一种储能电池及其控制方法与流程

本发明涉及配电，尤其涉及一种储能电池及其控制方法。

背景技术：

1、目前，电化学储能在近年来快速发展，市场需求也越来越多，储能系统故障导致的短时断电都会对用户体验和用户的经济效益造成严重影响。因此，在储能系统设计时，各个环节都要充分考虑储能系统的容错性以及可扩展性。市场上的电储能系统一般由逆变器和储能电池构成，其中储能电池是由电池管理系统和多个电池组成。

2、现有一种储能电池为一个单一整体电池，不具备拓展性，当想扩展容量或者升高电压平台必须得更换整个储能电池；此外，单一整体的储能电池容错率低，当储能电池中某个部件或者电芯故障时，整个系统都需要停止工作，并把整个储能电池返修甚至报废，系统运作效率低、维修成本高。

技术实现思路

1、本发明提供了一种储能电池及其控制方法，以解决现有储能系统中储能电池难容错率低、维修成本高的技术问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种储能电池，包括若干个并联而成的电池组，且每个所述电池组包括若干个串联连接的电池；

3、其中所述电池包括充放电回路；所述充放电回路包括蓄电池、第一开关和第二开关；所述第一开关和第二开关用于控制两个电池之间连接线路的断开或闭合。

4、本发明通过若干个电池串联成电池组，同时将若干个电池组并联组成储能电池。在储能电池的运行过程中，通过各个电池独立控制各自的第一开关和第二开关的断开和闭合，从而控制各个电池与其余电池连接线路的连接或闭合，使得储能电池中各个电池可自由拓展，且在拆卸、增加电池时不会影响储能电池中其它电池组中电池的运行，当某个电池出现故障时，只需对所在电池组进行控制，将所述故障电池进行下电、维修即可，无需停止整个储能电池的运作，提高了储能电池整体的运作效率，提高容错性。

5、进一步的，所述电池包括正极接线端和负极接线端，在所述充放电回路中，所述蓄电池的正极和所述正极接线端相连，所述蓄电池的负极和所述负极接线端相连；所述第一开关设置在蓄电池的正极和所述正极接线端之间；所述第二开关设置在蓄电池的负极和所述负极接线端之间。

6、进一步的，所述电池还包括限制充放电支路，所述限制充放电支路与所述第一开关并联设置。

7、进一步的，所述限制充放电支路包括限制充电支路和限制放电支路；所述限制充电支路和所述限制放电支路并联设置；

8、所述限制充电支路包括第一二极管和第四开关，所述第一二极管和所述第四开关串联设置在所述蓄电池的正极和所述正极接线端之间，且所述第一二极管的正极与所述蓄电池的正极相连；

9、所述限制放电支路包括第二二极管和第五开关，所述第二二极管和所述第五开关串联设置在所述蓄电池的正极和所述正极接线端之间，且所述第二二极管的负极与所述蓄电池的正极相连。

10、进一步的，所述电池还包括预充支路，所述预充支路与所述第一开关并联设置。

11、进一步的，所述预充支路包括预充电阻和第三开关，所述预充电阻和所述第三开关串联设置在所述蓄电池的正极和所述正极接线端之间。

12、进一步的，所述储能电池采用can总线架构连接各个电池组；所述电池组中的一个电池设置为主控电池，剩余电池设置为从控电池。

13、第二方面，本发明提供了一种储能电池平衡充放电方法，应用于所述的储能电池，包括：

14、启动所述储能电池，并进入放电模式；当检测到所述储能电池完全放电时，根据无感切换操作进入充电模式；当检测到所述储能电池完全充电时，根据所述无感切换操作进入放电模式；

15、所述电池当进入放电模式后，根据第一电压对各个电池组进行平衡放电电压操作；并根据所有电池的soc值进行完全放电操作；所述第一电压为所述储能电池中各个无故障电池组的最大电压；

16、当进入充电模式后，根据第二电压对各个电池组进行平衡充电电压操作；并根据所有电池的soc值进行完全充电操作；所述第二电压为所述储能电池中各个无故障电池组的最小电压。

17、进一步的，所述根据第一电压对各个电池组进行平衡放电电压操作，包括：

18、确定所述储能电池当前的第一电压，所述第一电压为所述储能电池中各个无故障电池组的最大电压；

19、根据所述第一电压和预设的第一电压差对未上电的电池组进行筛选，确定所有满足上电条件的第二电池组；

20、根据当前在线电池组的数量限制所述储能电池的总充放电电流，并对所述第二电池组进行上电操作；

21、所述第二电池组完成上电操作后，解除所述储能电池的总充放电电流限制，完成平衡放电电压操作。

22、进一步的，所述根据第二电压对各个电池组进行平衡充电电压操作，包括：

23、确定所述储能电池当前的第二电压，所述第二电压为所述储能电池中各个无故障电池组的最小电压；

24、根据所述第二电压和预设的第二电压差对未上电的电池组进行筛选，确定所有满足上电条件的第三电池组；

25、根据当前在线电池组数量限制所述储能电池的总充放电电流，并对所述第二电池组进行上电操作；

26、所述第二电池组完成上电操作后，解除所述储能电池的总充放电电流限制，完成平衡充电电压操作。

27、第三方面，本发明提供了一种储能电池故障剔除方法，应用于所述的储能电池，包括：

28、启动所述储能电池，并进入放电模式；当检测到所述储能电池完全放电时，根据无感切换操作进入充电模式；当检测到所述储能电池完全充电时，根据所述无感切换操作进入放电模式；

