(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)实用新型专利
(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201922463744.8
(22)申请日 2019.12.31
(73)专利权人 苏州聚晟太阳能科技股份有限公
司
地址 215614 江苏省苏州市张家港市凤凰
镇凤凰大道凤凰科技创业园E栋（聚晟
太阳能）
(72)发明人 康晓慷 彭程
(74)专利代理机构 苏州创元专利商标事务所有
限公司 32103
代理人 孙仿卫
(51)Int.Cl.
H02J 3/38(2006.01)
H02J 7/00(2006.01)
H02J 15/00(2006.01)
H02J 13/00(2006.01)H01M 10/42(2006.01)
(54)实用新型名称小型储能系统(57)摘要本实用新型涉及一种小型储能系统，分别与分布式发电装置、电网相连接，该小型储能系统包括储能单元、连接储能单元与电网的储能变流器；储能单元包括若干组电池模组、双向逆变器、用于控制各电池模组之间实现能量均衡的模组管理系统；双向逆变器分别与分布式发电装置、各电池模组、电网相电连接；电池模组包括若干电池单体、用于控制各电池单体之间实现能量均衡的单体管理模块，电池单体采用梯次电池，单体管理模块与各电池单体相通信连接，模组管理系统分别与各单体管理模块相通信连接。本实用新型是利用梯次电池构建的小型储能系统，并配备双重电池均衡功能，可以解决电池的稳定性和一致性问题， 从而提高电池的整体效能。权利要求书1页 说明书3页 附图4页CN 211701501 U 2020.10.16
C N 211701501
U
1.一种小型储能系统，分别与分布式发电装置、电网相连接，其特征在于：所述小型储能系统包括储能单元、连接所述储能单元与所述电网的储能变流器；
所述储能单元包括若干组电池模组、双向逆变器、用于控制各所述电池模组之间实现能量均衡的模组管理系统；所述双向逆变器分别与所述分布式发电装置、各所述电池模组、所述电网相电连接；
所述电池模组包括若干电池单体、用于控制各所述电池单体之间实现能量均衡的单体管理模块，所述电池单体采用梯次电池，所述单体管理模块与各所述电池单体相通信连接，所述模组管理系统分别与各所述单体管理模块相通信连接。
2.根据权利要求1所述的小型储能系统，其特征在于：所述模组管理系统通过总线与各所述单体管理模块相通信连接。
3.根据权利要求2所述的小型储能系统，其特征在于：所述总线为CAN总线。
4.根据权利要求1所述的小型储能系统，其特征在于：所述双向逆变器与各所述电池模组之间的连接线路上设置有电流采样模块，所述电流采样模块与所述模组管理系统相通信连接。
5.根据权利要求4所述的小型储能系统，其特征在于：所述电流采样模块为霍尔传感器。
6.根据权利要求1所述的小型储能系统，其特征在于：所述双向逆变器与各所述电池模组之间的连接线路上设置有熔断丝和空开。
7.根据权利要求1所述的小型储能系统，其特征在于：所述模组管理系统还通过总线与所述双向逆变器相通信连接。
8.根据权利要求7所述的小型储能系统，其特征在于：所述总线为RS485总线。
9.根据权利要求1所述的小型储能系统，其特征在于：所述模组管理系统连接有开关电源和辅助电池，所述辅助电池经熔断丝与所述模组管理系统相连接，所述开关电源和所述辅助电池之间设置有电阻和二极管构成的串联支路。
10.根据权利要求1所述的小型储能系统，其特征在于：模组管理系统与上位机相通信连接。
权 利 要 求 书1/1页CN 211701501 U
小型储能系统
技术领域
[0001]本实用新型属于储能发电系统领域，具体涉及一种适用于各种分布式小型离网发电系统、并网储能系统、多种能源混合微网系统中的小型储能系统。
背景技术
[0002]新能源汽车是未来汽车产业的发展主流，得到政府的大力推广和支持。目前首批进入市场的汽车动力电池已经开始引来报废潮，废旧动力电池的回收利用将直接影响到环境。一般电池在使用5年以后，将无法满足汽车动力的要求，但其仍保留近80%的剩余容量，可做成梯次电池，在其他领域继续使用。另一方面，新能源汽车发展助力锂电池行业的快速发展，在一定程度上促进了储能系统成本下降，储能面临的一些问题如安全问题，也会随着电池产业的发展逐步得以解决。因此，如何更好地利用梯次电池，使其更好地发挥效能，是值得研究的方向。
发明内容
[0003]本实用新型的目的是提供一种能够充分且安全稳定地利用梯次电池，从而提高电池效能的小型储能系统。
[0004]为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
[0005]一种小型储能系统，分别与分布式发电装置、电网相连接，所述小型储能系统包括储能单元、连
接所述储能单元与所述电网的储能变流器；
[0006]所述储能单元包括若干组电池模组、双向逆变器、用于控制各所述电池模组之间实现能量均衡的模组管理系统；所述双向逆变器分别与所述分布式发电装置、各所述电池模组、所述电网相电连接；
[0007]所述电池模组包括若干电池单体、用于控制各所述电池单体之间实现能量均衡的单体管理模块，所述电池单体采用梯次电池，所述单体管理模块与各所述电池单体相通信连接，所述模组管理系统分别与各所述单体管理模块相通信连接。
[0008]优选的，所述模组管理系统通过总线与各所述单体管理模块相通信连接。[0009]优选的，所述总线为CAN总线。
