[发明专利]一种二次电池与超级电容混合储能管理系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种二次电池与超级电容混合储能管理系统，应用于铅酸电池、锂离子电池等二次电池与超级电容器作为储能介质的新能源发电系统、智能电网、微网发电系统等能量存储系统。

背景技术

在储能领域，通常以二次电池作为能量存储介质，电池能量密度高，但是电池充电时间长，并且在能量存储过程中电极活性物质发生化学反应，频繁的充放电过程使电池容量衰减。在发电系统中，电池组一般工作于循环充放电状态，加速了电池的容量衰减。由于二次电池功率密度小，等效内阻大，在储能系统大电流充放电情况下，电池的寿命将进一步缩短。

而超级电容器在充放电过程中不发生化学反应，能量转换和损失小。功率密度高，能提供瞬时大电流，短时间内电流可达到几百到几千安培，功率密度是电池的10-100倍。充电速度快，时间短。并且充放电循环次数在105以上。温度范围宽，可工作在-40-70℃范围内。

超级电容器能够很好地弥补电池的缺点，二次电池和超级电容器搭配使用，将有效延长电池使用寿命，提高系统输出功率。由于电池和超级电容器在生产过程中难以保证性能完全一致，当串并联使用时，其差异随着循环充放电过程将日益加剧，影响电池组和超级电容器组的循环寿命。所以，在充放电过程中需要管理系统，对电池组和电容组在使用过程中进行管理，避免了状态差异造成成组性能加速衰退。混合储能管理技术是储能技术实用化和市场化的关键技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于二次电池与超级电容器作为储能介质的新能源发电系统、智能电网、微网发电系统等的储能系统。

为实现以上目的，本发明采取了以下的技术方案：一种二次电池与超级电容混合储能管理系统，包括有构成连接回路的总线电流和电压监测、DC/AC、负载、集中管理子系统；所述集中管理子系统分出三条支路，其分别连接有电池管理子系统、超级电容管理子系统、上位机；所述电池管理子系统连接有多个电池管理子单元支路，电池管理子单元支路连接到总线电流和电压监测及DC/AC之间，每个电池管理子单元支路上依次连接有电池组、第一双向变换器，所述电池管理子系统还分别与每个双向变换器连接；电池管理子系统用于负责储能系统中所有单体电池的状态数据处理和数据传输，通过CAN总线与集中管理子单元通讯，电池管理子单元采集电池组中各单体电池的电压信号，负责各单体电池之间的均衡功能，同时采集单体电池的温度信号，计算单体电池剩余容量，并进行相应的热管理处理；

所述超级电容管理子系统连接有多个超级电容管理子单元支路，超级电容管理子单元支路连接到总线电流和电压监测及DC/AC之间，每个超级电容管理子单元支路上依次连接有超级电容器组、第二双向变换器，所述超级电容管理子系统还与每个第二双向变换器连接；超级电容管理子系统其用于负责储能系统中所有超级电容器的状态数据处理和数据传输，通过CAN总线与集中管理子单元通讯；超级电容管理子单元采集超级电容器组中各单体超级电容器的电压信号和温度信号，负责均衡功能，计算单体剩余容量，并进行相应的热管理处理；

上述每个电池管理子单元支路和超级电容管理子单元支路交错排列；

集中管理子系统用于根据负载、电池组和超级电容器组的状态，将储能系统中各电池组和超级电容器组进行组合搭配，汇总电池和超级电容的状态数据，与上位机通讯；

所述上位机，其用于显示混合储能系统中所有单体电池和超级电容器的状态，包括电压、电流、温度信息，均衡信息，告警信息，充放电情况，剩余容量等。

所述电池管理子单元，包括用于分别采集电池的电压信号、温度信号、电流信号的电压信号采集模块、温度信号采集模块、电流信号采集模块，用于与电池连接的均衡控制模块、SOC估算模块、热管理模块。

所述超级电容管理子单元，包括用于分别采集超级电容器的电压信号、温度信号、电流信号的电压信号采集模块、温度信号采集模块、电流信号采集模块，用于与超级电容器连接的均衡控制模块、SOC估算模块、热管理模块。