[发明专利]储能电池堆保护电路及其保护方法

说明书

本发明公开了一种储能电池堆保护电路，包括若干路电池簇保护模块和控制模块；每一路电池簇保护模块均串接在电池簇的输出端，采样电池簇的工作状态数据并上传控制模块，以及接收控制模块下发的控制信号并对电池簇进行保护；控制模块接收电池簇保护模块上传的数据并下发控制指令控制各个电池簇保护模块工作。本发明还公开了一种所述储能电池堆保护电路的保护方法。本发明提供的这种储能电池堆保护电路及其保护方法，可实现快速的尖峰过流故障保护，也可实现快速的环流故障保护，能够主动保护电池簇的电气安全，并可识别异常状态的电池簇；可靠性高、安全性好且保护效果较为理想。

技术领域

本发明属于储能电池安全技术领域，具体涉及一种储能电池堆保护电路及其保护方法。

背景技术

随着经济技术的发展和人们生活水平的提高，电能已经成为了人们生产和生活中必不可少的二次能源，给人们的生产和生活带来了无尽的便利。因此，电力系统的稳定可靠运行，就成为了电力系统最重要的任务之一。

而随着电力系统的发展，大量清洁能源已经并入电网，给电网的安全稳定运行带来了一定的挑战。储能是保障能源安全供应、推动清洁能源发展和提高电网综合能效水平的关键支撑，能够为电网运行提供调峰、调频、备用、黑启动、需求响应支撑等多种服务，是提升传统电力系统灵活性、经济性和安全性的重要手段。

近年来，各种电化学储能项目大量出现，并遍布在电网侧、电源侧和用户侧等各个场合；其中锂电池储能电站是最常见的一类电化学储能电站。但锂电池储能电站存在热失控问题。当前，储能系统的功率等级和容量等级规模已达数十兆瓦甚至达百兆瓦以上，储能电站的电池系统多采用电池PACK串联组成电池簇，再由多组电池簇并联组成电池堆来构建储能并网系统的直流侧(如图1所示)。在大规模储能系统中，电池簇并联数量多，使得电池堆的电流更大，因此对电池簇的运行一致性的要求更加严格。而且，锂离子电池受生产工艺、充放电方式及环境因素的影响，在长期使用过程，老化程度不一，电池的一致性存在较大差异。多组电池簇在并联运行过程中，受电池一致性的影响，可能存在部分电池簇长期处于深度充放电状态，而部分电池簇却基本不出力或出力较少的问题，这些问题不仅影响储能电站的可利用容量，而且给储能电站的安全稳定运行带来极大隐患。

当前，电池堆的保护方式，一般是在各个电池簇处装设简单的熔断器作为保护电路，仅能对持续一小段时间的过流故障起到保护作用，无法有效保护短时尖峰过流故障，更无法有效保护由于电池不一致引起的环流故障问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可靠性高、安全性好且保护效果较为理想的储能电池堆保护电路。

本发明的目的之二在于提供一种所述储能电池堆保护电路的保护方法。

本发明提供的这种储能电池堆保护电路，包括若干路电池簇保护模块和控制模块；每一路电池簇保护模块均串接在电池簇的输出端，用于采样对应的电池簇的工作状态数据，将采集到的数据上传控制模块，以及接收控制模块下发的控制信号，对对应的电池簇进行保护；控制模块接收各个电池簇保护模块上传的数据，并下发控制指令控制各个电池簇保护模块工作，从而实现对储能电池堆的保护。

所述的电池簇保护模块具体包括两路开关管和一路电流采样电路；两路开关管反向串联后，再与电流采样电路串联；电流采样电路用于采样电池簇的输出电流信号，并将采样数据上传控制模块；两路开关管用于接收控制模块下发的控制信号，并对电池簇的输出线路进行开通和关断。

所述的电流采样电路为电流互感器。

所述的两路开关管为两路IGBT。

所述的控制模块为DSP、单片机、PLC、工控机或工业控制器。

本发明还公开了一种所述储能电池堆保护电路的保护方法，包括如下步骤：

S1.获取电池堆中各个电池簇的工作电流；