一种户用光伏储能设备的电池系统及其控制方法与流程

本发明属于光伏逆变器，具体涉及一种户用光伏储能设备的电池系统及其控制方法。

背景技术：

1、为了满足户用光伏储能系统高电压、大容量的要求，单体电池常常以串并联的形式形成电池包，电池包再进一步串联或并联使用。然而，在电池系统充放电的使用过程中，每个电池包的老化程度、荷电状态和健康状态等不一致。随着电池使用时间的增长，电池包间的容量容易不一致，最终缩短电池包甚至整个电池系统的使用寿命，甚至造成电池变形、爆炸等安全隐患。在储能领域的一种解决办法是增加额外的包间均衡器进行均衡，通常该均衡器需要高耐压大电流的电力变换器件，成本高昂，且电池系统的旁路控制过程需要改变或暂停已有的工作状态再进行旁路，便捷度较低，且容易出现短路或断路的情况，安全性低下。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本发明的目的是提供一种改进的户用光伏储能设备的电池系统及其控制方法。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

3、一种户用光伏储能设备的电池系统，包括多个相互串联或并联的电池包及具有bmu模块的高压控制盒，所述bmu模块用于检测到某一所述电池包容量较低时向该电池包发出旁路指令，所述电池系统还包括多个旁路装置，每个所述电池包并联一个所述旁路装置；

4、每一个所述电池包包括：

5、第一电力传输正极端子和第一电力传输负极端子，该电池包通过所述第一电力传输正极端子和所述第一电力传输负极端子与其它的电池包连接；

6、cmu单元，其用于接收所述bmu模块发送的旁路指令；

7、第一控制开关，其连接于所述第一电力传输正极端子和所述第一电力传输负极端子之间，所述第一控制开关和所述cmu单元电性连接并能够响应所述旁路指令将所述第一电力传输正极端子和所述第一电力传输负极端子断开；

8、每一个所述旁路装置包括：

9、旁路器控制板，其用于和对应的所述电池包的所述cmu单元相通信；

10、第一支路，其并联于对应的所述电池包的所述第一电力传输正极端子和所述第一电力传输负极端子之间，所述第一支路包括相互串联的第二控制开关和续流二极管，所述第二控制开关和所述旁路器控制板电性连接；

11、第二支路，其并联于对应的所述电池包的所述第一电力传输正极端子和所述第一电力传输负极端子之间，所述第二支路包括相互串联的第三控制开关和保险丝，所述第三控制开关和所述旁路器控制板电性连接。

12、优选地，所述第二控制开关上设有第二触点组件，所述第三控制开关上设有第三触点组件；

13、所述第二触点组件包括：

14、第二驱动触点，其用于接收所述旁路器控制板的信号并驱动所述第二控制开关的开合；

15、第二反馈触点，其用于向所述旁路器控制板反馈所述第二控制开关的开合情况；

16、所述第三触点组件包括：

17、第三驱动触点，其用于接收所述旁路器控制板的信号并驱动所述第三控制开关的开合；

18、第三反馈触点，其用于向所述旁路器控制板反馈所述第三控制开关的开合情况。

19、优选地，每一个所述电池包具有和所述cmu单元电连接的第一信号输出端子，每一个所述旁路装置具有和所述旁路器控制器电连接的第二信号输入端子，所述第一信号输出端子和所述第二信号输入端子电连接；所述cmu单元配置为接收到所述bmu模块发送的所述旁路指令后控制所述第一信号输出端子的电平升高，所述旁路器控制器配置为在所述第二信号输入端子的电平升高后控制所述第二控制开关闭合。

20、进一步地，每一个所述电池包具有和所述cmu单元电连接的第一信号输入端子，每一个所述旁路装置具有和所述旁路器控制器电连接的第二信号输出端子，所述第二信号输出端子和所述第一信号输入端子电连接；所述旁路器控制器配置为在所述第二控制开关闭合后控制所述第二信号输出端子的电平升高，所述cmu单元配置为在所述第一信号输入端子的电平升高后控制所述第一控制开关断开；所述旁路器控制器还配置为在检测到所述第一电力传输正极端子和所述第一电力传输负极端子之间的电压值小于或等于目标电压值时控制所述第三控制开关闭合。

