所述目标电池簇为n个电池簇中,当前电压值最小的电池簇;所述第一控制器还用于判断所述目标电池簇的当前电压值与对比电池簇的当前电压值之差是否小于预设压差值,并根据判断结果通过所述电源转换系统对所述目标电池簇进行充电,其中,所述对比电池簇为除所述目标电池簇之外的其他电池簇中所述当前电压值最小的电池簇。
[0031]
可选地,所述控制装置还包括显示单元;
[0032]
所述显示单元与所述第一控制器电连接,用于在所述第一控制器的控制下显示所述目标电池簇的充电时间。
[0033]
本发明实施例还提供了一种储能系统,所述储能系统包括上述任意实施例中所述的储能系统的控制装置。
[0034]
本发明实施例公开了一种储能系统的控制方法、装置及储能系统,方法包括第一控制器通过第二控制器控制目标电池簇进行高压上电;第一控制器判断目标电池簇的当前
电压值与对比电池簇的当前电压值之差是否小于预设压差值;若否,则第一控制器通过电源转换系统将目标电池簇充电至第一目标电压值;在目标电池簇充电完成之后,对对比电池簇进行高压上电;将上电完成的对比电池簇作为新的目标电池簇,并在剩余的多个电池簇中选择当前电压值最小的电池簇作为新的对比电池簇,继续执行判断是否需要为目标电池簇进行充电的步骤,直至n个电池簇均上电完成。本技术通过使用电源转换系统对电压较低的目标电池簇进行充电,解决了现有技术中的储能系统在进行上电的过程中使用预充的形式对电压较低的电池簇进行充电所导致的充电时间过长、用户的使用体验感较差的技术问题,实现了减少对电压较低的电池簇进行预充的时长,提升用户使用体验的技术效果。
附图说明
[0035]
图1是本发明实施例提供的一种储能系统的控制方法的流程图;
[0036]
图2是本发明实施例提供的另一种储能系统的控制方法的流程图;
[0037]
图3是本发明实施例提供的又一种储能系统的控制方法的流程图;
[0038]
图4是是本发明实施例提供的一种储能系统的控制装置的结构图。
具体实施方式
[0039]
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,而非对本发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
[0040]
需要说明的是,本发明的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象,而不是用于限定特定顺序。本发明下述各个实施例可以单独执行,各个实施例之间也可以相互结合执行,本发明实施例对此不作具体限制。
[0041]
图1是本发明实施例提供的一种储能系统的控制方法的流程图。该储能系统的控制方法可适用于船用储能、工业储能等储能系统的控制场景。该储能系统的控制方法可以由储能系统的控制装置来执行,该装置可以采用硬件和/或软件的方式来实现,并一般可集成于服务器中。
[0042]
如图1所示,该储能系统的控制方法具体包括如下步骤:
[0043]
s101,第一控制器通过第二控制器控制目标电池簇进行高压上电,其中,目标电池簇为n个电池簇中,当前电压值最小的电池簇。
[0044]
具体地,第一控制器为主电池管理单元(master battery management unit,mbmu),一个储能系统通常设置有一个第一控制器;第二控制器为子电池处理单元(slave battery management unit,sbmu),一个储能系统中设置有多个第二控制器,一个第二控制器对应控制一个电池簇,多个第二控制器均与第一控制器电连接。
[0045]
在确定出多个电池簇中,当前电压值最小的电池簇为目标电池簇之后,第一控制器向目标电池簇相对应的第二控制器发送上电指令,第二控制器在该上电指令的控制下控制目标电池簇进行高压上电。
[0046]
s102,第一控制器判断目标电池簇的当前电压值与对比电池簇的当前电压值之差是否小于预设压差值,其中,对比电池簇为除目标电池簇之外的其他电池簇中当前电压值最小的电池簇。
[0047]
具体地,在目标电池簇上电完成之后,第一控制器获取除目标电池簇之外的其他电池簇中当前电压值最小的电池簇作为对比电池簇,即第一控制器在剩下未完成高压上电的n-1个电池簇中,选取当前电压值最低的电池簇作为对比电池簇,并判断目标电池簇的当前电压值与对比电池簇的当前电压值之差是否小于预设压差值,一般来说,预设压差值设置为5v,也可以根据电池类型的不同设置为其他值。
[0048]
s103,若否,则第一控制器通过电源转换系统将目标电池簇充电至第一目标电压值,其中,第一目标电压值的大小范围为[v
