[发明专利]一种能量盒系统

说明书

技术领域

本发明涉及电源系统应用领域，尤其涉及一种基于电源管理的能量盒系统。

背景技术

当前电源系统的应用中，可充放电电池的应用常常需要将多个单节电池串联起来使用。由于生产工艺的限制，各单节电池在荷电态、内阻、容量等方面存在固有的差异。由于单节电池自放电率不同、工作温度不同、电路板耗电不同等多方面原因，在电池使用过程中，这种差异会变得越来越大。

各单节电池在荷电态、内阻、容量等方面的差异会严重影响串联应用的电池组的性能和使用寿命。以单节电池的荷电态存在差异为例，在充电过程中，荷电态较高的电池会先达到满充状态，而此时，荷电态较低的电池还没有充满。在放电过程中，荷电态较低的电池会先达到满放状态，而荷电态较高的电池中的电量还没有放完。因此，各单节电池的容量将不能得到充分利用，整个串联电池组的容量也就受到性能最低的电池的限制，是整个电池系统性能大打折扣。

电池均衡技术可以解决这个问题，但电池均衡技术结构复杂，且存在能量损失，如果算法不完善，很容易产生误判，而且在放电的时候，均衡也会损失能量，减少整个电池系统的能量的损失。电池系统中设计相应的管理匹配系统能使其安全可靠地工作，管理系统监控电池的温度、电压及电流等信息，并估算电池的剩余电量、健康状况以及所允许的充放电功率等，从而控制负载的工作状况以确定电池系统提供的能量和功率。传统的电池管理系统采用集总式的管理方式，中央处理单元收集所有电芯或电池模块的信息，得出整个电池系统性能估算值，整体性能受最差电芯或模块的限制，结果是要么导致大量能量和功率的损失，要么导致电池的不一致性加大，使得个别电池或电池模块超负荷工作，从而大大降低电池系统的寿命。电池管理系统采用均衡的方式需尽量保持电池的一致性，但其性能受到具体算法的制约，特别是大规模的储能和UPS系统，由于电池位置和环境差异大，使得均衡的要考虑的条件更加复杂，特别是大容量电池或者电池模块，对均衡的强度，均衡的散热提出更高的要求，成本也更高。

发明内容

本发明目的提供一种能量盒系统，基于电源管理的模式，在保证电池及模块电池健康工作的前提下，最大限度利用电池容量，延长电源储能系统一次充电的使用时间，同时延长电池寿命。能量盒系统的输出工作点可进行灵活配置，降低系统的设计复杂度及安装成本。

一种能量盒系统，由电池管理单元、功率模块单元及输入输出单元构成。

电池管理单元，用于对电池模块单元的数据采集、电量计算、功率计算、健康状况监控以及电池均衡或者放电控制。

功率模块单元，进行电源模块的能量及功率分配，最大限度利用电池能量。

输入输出单元，用于输入输出的信号控制及传输。

能量盒系统对应的模块电池单元，由一个或多个单节电池或多个电池构成基本储能单元，可采用多个单体电池串联或并联的应用方式构成电池组。电池管理模块实时采集，计算和更新电池模块的容量数据、功率性能、温度、内阻等参数。电池管理单元和电池模块之间根据系统应用可采用隔离通讯或非隔离连接的通讯形式。

采用本发明提供的能量盒系统，能保证在电池模块安全可靠使用的前提下充分利用和发挥各模块电池的储能效率，延长了电池模块的使用寿命。同时能够简化电源系统设计，提高电源应用系统的整体效率。

附图说明

图1能量盒系统结构图

图2一种能量盒系统的串联应用示意图

图3一种能量盒系统应用的连接示意图

具体实施方式

以下结合能量盒系统的各附图对本发明所提供的内容进行详细的描述：

图1为能量盒系统的单元结构图。能量盒系统由电池管理单元、功率模块单元及输入输出单元构成基本应用单元。能量盒对应的模块电池单元，可由一个或多个单节电池或电池组合构成基本储能单元，模块电池之间可采用串联或并联的应用连接方式以构成更大的储能单元。

能量盒系统的电池管理单元实时更新电池模块的容量状况、功率性能、温度及其内阻各参数，确保电池模块正常工作。功率模块单元在保证各输入输出满足电源模块应用的同时，输出适当的电压和电流满足系统对电压和电流的需求。

能量盒系统和外部上位机设有通讯接口，根据系统应用，根据系统各能量盒内部隔离方式或者系统地线以及高压的分布实际联接方式可采用隔离通讯或非隔离通讯的应用形式。电池管理单元与电池模块之间也设有通讯接口，根据系统的应用，可采用隔离通讯或非隔离通讯的形式。