一种储能电池簇系统

技术领域

本发明涉及储能电池，具体涉及一种储能电池簇系统。

背景技术

储能技术是利用物理或者化学原理将能量储存起来以便需要时利用的技术，按照储存介质进行分类，可以分为机械类、电磁类、电化学类、储热类等。电化学类储能具有灵活高效、投资成本低、使用寿命长等特点，近年发展迅速。

储能电池是一种重要的电化学类储能模块，主要由若干电池单体采用串联和/或并联的方式构成，且只有一对正负极输出端子，又称电池包。若干储能电池通过串联和/或并联连接，且与变流器及附属设施相连，形成能够实现独立运行的电池组合体，称为电池簇。

在实际运行中，常会出现电池单体内部放热反应引起异常温升导致热失控的情况，若不及时处理会导致热失控扩散，严重影响电池簇的正常运行与安全。此外，由于电池簇内部结构混杂，随着使用时间的推移，容易发生绝缘老化、异常拉弧等短路事故，甚至会发生爆炸。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种储能电池簇系统，能够有效克服现有技术所存在的无法有效应对异常温升、短路事故以保证电池簇安全运行的缺陷。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种储能电池簇系统，包括由若干电池模组组成的电池簇、高压箱和控制模块，所述电池簇的两端分别与高压箱的正负极母线连接，所述高压箱的正负极母线上串联有第二保护装置，所述电池模组之间串联有第三保护装置；

每个所述电池模组均连接有温度检测装置和冷却装置，所述控制模块通过数据处理模块对温度检测装置检测到的电池模组工作温度进行数据处理，并根据数据处理结果对相应的冷却装置进行控制，所述控制模块通过工作状态检测模块对冷却装置进行工作状态检测，并根据工作状态检测结果控制散热故障提示模块进行散热故障提示。

优选地，所述电池模组包括储能电池和第一保护装置，所述储能电池与第一保护装置串联。

优选地，所述第一保护装置的弧前时间大于第三保护装置的弧前时间，所述第三保护装置的弧前时间大于第二保护装置的弧前时间。

优选地，所述第二保护装置的熔断焦耳积分小于第三保护装置的熔断焦耳积分，所述第三保护装置的熔断焦耳积分小于第一保护装置的熔断焦耳积分。

优选地，所述储能电池为锂离子电池、钠离子电池、固态电池、液流电池和铅酸电池中的一种，所述第一保护装置、第二保护装置、第三保护装置至少包括插入式熔断器、螺旋式熔断器、封闭式熔断器、自复熔断器中的一种。

优选地，所述控制模块通过数据处理模块对温度检测装置检测到的电池模组工作温度进行数据处理，并根据数据处理结果对相应的冷却装置进行控制，包括：

数据处理模块根据温度检测装置检测到的电池模组工作温度，获取每个电池模组在设定时间段内的最低工作温度和最高工作温度，并计算最低工作温度与最高工作温度之间的差值作为工作温差；

控制模块判断工作温差是否大于第一设定阈值，并控制工作温差大于第一设定阈值的电池模组对应的冷却装置工作，直至工作温差小于第一设定阈值，同时维持工作温差不大于第一设定阈值的电池模组对应的冷却装置关闭状态。

优选地，所述控制模块通过数据处理模块对温度检测装置检测到的电池模组工作温度进行数据处理，并根据数据处理结果对相应的冷却装置进行控制，包括：

若所有电池模组的工作温差均不大于第一设定阈值，则数据处理模块根据温度检测装置检测到的电池模组工作温度，计算每个电池模组在设定时间段内的平均工作温度；

控制模块判断平均工作温度是否大于第二设定阈值，并控制平均工作温度大于第二设定阈值的电池模组对应的冷却装置工作，直至平均工作温度小于第二设定阈值，同时维持平均工作温度不大于第二设定阈值的电池模组对应的冷却装置关闭状态。

优选地，所述控制模块通过工作状态检测模块对冷却装置进行工作状态检测，并根据工作状态检测结果控制散热故障提示模块进行散热故障提示，包括：

工作状态检测模块对工作温差大于第一设定阈值/平均工作温度大于第二设定阈值的电池模组对应的冷却装置进行工作状态检测；

控制模块判断冷却装置是否处于工作状态，并控制散热故障提示模块对处于关闭状态的冷却装置进行散热故障提示。

优选地，所述控制模块通过工作状态检测模块对冷却装置进行工作状态检测，并根据工作状态检测结果控制散热故障提示模块进行散热故障提示，包括：

工作状态检测模块对工作温差不大于第一设定阈值/平均工作温度不大于第二设定阈值的电池模组对应的冷却装置进行工作状态检测；

控制模块判断冷却装置是否处于工作状态，并控制散热故障提示模块对处于工作状态的冷却装置进行散热故障提示。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明所提供的一种储能电池簇系统，具有以下有益效果：

1)电池模组包括储能电池和第一保护装置，储能电池与第一保护装置串联，高压箱的正负极母线上串联有第二保护装置，电池模组之间串联有第三保护装置，通过将保护装置设于电路不同位置处，能够更有针对性地保护电池簇系统，对于不同原因引起的短路事故，有区别地熔断保护装置，有效减少短路事故造成的损失；

