[发明专利]一种采用镍系二次电池的储能系统的电池组均衡方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种储能系统的均衡方法，尤其是涉及一种不依赖额外的电池管理系统均衡电路的镍系电池储能系统的均衡方法。

背景技术

随着城市经济发展引发了一系列的社会问题，如能源危机、环境污染等，而新能源电池作为可以在一定程度上缓解上述问题的清洁能源，开始广泛应用于各个能源领域。电池储能系统是由大量的单体电池进行串并联组合，构建成一个完整的系统，来实现一定规模电能的存储和释放的功能，主要由电池储能载体和储能功率转换系统组成。但是单体电池之间往往存在电化学性能的不一致性，尤其是随着使用次数的增多，这种性能的不一致性也逐渐扩大，进而影响到储能系统中电池的使用寿命。

目前，关于电池储能系统的均衡方法主要是针对锂离子电池储能系统，而对镍系电池储能系统则鲜有研究和解决方案。但是镍系电池储能系统的规模化应用，必须要有可靠的均衡方法，完全采用锂离子电池储能系统现有的均衡技术，不仅电池管理系统成本奇高，而且均衡的可靠性和效果也不甚理想。

通常使用的电池储能系统的均衡方法是在BMS(电池管理系统)中添加硬件结构电路作为均衡管理模块，当储能系统需要均衡的时候，开启均衡模式，对系统中高电压或高SOC的单体电池中多余的电量进行消耗，将单体电池的电压和带电量调整到系统设定的目标水平，以此达到均衡的目的，但是这种方法存在均衡管理成本高、均衡效率低的问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明旨在提供一种低成本、高效率的镍系电池储能系统均衡方法。本发明通过以下方案实现：

(1)当储能系统的电池管理系统监测到电池组的SOC不能满足一致性要求，即生成均衡指令；

(2)设定均衡模式中电池组的平均带电量值的下限值SOCL和上限值SOCH，若储能系统的整体平均带电量值小于SOCL值，施以一定大小的充电电流I_充向电池组充电至储能系统的整体平均带电量值达到均衡模式范围内的任一数值；若储能系统的电池组平均带电量值大于SOCH值，施以一定大小的放电电流I_放使电池组放电至储能系统的电池组平均带电量值达到均衡模式范围内的任一数值；

(3)在均衡模式范围内，储能系统的电池组以I_充充电和以I_放放电反复若干次；直至电池管理系统判定电池的一致性满足设定的要求值，停止充电或放电；

所述电池组的一致性要求为电池组中单体电池SOC的极差小于等于20％；当电池组中单体电池SOC的极差大于20％时，开启均衡模式，直至极差小于3％时终止均衡模式。

所述均衡模式的范围为电池组的平均带电量值不小于50％，电池组的平均带电量值的下限值SOCL范围优选60％～80％，上限值SOCH范围优选85％～90％。

所述充电电流I_充为储能系统允许最大充电电流的60％～80％。

与现在技术相比，本发明有以下的优点：

1.不需要设置任何的额外均衡电路，降低了电池管理系统成本；

2.可以实现高效、快速均衡；

3.可以实现储能系统均衡和正常工作的良好结合。当储能系统需要均衡的时候，只需要通过调整和限定SOC范围的形式，即将该储能系统的SOC工作范围调整到均衡模式范围，可以实现在使用过程中自动实现均衡，只是缩小了储能系统允许工作的SOC范围，储能系统的其它工作功能全部保留，因此基本不影响储能系统的使用。待均衡完成后，再解除SOC均衡模式范围限制。

附图说明

图1是本实施例中镍氢电池储能系统均衡过程SOC变化走势图

具体实施方式

实施例1

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。本实施例采用镍氢D型1.2V 6Ah电池，以及由该型号单体电池所组成的储能系统来进行说明。储能系统由288只单体电池全部串联组成，储能系统额定电压为345.6V，储能系统允许的最大充电电流为12000mA(2C)；电池管理系统以单体电池作为一个最小管理单元，实施对最小管理单元温度、电压的监测。

本实施例中选用的充电电流I_充＝7200mA(1.2C)，放电电流I_放＝1200mA(0.2C)，均衡模式中电池组的平均带电量的下限值SOCL＝60％，上限值SOCH＝90％。