串联电池组储能系统充放电控制方法、装置及储能系统

技术领域

本发明涉及储能系统领域，特别地，涉及一种串联电池组储能系统充放电控制方法、装置及储能系统。

背景技术

储能系统在光储直流化系统中发挥着重要作用，特别是在离网条件下，储能系统是不可或缺的设备单元。而现有储能系统，电池一般为串联连接，但是因为电池生产过程控制等原因，必然存在着电池内阻不一致的现象，在储能系统中，直接反应出来的就是串联电池间的电压不一致现象，形成电池压差。当电池压差过大时，充放电时会造成电池的过充或过放，影响电池寿命。

因此储能系统在使用时设置有压差保护阀值，当压差达到压差保护阀值后，储能系统会断开输出接触器，切断对外电能输出，开启均衡控制，以减小电池压差。

现有储能系统中压差保护阈值设置为固定值，在储能系统使用过程中压差保护阈值不变，因此为了保证储能系统在任何情况下都能正常工作，压差保护阈值设置偏小，在一些情况下，即使压差大于压差保护阈值时，储能系统仍能正常工作，而按照现有储能系统的控制方式，会直接断开对外界电能输出，储能系统的使用效率不高。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种串联电池组储能系统充放电控制方法、装置及储能系统，以解决现有储能系统的控制方式，压差保护阈值设置为固定值，储能系统的使用效率不高的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

第一方面，

一种串联电池组储能系统充放电控制方法，包括以下步骤：

获取所述储能系统的各电池间最大压差以及初始压差保护阈值；

当所述最大压差大于所述初始压差保护阈值时，将压差保护阈值由初始压差保护阈值调整为目标压差保护阈值，所述目标压差保护阈值大于所述初始压差保护阈值；

根据所述最大压差与所述目标压差保护阈值的大小关系控制所述储能系统充放电。

进一步地，所述获取所述储能系统的各电池间最大压差包括：

获取所述储能系统中电池的最高电压值和最低电压值；

将所述最高电压值与最低电压值作差得到所述最大压差。

进一步地，当所述储能系统充电时，所述将压差保护阈值由初始压差保护阈值调整为目标压差保护阈值包括：

获取所述储能系统的充电截止电压值；

将所述最高电压值与所述充电截止电压值作差得到充电差值；

根据所述充电差值和所述初始压差保护阈值得到目标压差保护阈值。

进一步地，所述根据所述充电差值和所述初始压差保护阈值得到目标压差保护阈值包括：

将所述充电差值的二分之一与所述初始压差保护阈值作和得到目标压差保护阈值。

进一步地，当所述储能系统放电时，所述将压差保护阈值由初始压差保护阈值调整为目标压差保护阈值包括：

获取所述储能系统的放电截止电压值；

将所述放电截止电压值与所述最低电压值作差得到放电差值；

根据所述放电差值和所述初始压差保护阈值得到目标压差保护阈值。

进一步地，所述根据所述放电差值和所述初始压差保护阈值得到目标压差保护阈值包括：

将所述放电差值的二分之一与所述初始压差保护阈值作和得到目标压差保护阈值。

进一步地，当所述储能系统充电时，所述根据所述最大压差与所述目标压差保护阈值的大小关系控制所述储能系统充放电包括：

当所述最大压差不大于所述目标压差保护阈值时，降低所述储能系统的充电功率进行充电，并通过所述储能系统的BMS进行均衡；

当所述最大压差大于所述目标压差保护阈值时，控制所述储能系统停止充电，并通过所述储能系统的BMS进行均衡。

进一步地，所述降低所述储能系统的充电功率进行充电包括：将所述充电功率降为一半进行充电。

进一步地，当所述储能系统放电时，所述根据所述最大压差与所述目标压差保护阈值的大小关系控制所述储能系统充放电包括：

当所述最大压差不大于所述目标压差保护阈值时，降低所述储能系统的放电功率进行放电，并通过所述储能系统的BMS进行均衡；

当所述最大压差大于所述目标压差保护阈值时，控制所述储能系统停止放电，并通过所述储能系统的BMS进行均衡。

进一步地，所述降低所述储能系统的放电功率进行放电包括：将所述放电功率降为一半进行放电。

进一步地，还包括：当通过所述储能系统的BMS进行均衡结束后，将所述压差保护阈值由目标压差保护阈值调整为初始压差保护阈值。

第二方面，

一种串联电池组储能系统充放电控制装置，包括：

参数获取模块，用于获取所述储能系统的各电池间最大压差以及初始压差保护阈值；

阈值调整模块，用于当所述最大压差大于所述初始压差保护阈值时，将压差保护阈值由初始压差保护阈值调整为目标压差保护阈值，所述目标压差保护阈值大于所述初始压差保护阈值；