2)控制模块通过数据处理模块对温度检测装置检测到的电池模组工作温度进行数据处理，并根据数据处理结果对相应的冷却装置进行控制，控制模块通过工作状态检测模块对冷却装置进行工作状态检测，并根据工作状态检测结果控制散热故障提示模块进行散热故障提示，能够针对电池模组的工作温度单独设定各电池模组对应冷却装置的工作状态，并对冷却装置进行工作状态监测，确保冷却装置正常运行，有效应对电池簇内部异常温升导致热失控的情况。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的系统示意图；

图2为本发明中控制冷却装置工作及进行散热故障提示的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种储能电池簇系统，如图1所示，包括由若干电池模组组成的电池簇、高压箱和控制模块，电池簇的两端分别与高压箱的正负极母线连接，高压箱的正负极母线上串联有第二保护装置，电池模组之间串联有第三保护装置。

电池模组包括储能电池和第一保护装置，储能电池与第一保护装置串联。

本申请技术方案中，储能电池为锂离子电池、钠离子电池、固态电池、液流电池和铅酸电池中的一种，第一保护装置、第二保护装置、第三保护装置至少包括插入式熔断器、螺旋式熔断器、封闭式熔断器、自复熔断器中的一种。

针对电池簇系统中可能存在的不同原因引起的短路事故，本申请技术方案对第一保护装置、第二保护装置、第三保护装置的相关参数设置以下两种情况：

1)第一保护装置的弧前时间大于第三保护装置的弧前时间，第三保护装置的弧前时间大于第二保护装置的弧前时间；

2)第二保护装置的熔断焦耳积分小于第三保护装置的熔断焦耳积分，第三保护装置的熔断焦耳积分小于第一保护装置的熔断焦耳积分。

上述两种情况，在发生短路事故时，第一保护装置、第二保护装置、第三保护装置的熔断优先级从高到低均为：第二保护装置、第三保护装置、第一保护装置。当然，对于不同原因引起的短路事故，通过第一保护装置、第二保护装置、第三保护装置的熔断情况，能够对故障位置进行有效分析。

上述技术方案，电池模组包括储能电池和第一保护装置，储能电池与第一保护装置串联，高压箱的正负极母线上串联有第二保护装置，电池模组之间串联有第三保护装置，通过将保护装置设于电路不同位置处，能够更有针对性地保护电池簇系统，对于不同原因引起的短路事故，有区别地熔断保护装置，有效减少短路事故造成的损失。

如图1和图2所示，每个电池模组均连接有温度检测装置和冷却装置，控制模块通过数据处理模块对温度检测装置检测到的电池模组工作温度进行数据处理，并根据数据处理结果对相应的冷却装置进行控制，控制模块通过工作状态检测模块对冷却装置进行工作状态检测，并根据工作状态检测结果控制散热故障提示模块进行散热故障提示。

本申请技术方案中，控制模块通过数据处理模块对温度检测装置检测到的电池模组工作温度进行数据处理，并根据数据处理结果对相应的冷却装置进行控制，包括以下两种情况：

1)数据处理模块根据温度检测装置检测到的电池模组工作温度，获取每个电池模组在设定时间段内的最低工作温度和最高工作温度，并计算最低工作温度与最高工作温度之间的差值作为工作温差；

控制模块判断工作温差是否大于第一设定阈值，并控制工作温差大于第一设定阈值的电池模组对应的冷却装置工作，直至工作温差小于第一设定阈值，同时维持工作温差不大于第一设定阈值的电池模组对应的冷却装置关闭状态；

2)若所有电池模组的工作温差均不大于第一设定阈值，则数据处理模块根据温度检测装置检测到的电池模组工作温度，计算每个电池模组在设定时间段内的平均工作温度；

控制模块判断平均工作温度是否大于第二设定阈值，并控制平均工作温度大于第二设定阈值的电池模组对应的冷却装置工作，直至平均工作温度小于第二设定阈值，同时维持平均工作温度不大于第二设定阈值的电池模组对应的冷却装置关闭状态。

本申请技术方案中，控制模块通过工作状态检测模块对冷却装置进行工作状态检测，并根据工作状态检测结果控制散热故障提示模块进行散热故障提示，包括以下两种情况：

1)工作状态检测模块对工作温差大于第一设定阈值/平均工作温度大于第二设定阈值的电池模组对应的冷却装置进行工作状态检测；

控制模块判断冷却装置是否处于工作状态，并控制散热故障提示模块对处于关闭状态的冷却装置进行散热故障提示；

2)工作状态检测模块对工作温差不大于第一设定阈值/平均工作温度不大于第二设定阈值的电池模组对应的冷却装置进行工作状态检测；

控制模块判断冷却装置是否处于工作状态，并控制散热故障提示模块对处于工作状态的冷却装置进行散热故障提示。

上述技术方案，控制模块通过数据处理模块对温度检测装置检测到的电池模组工作温度进行数据处理，并根据数据处理结果对相应的冷却装置进行控制，控制模块通过工作状态检测模块对冷却装置进行工作状态检测，并根据工作状态检测结果控制散热故障提示模块进行散热故障提示，能够针对电池模组的工作温度单独设定各电池模组对应冷却装置的工作状态，并对冷却装置进行工作状态监测，确保冷却装置正常运行，有效应对电池簇内部异常温升导致热失控的情况。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。