0-2,v0],v0为对比电池簇的当前电压值。
[0049]
具体地,若目标电池簇的当前电压值与对比电池簇的当前电压值之差大于预设压差值,则第一控制器给电源转换系统(power convert system,pcs)发送一个充电请求,以使电源转换系统根据该充电请求为目标电池簇进行充电。
[0050]
可选地,当目标电池簇充电至第一目标电压值之后,第一控制器向电源转换系统发送充电停止请求,电源转换系统基于充电停止请求停止对目标电池簇的充电动作。
[0051]
示例性地,目标电池簇的当前电压值为5v,对比电池簇的当前电压值为11v,预设压差值为5v,则目标电池簇的当前电压值与对比电池簇的当前电压值之差为6v,大于预设压差值。此时需要对目标电池簇进行充电,优选地,将目标电池簇的当前电压值充电至11v,但允许出现2v的误差,因此目标电池簇的当前电压值的范围为[9v,11v],即第一目标电压值的取值范围为[9v,11v]。
[0052]
可选地,若目标电池簇的当前电压值与对比电池簇的当前电压值之差小于预设压差值,则直接对对比电池簇进行高压上电。
[0053]
具体地,若判断结果为目标电池簇的当前电压值与对比电池簇的当前电压值之差小于预设压差值,则表明目标电池簇与对比电池簇之间的压差在允许的范围之内,因此可以第一控制器可以直接控制电源转换系统对对比电池簇进行高压电,不需要对目标电池簇进行充电。
[0054]
s104,在目标电池簇充电完成之后,对对比电池簇进行高压上电。
[0055]
具体地,在目标电池簇充电完成之后,目标电池簇与对比电池簇之间的压差处于预设压差值范围内,则可以对对比电池簇进行高压上电。具体的上电过程与目标电池簇的上电过程相似,即第一控制器向对比电池簇相对应的第二控制器发送上电指令,第二控制器在该上电指令的控制下控制对比电池簇进行高压上电。
[0056]
s105,将上电完成的对比电池簇作为新的目标电池簇,并在剩余的多个电池簇中选择当前电压值最小的电池簇作为新的对比电池簇,继续执行判断是否需要为目标电池簇进行充电的步骤,直至n个电池簇均上电完成。
[0057]
具体地,在对比电池簇上电完成之后,将对比电池簇作为新的目标电池簇,然后从剩余的n-2个电池簇中选择当前电压值最小的电池簇作为新的对比电池簇,重复执行目标电池簇与对比电池簇之间的压差与预设压差值之间的对比,直至最后一个电池簇均上电完成为止,实现储能系统中的n个电池簇全部上电完成。
[0058]
需要说明的是,由于使用电源转换系统连接外部设备(例如充电桩等外接电源)对压差过大的目标电池簇进行充电,该充电过程的历经时间较短,不用占用用户的太多的等待时间,因此在提高储能系统的上电效率的同时,较大的提升了用户的使用体验感。
[0059]
本技术通过使用电源转换系统对电压较低的目标电池簇进行充电,解决了现有技
术中的储能系统在进行上电的过程中使用预充的形式对电压较低的电池簇进行充电所导致的充电时间过长、用户的使用体验感较差的技术问题,实现了减少对电压较低的电池簇进行预充的时长,提升用户使用体验的技术效果。
[0060]
在上述各技术方案的基础上,当第n-m个电池簇作为目标电池簇,第m+1个电池簇作为对比电池簇进行对比,且m≥3,n>m时,若目标电池簇的当前电压值与对比电池簇的当前电压值之差大于预设压差值,该储能系统的控制方法还包括:
[0061]
第一控制器通过电源转换系统将n个电池簇中的前m个电池簇均充电至第二目标电压值,其中,第二目标电压值的大小范围为[v
1-2,v1],v1为第m+1个电池簇的当前电压值。
[0062]
示例性地,n=8,m=4,则当第1、2、3个电池簇均上电完毕,第4个电池簇(即目标电池簇)与第5个电池簇(即对比电池簇)之间的压差大于预设压差值时,第一控制器通过电源转换系统,将8个电池簇中的前4个电池簇均充电至第二目标压差值,第二压差值的范围根据第5个电池簇的当前电压值决定。
[0063]
例如,第1、2、3、4、5个电池簇的当前电压值分别为5v、11v、15v、18v、24v,则当第1个电池簇充电至11v,之后,第2个电池簇与第3个电池簇之间的压差为4v,小于预设压差值5v,第3个电池簇与第4个电池簇之间的压差为3v,同样小于预设压差值5v,而第4个电池簇与第5个电池簇之间的压差为6v,大于预设压差值5v,此时,如果仅将第4个电池簇充电至24v,则第3个电池簇又会与第4个电池簇之间的压差超过预设压差值,因此,当后者的电池簇之间出现压差大于预设压差值时,需要将第5个电池簇之前的全部电池簇均进行充电,以使每两个电池簇之间的压差处于预设压差值范围内。