系统控制模块，用于根据所述最大压差与所述目标压差保护阈值的大小关系控制所述储能系统充放电。

第三方面，

一种储能系统，包括：

处理器；

用于存储所述处理器可执行指令的存储器；

所述处理器被配置为用于第一方面技术方案所述的方法。

有益效果：

本申请技术方案提供一种串联电池组储能系统充放电控制方法、装置及储能系统，首先获取储能系统各电池间的最大压差以及初始压差保护阈值，当最大压差大于初始压差保护阈值时，将压差保护阈值由初始压差保护阈值调整为目标压差保护阈值，即增大压差保护阈值；然后根据最大压差与目标压差保护阈值的大小关系控制储能系统充放电。本申请方案压差保护阈值并不是固定值，在最大压差不大于初始压差保护阈值时，压差保护阈值为初始压差保护阈值；而最大压差大于初始压差保护阈值时，压差保护阈值增大变为目标压差保护阈值，然后根据最大压差与目标压差保护阈值的大小关系控制储能系统充放电。这样在最大压差大于初始压差保护阈值时，不会立刻断开储能系统的充放电，而是根据先增大压差保护阈值，然后根据最大压差与目标压差保护阈值的大小关系进一步控制储能系统充放电，在保证储能系统各电池不会过充或过放的前提下，提高储能系统中各电池的利用效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，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是本发明实施例提供的一种串联电池组储能系统充放电控制方法流程图；

图2是本发明实施例提供的一种具体的串联电池组储能系统充放电控制方法流程图；

图3是本发明实施例提供的一种储能系统结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种串联电池组储能系统充放电控制装置结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进行详细的描述说明。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本申请所保护的范围。

首先，对于以下实施例中出现的名词进行解释。

BMS，(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM)电池管理系统，时刻监控电池的使用状态,通过必要措施缓解电池组的不一致性,为电池组的使用安全提供保障。

均衡，均衡控制分为主动均衡和被动均衡；主动均衡为将电压高的电能转移到电压低的电池中；被动均衡一般为将电能高的电池高出部分能量消耗掉，以到达电池电压一致的目的。

参照图1，本发明实施例提供了一种串联电池组储能系统充放电控制方法，包括以下步骤：

获取储能系统的各电池间最大压差以及初始压差保护阈值；

当最大压差大于初始压差保护阈值时，将压差保护阈值由初始压差保护阈值调整为目标压差保护阈值，目标压差保护阈值大于初始压差保护阈值；

根据最大压差与目标压差保护阈值的大小关系控制储能系统充放电。

本发明实施例提供的一种串联电池组储能系统充放电控制方法，首先获取储能系统各电池间的最大压差以及初始压差保护阈值，当最大压差大于初始压差保护阈值时，将压差保护阈值由初始压差保护阈值调整为目标压差保护阈值，即增大压差保护阈值；然后根据最大压差与目标压差保护阈值的大小关系控制储能系统充放电。本申请方案压差保护阈值并不是固定值，在最大压差不大于初始压差保护阈值时，压差保护阈值为初始压差保护阈值；而最大压差大于初始压差保护阈值时，压差保护阈值增大变为目标压差保护阈值，然后根据最大压差与目标压差保护阈值的大小关系控制储能系统充放电。这样在最大压差大于初始压差保护阈值时，不会立刻断开储能系统的充放电，而是根据先增大压差保护阈值，然后根据最大压差与目标压差保护阈值的大小关系进一步控制储能系统充放电，在保证储能系统各电池不会过充或过放的前提下，提高储能系统中各电池的利用效率。

作为对上述实施例的一种补充说明，如图2所示，本发明实施例提供一种具体地串联电池组储能系统充放电控制方法，包括以下步骤：

获取储能系统的各电池间最大压差以及初始压差保护阈值；其中，获取储能系统的各电池间最大压差包括：获取储能系统中电池的最高电压值和最低电压值；将最高电压值与最低电压值作差得到最大压差；