29、进入放电模式或者进入充电模式后，当检测到故障电池组时，根据上电电池组的个数和第一电流阈值向除故障电池组以外的电池组发送限流指令，以限制充放电总电流；并向所述故障电池组发送下电指令，直至所述故障电池组下电后，向各个已上电电池组发送解除限流指令；其中，所述故障电池组为存在电池发生严重故障的已上电的电池组。

30、第四方面，本发明提供了一种储能电池无感切换充放电方法，应用于所述的储能电池，包括：

31、启动所述储能电池，并进入放电模式；当检测到所述储能电池完全放电时，根据无感切换操作进入充电模式；当检测到所述储能电池完全充电时，根据所述无感切换操作进入放电模式；

32、所述无感切换操作，包括：当检测到存在处于上电状态但不满足上电条件的第一电池组时，则向第一电池发送控制指令；所述第一电池为第一电池组中的第一个电池；所述第一电池根据所述控制指令和切换操作调整充放电回路，其中，所述切换操作包括放电转充电和充电转放电。

33、进一步的，所述第一电池根据所述控制指令和切换操作调整充放电回路，包括：

34、当所述切换操作为放电转充电时，闭合所述第一电池的第五开关，以接入设置了第二二极管的限制放电支路，并断开第一开关；

35、当所述切换操作为充电转放电时，闭合所述第一电池的第四开关，以接入设置了第一二极管的限制充电支路，并断开第一开关。

36、进一步的，在所述无感切换操作之后还包括第二上电操作，所述第二上电操作包括：

37、闭合所有满足上电条件的电池组中的第三电池的第二开关和第一电池的第五开关；

38、闭合所有不满足上电条件的电池组中的第三电池的第二开关和第一电池的第一开关；

39、其中，第三电池为电池组中的最后一个电池，第一电池为电池组中的第一个电池。

40、第五方面，本发明提供了一种储能电池控制方法，应用于所述的储能电池，包括：

41、接收上电指令，以使主控电池根据上电指令对所有电池进行第一上电操作，上电成功后进入放电模式；当检测到所述储能电池完全放电时，根据无感切换操作进入充电模式；当检测到所述储能电池完全充电时，根据所述无感切换操作进入放电模式；

42、进一步的，所述电池当进入放电模式后，根据第一电压对各个电池组进行平衡放电电压操作；并根据所有电池的soc值进行完全放电操作；所述第一电压为所述储能电池中各个无故障电池组的最大电压；

43、当进入充电模式后，根据第二电压对各个电池组进行平衡充电电压操作；并根据所有电池的soc值进行完全充电操作；所述第二电压为所述储能电池中各个无故障电池组的最小电压。

44、进一步的，所述根据第一电压对各个电池组进行平衡放电电压操作，包括：

45、确定所述储能电池当前的第一电压，所述第一电压为所述储能电池中各个无故障电池组的最大电压；

46、根据所述第一电压和预设的第一电压差对未上电的电池组进行筛选，确定所有满足上电条件的第二电池组；

47、根据当前在线电池组数量限制所述储能电池的总充放电电流，并对所述第二电池组进行上电操作；

48、所述第二电池组完成上电操作后，解除所述储能电池的总充放电电流限制，完成平衡放电电压操作。

49、进一步的，所述根据第二电压对各个电池组进行平衡充电电压操作，包括：

50、确定所述储能电池当前的第二电压，所述第二电压为所述储能电池中各个无故障电池组的最小电压；

51、根据所述第二电压和预设的第二电压差对未上电的电池组进行筛选，确定所有满足上电条件的第三电池组；

52、根据当前在线电池组数量限制所述储能电池的总充放电电流，并对所述第二电池组进行上电操作；

53、所述第二电池组完成上电操作后，解除所述储能电池的总充放电电流限制，完成平衡充电电压操作。

54、进一步的，进入放电模式或者进入充电模式后，当检测到故障电池组时，根据上电电池组的个数和第一电流阈值向除故障电池组以外的电池组发送限流指令，以限制充放电总电流；并向所述故障电池组发送下电指令，直至所述故障电池组下电后，向各个已上电电池组发送解除限流指令；其中，所述故障电池组为存在电池发生严重故障的已上电的电池组。

55、进一步的，所述无感切换操作，包括：

56、当检测到存在处于上电状态但不满足上电条件的第一电池组时，则向第一电池发送控制指令；所述第一电池为第一电池组中的第一个电池；

57、所述第一电池根据所述控制指令和切换操作调整充放电回路，其中，所述切换操作包括放电转充电和充电转放电。

58、进一步的，所述第一电池根据所述控制指令和切换操作调整充放电回路，包括：

59、当所述切换操作为放电转充电时，闭合所述第一电池的第五开关，以接入设置了第二二极管的限制放电支路，并断开第一开关；

60、当所述切换操作为充电转放电时，闭合所述第一电池的第四开关，以接入设置了第一二极管的限制充电支路，并断开第一开关。