[0064]
在上述各技术方案的基础上,图2是本发明实施例提供的另一种储能系统的控制方法的流程图,如图2所示,在s101之前,该储能系统的控制方法还包括:
[0065]
s201,第一控制器获取n个电池簇的当前电压值,并确定当前电压值最小的电池簇为目标电池簇。
[0066]
具体地,每一个电池簇相对应的第二控制器会采集该电池簇的当前电压值,并将获取到的n个当前电压值发送至第一控制器,第一控制器基于接收到的n个电池簇的当前电压值进行判断,确定出当前电压值最小的电池簇作为目标电池簇,并向目标电池簇相对应的第二控制器发送上电指令,以控制目标电池簇进行高压上电。
[0067]
可选地,在s201之前,该储能系统的控制方法还包括:控制储能系统的开关使能,唤醒储能系统,并判断储能系统是否存在上电故障,若判断结果为不存在上电故障,则n个电池簇的第二控制器分别检测并获取对应电池簇的当前电压值,并将当前电压值发送至第一控制器。
[0068]
可选地,在第一控制器获取n个电池簇的当前电压值之后,该储能系统的控制方法还包括:第一控制器将n个电池簇的当前电压值有小到大排列,并计算排序后两两电池簇之间的压差,依次判断n-1个压差是否小于预设压差值;若n-1个压差均小于预设压差值,则不需要对电池簇进行充电,将n个电池簇依次进行高压上电;若n-1个压差中存在一个或多个压差大于预设压差值,则将压差大于预设压差值的几个电池簇中,当前电压值最大的电池簇最为对比电池簇,并对排序在对比电池簇之前的电池簇均进行充电,以实现储能系统中个电池簇之间的电压均衡。
[0069]
在上述各技术方案的基础上,图3是本发明实施例提供的又一种储能系统的控制
方法的流程图,如图3所示,在s103具体包括:
[0070]
s301,第一控制器向电源转换系统发送充电请求。
[0071]
具体地,在确定出目标电池簇的当前电压值与对比电池簇的当前电压值之差大于预设压差值之后,第一控制器会给电源转换系统发送一个充电请求,以使电源转换系统根据该充电请求为目标电池簇进行充电。
[0072]
s302,电源转换系统基于充电请求与外接电源连通,并在连通后向第一控制器发送允许充电指令。
[0073]
具体地,电源转换系统在接收到充电请求之后,与外接电源连通,通常情况下,该外接电源为充电桩,电源转换系统在与外接电源连通之后向第一控制器发送允许充电指令,以表明已与外接电源连通完毕,可以进行充电。
[0074]
s303,第一控制器基于允许充电指令获取电池簇的允许充电电流,并将允许充电电流返回至电源转换系统。
[0075]
s304,电源转换系统基于允许充电电流对目标电池簇进行充电,直至目标电池簇的当前电压值达到第一目标电压值。
[0076]
具体地,第一控制器在接收到允许充电指令之后,基于该指令获取电池簇的允许充电电流,并将该允许充电电流返回至电源转换系统。电源转换系统在接到允许充电电流之后,基于该电流控制外接电源对目标电池簇进行充电,以使目标电池簇的当前电压值达到第一目标电压值。
[0077]
在上述各技术方案的基础上,在对目标电池簇进行充电的过程中,该储能系统的控制方法还包括:
[0078]
第一控制器根据电源转换系统输出的充电电流计算目标电池簇的充电时间;
[0079]
第一控制器将充电时间发送至显示单元显示。
[0080]
具体地,为了解决储能系统上电过程中,无法对用户进行等待充电的提示,在对目标电池簇进行充电的过程中,第一控制器会根据电源转换系统输出的充电电流计算目标电池簇的充电时间,并将计算得到的充电时间发送至显示单元进行显示,显示单元在接到第一控制器的显示指令之后,通过显示屏提示“充电中,预计xxmin,请耐心等待”的提示语,进一步提升用户体验。
[0081]
需要说明的是,第一控制器还会向显示单元发送当前充电的目标电池簇的标志位,以使显示单元在进行显示的过程中,还可以向用户显示当前是哪个电池簇正在进行充电。
[0082]
在上述各技术方案的基础上,在n个电池簇均上电完成之后,该储能系统的控制方法还包括
[0083]
第一控制器通过电源转换系统控制n个电池簇对负载进行供电。
[0084]
具体地,在全部电池簇均上电完毕之后,第一控制器可以通过电源转换系统控制储能系统中的电池簇进行放电动作,即对负载进行供电。
[0085]
图4是本发明实施例提供的一种储能系统的控制装置的结构图,如图4所示,该储能系统的控制装置包括第一控制器mbmu、第二控制器sbmu、电源转换系统pcs以及高压配电箱41;
[0086]