当最大压差不大于初始压差保护阈值时，保持现有充放电状态不变。

当最大压差大于初始压差保护阈值时，将压差保护阈值由初始压差保护阈值调整为目标压差保护阈值，目标压差保护阈值大于初始压差保护阈值；根据最大压差与目标压差保护阈值的大小关系控制储能系统充放电。

具体地，当储能系统充电时，将压差保护阈值由初始压差保护阈值调整为目标压差保护阈值包括：获取储能系统的充电截止电压值；将最高电压值与充电截止电压值作差得到充电差值；根据充电差值和初始压差保护阈值得到目标压差保护阈值。优选地，将充电差值的二分之一与初始压差保护阈值作和得到目标压差保护阈值。

当最大压差不大于目标压差保护阈值时，降低储能系统的充电功率进行充电，并通过储能系统的BMS进行均衡；当最大压差大于目标压差保护阈值时，控制储能系统停止充电，并通过储能系统的BMS进行均衡。优选地，将充电功率降为一半进行充电。

此外，通过储能系统的BMS进行均衡结束后，将压差保护阈值由目标压差保护阈值调整为初始压差保护阈值。

当储能系统放电时，将压差保护阈值由初始压差保护阈值调整为目标压差保护阈值包括：获取储能系统的放电截止电压值；将放电截止电压值与最低电压值作差得到放电差值；根据放电差值和初始压差保护阈值得到目标压差保护阈值。优选地，将放电差值的二分之一与初始压差保护阈值作和得到目标压差保护阈值。优选地，将压差保护阈值由目标压差保护阈值调整为初始压差保护阈值。

当最大压差不大于目标压差保护阈值时，降低储能系统的放电功率进行放电，并通过储能系统的BMS进行均衡；当最大压差大于目标压差保护阈值时，控制储能系统停止放电，并通过储能系统的BMS进行均衡。

此外，通过储能系统的BMS进行均衡结束后，将压差保护阈值由目标压差保护阈值调整为初始压差保护阈值。

为了更进一步的说明本申请的方案，以图3所示的储能系统为例，进行说明，储能系统包括串联电池组V1，开关QF1，电池管理系统BMS，24V电源模块V2，DC-DC模块U，负载Load，直流接触器K1、K2、K3、K4；BMS控制直流接触器K1、K2、K3、K4的断开和闭合，DC-DC模块实现储能系统充电与放电控制。

根据储能系统电池的类型，设置初始压差保护阈值U0，单体电池充电截止电压Ucs，单体电池放电截止电压Uds；

储能系统上电，储能系统在运行过程中，BMS实时检测电池系统的单体电压，并根据电池最高单体电压U

储能系统充电时：

如Ut≤U0，则储能系统按照原充电参数进行充电；

如Ut＞U0，则计算最高单体电压UH与充电截止电压Ucs之差ΔU

如U0＜Ut≤U1，则储能系统按照原充电功率的一半进行充电(如原充电电流为10A，则按照5A进行充电)，并开启BMS均衡管理，对电池进行均衡，均衡结束恢复设置压差保护阈值为U0；

如Ut＞U1，则储能系统停止充电，并开启BMS均衡管理，对电池进行均衡，均衡结束恢复设置压差保护阈值为U0；

储能系统放电时：

如Ut≤U0，则储能系统按照原放电参数进行放电；

如Ut＞U0，则计算最低单体电压UL与放电截止电压Uds之差ΔU

如U0＜Ut≤U1，则储能系统按照原放电功率的一半进行放电，并开启BMS均衡管理，对电池进行均衡，均衡结束恢复设置压差保护阈值为U0；

如Ut＞U1，则储能系统停止放电，BMS控制断开K2、K3，并开启BMS均衡管理，对电池进行均衡，均衡结束恢复设置压差保护阈值为U0，重新闭合K2、K3。

本发明实施例提供的一种具体的串联电池组储能系统充放电控制方法，首先获取最大压差，如果最大压差不大于初始压差保护阈值，则正常充放电；如果最大压差大于初始压差保护阈值，则将压差保护阈值由初始压差保护阈值调整为目标压差保护阈值；然后根据最大压差与目标压差保护阈值的大小关系控制储能系统充放电；如果最大压差大于目标压差保护阈值，说明压差过大，直接控制储能系统停止充放电；如果最大压差不大于目标压差保护阈值，将充电功率或放电功率降为一半，然后通过BMS进行均衡；此时虽然最大压差大于初始压差保护阈值，但是不大于目标压差保护阈值，在此范围内，以充电功率和放到功率的一半进行充放电，既可以防止储能系统中电池的过放或者过充，又可以最大提高电池的使用效率。

