[发明专利]电池储能集成系统和方法

说明书

本发明提供了一种电池储能集成系统和方法，将多个电池模组串联；每个电池模组与交流侧通过工频隔离变压器相连，所述工频隔离变压器作为辅助电源供电以实现交流侧耐高压隔离；每个电池模组的BMS的CAN总线与用户侧的控制中心的CAN总线以及每个电池模组之间的CAN总线用光纤通讯隔离，以实现通讯侧耐高压隔离。通过交流侧耐高压隔离和通信侧耐高压隔离，实现了电池模组串联至几十千伏的超高压时，不会对交流侧和通信侧造成损害，将电池系统的事故影响缩减至最低，有效防止危害蔓延，具有超高耐压特性，安全系数高，易于实现。

技术领域

本发明涉及电池安全领域，具体地，涉及一种电池储能集成系统和方法，尤其是涉及可串联至几十千伏高压锂离子电池组的绝缘设计和电池管理系统BMS设计的实现方法，能够防止危害蔓延。

背景技术

当前一些现代化高端装备，例如：激光武器、电磁炮等应用场合，存在短时大功率能量应用的技术特点。使用电化学储能元件构建高压、高倍率电池储能系统是实现这一功能的一种优秀解决方案，电池组串联电压越高，系统工作的脉冲能量和系统效率也越高。通常要求电池组串联后电压可达到几十千伏(10kV～30kV)，放电电流倍率达到20C～40C，短时放电脉冲时间通常为秒级。该类系统可以采用超级电容器、钛酸锂电池、或是高倍率磷酸铁锂(或三元)材料的锂离子电池实现。其中采用高倍率LFP(磷酸铁锂)锂离子电池具有安全性高、成本低、系统比功率比能量高、综合性能好等优势。采用高倍率LFP锂离子电池串联至几十千伏构建高压电池组设计实现的技术难点在于有限体积下的高压绝缘设计和几十千伏高压下电池管理系统BMS电路的设计实现。

通常几十千伏的高压绝缘可以采用空气间隙的方式，但是这种方式造成系统体积庞大，根本不适用于军用移动式车载武器系统场合，因此必须解决有限体积下的高压绝缘设计问题。

电池管理系统BMS电路与电芯直接连接，检测每个电芯的单体电压，当较大数量的电池串联组成电池组后，位于电池串中较高位置的BMS电路处在较高电位，位于电池串中较低位置的BMS电路处在较低电位，较高位置的BMS单元电路与较低位置的单元电路最终会通过同一个通信线网络和同一个供电电源网络形成电气连接，因此，BMS系统中通常设置有基于电磁方式的隔离器件。当前在1000V以下的高压电池组管理电路中，这一隔离技术已经非常成熟，辅助电源采用普通变压器、通信总线可采用CAN隔离接口芯片等方式，承受1000V～1500V左右的隔离电压。若将电池组串联到几十千伏，传统的1500V隔离芯片已经不再适用，需要解决几十千伏高压下BMS电路的辅助电源供电与信息通道的高耐压隔离问题。

几十千伏的高压绝缘设计通常应用在电力系统及电力设备领域，并且一般是采用较大的空气间隙保证绝缘距离，武器用车载高压电池组实现有限体积下的高压绝缘是随着应用需求的发展新拓展的技术需求，当前针对该技术点解决方案的研究成果较少。同样在高压电池组BMS设计问题上，当前技术处于1500V以下电池组的设计水平，由1500V拓展到几十千伏需要进行新技术新方法的探索实践。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种电池储能集成系统和方法。

根据本发明提供的一种电池储能集成系统，包括多个电池模组串联；每个电池模组与交流侧通过工频隔离变压器相连，所述工频隔离变压器作为辅助电源供电以实现交流侧耐高压隔离；

每个电池模组的BMS的CAN总线与用户侧的控制中心的CAN总线以及每个电池模组之间的CAN总线用光纤通讯隔离，以实现通讯侧耐高压隔离。

根据本发明提供的一种电池储能集成方法，将多个电池模组串联，每个电池模组与交流侧通过工频隔离变压器相连，所述工频隔离变压器作为辅助电源供电以实现交流侧耐高压隔离；

每个电池模组的BMS的CAN总线与用户侧的控制中心的CAN总线以及每个电池模组之间的CAN总线用光纤通讯隔离，以实现通讯侧耐高压隔离。