[0010]优选的，所述双向逆变器与各所述电池模组之间的连接线路上设置有电流采样模块，所述电流采样模块与所述模组管理系统相通信连接。
[0011]优选的，所述电流采样模块为霍尔传感器。
[0012]优选的，所述双向逆变器与各所述电池模组之间的连接线路上设置有熔断丝和空开。
[0013]优选的，所述模组管理系统还通过总线与所述双向逆变器相通信连接。
[0014]优选的，所述总线为RS485总线。
[0015]优选的，模组管理系统连接有开关电源和辅助电池，所述辅助电池经熔断丝与所述模组管理系统相连接，所述开关电源和所述辅助电池之间设置有电阻和二极管构成的串
联支路。
[0016]优选的，模组管理系统与上位机相通信连接。
[0017]由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：本实用新型是利用梯次电池构建的小型储能系统，并配备双重电池均衡功能，可以解决电池的稳定性和一致性问题，从而提高电池的整体效能。
附图说明
[0018]附图1为本实用新型的小型储能系统的拓扑图。
[0019]附图2为本实用新型的小型储能系统中单体管理模块的电气拓扑图。
[0020]附图3为本实用新型的小型储能系统中电池模组的电气拓扑图。
[0021]附图4为本实用新型的小型储能系统中模组管理系统的电气拓扑图。
[0022]附图5为本实用新型的小型储能系统中储能变流器的电气拓扑图。
具体实施方式
[0023]下面结合附图所示的实施例对本实用新型作进一步描述。
[0024]实施例一：如附图1至附图5所示，一种分别与分布式发电装置（如光伏板）、电网相连接的小型储能系统，包括储能单元和储能变流器，储能变流器连接储能单元与电网，储能变流器经配电柜连接至电网。
[0025]储能单元包括若干组电池模组、双向逆变器和模组管理系统BMS。本实施例中包括两组电池模组，储能单元所包括的电池模组的容量可以根据需要组合设置。双向逆变器分别与分布式发电装置、各电池模组、电网相电连接。模组管理系统BMS用于控制各电池模组之间实现能量均衡。
[0026]每组电池模组包括若干电池单体，这些电池单体均采用梯次电池。每组电池模组还包括单体管理模块，其用于控制各电池单体之间实现能量均衡。单体管理模块与各电池单体相通信连接，模组管理系统分别与各单体管理模块相通信连接。单体管理模块包括LMU 和均衡电路。LMU获得各电池单体的电压、温度、电流等参数。
[0027]此外，模组管理系统还通过CAN总线与各单体管理模块相通信连接。双向逆变器与各电池模组之间的连接线路上设置有电流采样模块，电流采样模块为霍尔传感器，电流采样模块与模组管理系统相通信连接。双向逆变器与各电池模组之间的连接线路上设置有熔断丝和空开。模组管理系统还通过RS485总线与双向逆变器相通信连接，并与上位机相通信连接。
[0028]模组管理系统连接有开关电源和辅助电池，辅助电池经熔断丝与模组管理系统相连接，开关电源和辅助电池之间设置有电阻和二极管构成的串联支路，辅助电池与熔断丝之间设置有空开，这里的空开与双向逆变器和电池模组之间的空开联动。
[0029]储能变流器包括DC/DC模块、DC/AC模块等。
[0030]上述小型储能系统主要用于微电网的电网侧和用户侧储能，主要是针对突发情况
时为保障电力供应的有功功率储备，一般容量需要为系统正常电力供应容量的15
~20%，年
运行频率较低。该方案的充放电循环寿命指标定为1200
~1300次，通过动力电池的主动均衡
技术实现。上述小型储能系统中，设置了模组管理系统和单体控制模块来实现双重主动均
衡功能。具体为：模组管理系统采用模糊控制法实现电池模组之间的能量均衡。模组管理系统通过CAN总线与各电池模组通信，根据采样时段内各电池模组的动态电压，通过电压与电池充电状态（SOC）和运行状态（SOC）的对应关系，判断出电池模组的荷电状态，从而各LMU单元发送模组之间的均衡指令实现模组之间的能量转移（本方案的默认均衡启动值是电池模组间容量差超过总容量的5%）。单体控制模块采用平均值比较法实现电池单体之间的能量均衡。在系统运行中，单体控制模块以均衡线路的电流为依据，通过LMU发送电池单体之间的均衡指令（本方案的默认均衡启动值是电池单元间电流差超过10%），实现电池单体之间的能量转移。
[0031]本发明采用了20度电为储能单元的模块式结构，并采用双重的BMS保护，可以按照实际应用需求，组合成20/40/60/80/100/120度电的小型储能系统，满足相当一部分小型光伏系统的用户侧储能需求。本发明针对退役动力电池的特点而设计双重的BMS保护和控制系统，同时采用了适配汽车动力电池的主动均衡模块，可以显著提高电池的容量和一致性，并增加电池的可充放电次数，延长使用寿命。本发明的设计充分利用了电池及模组本身的电压、电流及内阻特性，同时节省了隔离、过流保护部分，无外部附加电路，大大降低了控制成本。本发明的LMU和BMS系统，和电池模组、电池单体之间的连接采用接插件形式，可以在更换电池模组或电池单体后继续使用，结合小型电站或微电网的综合能量管理系统，可以提升系统运行的可靠性和经济性，具有很强的实用性和可复制性。
[0032]上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
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