一个实施例中，本发明还提供一种串联电池组储能系统充放电控制装置，如图4所示，包括：

参数获取模块41，用于获取储能系统的各电池间最大压差以及初始压差保护阈值；具体地，参数获取模块41获取储能系统中电池的最高电压值和最低电压值；将最高电压值与最低电压值作差得到最大压差。

阈值调整模块42，用于当最大压差大于初始压差保护阈值时，将压差保护阈值由初始压差保护阈值调整为目标压差保护阈值，目标压差保护阈值大于初始压差保护阈值；

当储能系统充电时，阈值调整模块42获取储能系统的充电截止电压值；将最高电压值与充电截止电压值作差得到充电差值；根据充电差值和初始压差保护阈值得到目标压差保护阈值。其中，根据充电差值和初始压差保护阈值得到目标压差保护阈值包括：将充电差值的二分之一与初始压差保护阈值作和得到目标压差保护阈值。

当储能系统放电时，阈值调整模块42获取储能系统的放电截止电压值；将放电截止电压值与最低电压值作差得到放电差值；根据放电差值和初始压差保护阈值得到目标压差保护阈值。其中，根据放电差值和初始压差保护阈值得到目标压差保护阈值包括：将放电差值的二分之一与初始压差保护阈值作和得到目标压差保护阈值。

系统控制模块43，用于根据最大压差与目标压差保护阈值的大小关系控制储能系统充放电。

当储能系统充电时：

当最大压差不大于目标压差保护阈值时，系统控制模块43降低储能系统的充电功率进行充电，并通过储能系统的BMS进行均衡；优选地，降低储能系统的充电功率进行充电包括：将充电功率降为一半进行充电。

当最大压差大于目标压差保护阈值时，系统控制模块43控制储能系统停止充电，并通过储能系统的BMS进行均衡。

当储能系统放电时：

当最大压差不大于目标压差保护阈值时，系统控制模块43降低储能系统的放电功率进行放电，并通过储能系统的BMS进行均衡；优选地，降低储能系统的放电功率进行放电包括：将放电功率降为一半进行放电。

当最大压差大于目标压差保护阈值时，系统控制模块43控制储能系统停止放电，并通过储能系统的BMS进行均衡。

作为本发明实施例一种可选的实现方式，当通过储能系统的BMS进行均衡结束后，系统控制模块43将压差保护阈值由目标压差保护阈值调整为初始压差保护阈值。

本发明实施例提供的一种串联电池组储能系统充放电控制装置，参数获取模块获取储能系统的各电池间最大压差以及初始压差保护阈值；当最大压差大于初始压差保护阈值时，阈值调整模块将压差保护阈值由初始压差保护阈值调整为目标压差保护阈值；系统控制模块根据最大压差与目标压差保护阈值的大小关系控制储能系统充放电。首先获取最大压差，如果最大压差不大于初始压差保护阈值，则正常充放电；如果最大压差大于初始压差保护阈值，则将压差保护阈值由初始压差保护阈值调整为目标压差保护阈值；然后根据最大压差与目标压差保护阈值的大小关系控制储能系统充放电；如果最大压差大于目标压差保护阈值，说明压差过大，直接控制储能系统停止充放电；如果最大压差不大于目标压差保护阈值，将充电功率或放电功率降为一半，然后通过BMS进行均衡；此时虽然最大压差大于初始压差保护阈值，但是不大于目标压差保护阈值，在此范围内，以充电功率和放到功率的一半进行充放电，既可以防止储能系统中电池的过放或者过充，又可以最大提高电池的使用效率。

一个实施例中，本发明还提供一种储能系统，包括：

处理器；

用于存储处理器可执行指令的存储器；

处理器被配置为用于执行上述实施例中提供的具体的串联电池组储能系统充放电控制方法。

本发明实施例提供的储能系统，通过存储器存储处理器的可执行指令，当最大压差大于初始压差保护阈值时，处理器将初始压差保护阈值调整为目标压差保护阈值，然后根据最大压差与目标压差保护阈值的大小关系控制储能系统充放电。本发明实施例的储能系统压差保护阈值不是固定值，当最大压差大于压差保护阈值时，调整压差保护阈值，在保证储能系统安全的前提下，提高电池的使用效率。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。