21、更进一步地，所述cmu单元配置为在接收到所述bmu模块的并线指令后将所述第一信号输出端子的电平拉低，所述旁路器控制板配置为在所述第二信号输入端子的电平降低后控制所述第三控制开关断开，并在所述第三开关断开后将所述第二信号输出端子的电平拉低；所述cmu单元配置为在所述第一信号输入端子的电平降低后控制所述第一控制开关闭合；所述旁路器控制器还配置为在检测到所述第一电力传输正极端子和所述第一电力传输负极端子之间的电压值大于目标电压值时控制所述第二控制开关断开。

22、优选地，所述高压控制盒包括用于接收所述电池包释放的电力的第二电力传输正极端子和第二电力传输负极端子，所述高压控制盒通过所述第二电力传输正极端子和所述第二电力传输负极端子和后端光伏逆变器连接；多个所述电池包相互串联，所述电池包的第一电力传输负极端子和下一电池包的第一电力传输正极端子电连接。

23、优选地，所述高压控制盒还包括谐振电路，所述谐振电路和所述第一电力传输正极端子、所述第一电力传输负极端子、所述第二电力传输正极端子和所述第二电力传输负极端子电性连接。

24、优选地，每一个所述电池包还包括多个菊花链接口，所述bmu模块通过所述菊花链接口向所述cmu单元发送所述旁路指令。

25、优选地，所述续流二极管为快恢复二极管，所述续流二极管的最大整流电流为60a，最高反向工作电压为1200v。

26、一种户用光伏储能设备的电池系统的控制方法，所述电池系统为上述的电池系统，所述电池系统包括主电路模式和旁路模式，

27、所述电池系统由所述主电路模式向所述旁路模式切换时，所述控制方法包括：

28、s1、所述高压控制盒通过所述bmu模块分别检测所述多个电池包的容量，判断每一个所述电池包的容量是否低于设定值，若所述bmu模块检测到某一所述电池包容量低于所述设定值，则跳转到步骤s2，若否，则继续进行检测；

29、s2、所述bmu模块通过对应的所述电池包的所述菊花链接口向所述cmu单元发送所述旁路指令；

30、s3、所述cmu单元接收到所述旁路指令后控制所述第一信号输出端子的电平升高，进而控制所述旁路装置进入工作状态；

31、s4、所述旁路器控制板控制所述第二控制开关闭合，并控制所述第二信号输出端子的电平升高，使得所述cmu单元接收到所述第二控制开关的闭合信号；

32、s5、所述cmu单元接收到所述第二控制开关的闭合信号后，控制所述第一控制开关断开，并将对应的所述第一电力传输正极端子和所述第一电力传输负极端子之间的电压值降低至小于或等于目标电压值；

33、s6、所述旁路器控制板检测所述第一电力传输正极端子和所述第一电力传输负极端子之间的电压值是否小于或等于所述目标电压值，若是，则跳转到步骤s7，若否，则继续进行检测；

34、s7、控制所述第三控制开关闭合；

35、所述电池系统由所述旁路模式向所述主电路模式切换时，所述控制方法包括：

36、s8、所述高压控制盒通过所述bmu模块检测旁路电池包的容量，判断所述旁路电池包的容量是否和其它所述电池包的容量一致，若是，则跳转到步骤s9，若否，则继续进行检测；

37、s9、所述bmu模块通过对应的所述电池包的所述菊花链接口向所述cmu单元发送并线指令；

38、s10、所述cmu单元接收到所述并线指令后控制所述第一信号输出端子的电平降低，进而控制所述旁路装置进入准备退出状态；

39、s11、所述旁路器控制板控制所述第三控制开关断开，并控制所述第二信号输出端子的电平降低，使得所述cmu单元接收到所述第三控制开关的闭合信号；

40、s12、所述cmu单元接收到所述第三控制开关的闭合信号后，控制所述第一控制开关闭合；

41、s13、所述旁路器控制板检测所述第一电力传输正极端子和所述第一电力传输负极端子之间的电压值是否大于所述目标电压值，若是，则跳转到步骤s14，若否，则继续进行检测；

42、s14、控制所述第二控制开关断开。

43、由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

44、本发明中的户用光伏储能设备的电池系统，通过给每一个电池包并联一个旁路装置，当bmu模块检测到某一电池包容量较低时向该电池包发出旁路指令，在不影响其它电池包放电的情况下通过旁路装置将该电池包旁路，实现了电池包间的均衡。该电池系统通过合理的算法最大化的利用所有电池容量，增加了电池系统整体的利用率和使用寿命。该系统通过高耐压二极管作为续流装置，使得在不改变工作状态的情况下旁路电池包，在电池包放电过程中无需脱网允许。该系统结构简单，可靠性高，仅通过硬件电路完成操作，成本较低。