第一控制器mbmu的数量为1,分别与n个第二控制器sbmu电连接;第二控制器sbmu
的数量为n,n个第二控制器sbmu与n个电池簇cn一一对应连接;电源转换系统pcs通过高压配电箱41与n个电池簇cn电连接,电源转换系统pcs分别与第一控制器mbmu、外接电源42电连接。参见图4,n个第二控制器sbmu分别以sbmu1、sbmu2
……
、sbmun进行表示,n个电池簇分别以c1、c2、
……
、cn进行表示。
[0087]
第一控制器mbmu用于通过第二控制器sbmu控制目标电池簇cx(图4中示例性地以c1为目标电池簇cx)进行高压上电,其中,目标电池簇cx为n个电池簇中,当前电压值最小的电池簇;第一控制器mbmu还用于判断目标电池簇cx的当前电压值与对比电池簇cy(图4中示例性地以c2为对比电池簇cy)的当前电压值之差是否小于预设压差值,并根据判断结果通过电源转换系统pcs对目标电池簇cx进行充电,其中,对比电池簇cy为除目标电池簇cx之外的其他电池簇中当前电压值最小的电池簇。
[0088]
可选地,如图4所示,控制装置还包括显示单元43;
[0089]
显示单元43与第一控制器mbmu电连接,用于在第一控制器mbmu的控制下显示目标电池簇cx的充电时间。
[0090]
可选地,如图4所示,一个第二控制器sbmu包括多个温度控制监控单元tcmu(temperature control monitoring unit)以及多个电压控制监控单元vcmu(voltage control monitoring unit),参见图4,多个tcmu用tcmu1、tcmu2、
……
、tcmun进行表示,多个vcmu用vcmu1、vcmu2、
……
、vcmun表示。多个tcmu之间相并联,用于采集每个电池簇中的温度信息;多个vcmu之间相并联,用于采集每个电池簇中的电压信息;多个tcmu以及多个vcmu均与第二控制器sbmu电连接,并将采集到的电压信息和温度信息传送至第二控制器sbmu中。
[0091]
可选地,如图4所示,控制装置还包括高压监测单元hmu(high voltage monitoring unit),高压监测单元hmu与第一控制器mbmu电连接,用于对储能系统中各电池簇的高压上电、下电情况进行检测,并将检测结果传送至第一控制器mbmu。
[0092]
可选地,如图4所示,控制装置还包括能量管理系统ems(energy management system),能量管理系统ems与电源转换系统pcs、显示单元43电连接,用于实时监测储能系统的状态,并第一控制器mbmu的控制下将储能系统的当前状态传送至显示单元43显示。
[0093]
可选地,如图4所示,每个电池簇均包括主正开关s1、主负开关s2、预充开关s3、电阻r以及电芯vcc。当对电池簇进行高压上电时,为了防止烧毁电芯vcc,电池簇中的主负开关s2以及预充开关s3首先闭合,随后闭合主正开关s1,并打开预充开关s3,完成上电。
[0094]
本发明实施例所提供的装置,其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同,为简要描述,装置实施例部分未提及之处,可参考前述方法实施例中相应内容。
[0095]
本发明实施例提供的储能系统的控制装置,与上述实施例提供的储能系统的控制方法具有相同的技术特征,所以也能解决相同的技术问题,达到相同的技术效果。
[0096]
本发明实施例还提供了一种储能系统,其特征在于,储能系统包括上述任意实施例中的储能系统的控制装置。
[0097]
在本发明实施例的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中
的具体含义。
[0098]
最后应说明的是,上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解,本发明不限于这里所述的特定实施例,对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此,虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明,但是本发明不仅仅限于以上实施例,在不脱离本发明构思的情况下,还可以包括更多其他等效实施例,而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
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