储能电池簇系统及热管理方法与流程

1.本发明涉及储能技术领域，特别涉及一种储能电池簇系统及热管理方法。


背景技术：

2.目前电池簇内通常包括多个电池插箱，且每个电池插箱包含以下接口：动力接口(包含正极和负极)、通信接口、二级bms供电接口、及热管理接口等。
3.然而，各个电池插箱的接口较多，成本较高，且使得电池插箱在安装、尤其是接线时，较为繁琐，一旦接错，可能导致电池簇无法工作，甚至带来一定的安全隐患，亟待解决。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明旨在提出储能电池簇系统，该系统将电池簇内通信及热管理接口集成为统一接口，集成度高，可以降本增效，并有效提高生产制造、安装维护时的便捷性，提升电池簇的安全性。
5.为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
6.一种储能电池簇系统，包括：
7.用于放置储能电池的第一至第n电池插箱，每个电池插箱内设置有对应的电池管理单元和热管理单元，且所述每个电池插箱设置有第一通信/供电接口和第二通信/供电接口，以通过通信/供电接口与相邻电池插箱互相通信，其中，n为正整数；和
8.控制盒，所述控制盒包括电池管理单元和热管理供电单元，所述控制盒设置有第一通信/供电接口和第二通信/供电接口，其中，所述第一通信/供电接口与第一电池插箱的第一通信/供电接口相连，所述第二控制接口与所述第n电池插箱的第二通信/供电接口相连，以控制所述每个电池插箱的电池管理单元和热管理单元执行管理动作的同时，为所述电池管理单元和所述热管理单元供电。
9.进一步地，所述每个电池插箱的电池管理单元和热管理单元均与对应的第一通信/供电接口和第二通信/供电接口相连。
10.进一步地，所述每个电池插箱的电池管理单元和热管理单元均与对应的第一通信/供电接口和第二通信/供电接口相连。
11.进一步地，在单一失效模式下，通过连接所述第一至第n电池插箱的任一电池插箱的未失效侧的通信/供电接口与所述控制盒通信。
12.进一步地，所述控制盒包括与所述通信/供电接口相连的多条供电线路，在供电模式下，所述控制盒通过一条或多条供电线路给所述第一至第n电池插箱进行供电。
13.进一步地，在单一失效模式下，所述第一至第n电池插箱的任一电池插箱的未失效侧的通信/供电接口与所述控制盒的通信/供电接口之间的供电线路组成供电回路。
14.相对于现有技术，本发明所述的储能电池簇系统具有以下优势：
15.本发明所述的储能电池簇系统，将电池插箱和控制盒内的通信接口和热管理接口集成为统一接口，实现电池簇内通信及热管理接口的集成，集成度高，有效降电池簇的接口
数量，可以有效降低电池簇的生产成本、提高生产效率，并可以有效提高生产制造、安装维护时的便捷性，且电池插箱在接线时，方便快捷，无接错及安装风险，提升电池簇的安全性。
16.本发明的另一个目的在于提出一种储能电池簇系统的热管理方法，该方法可以利用电池簇内集成有通信及热管理的统一接口进行热管理，电池簇内接口的集成度高，可以降本增效，并有效提高生产制造、安装维护时的便捷性，提升电池簇的安全性。
17.为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
18.一种储能电池簇系统的热管理方法，包括以下步骤：
19.接收所述第一至第n电池插箱中每个电池插箱的运行参数；
20.根据每个电池插箱的运行参数和目标温度生成热管理指令；以及
21.根据所述热管理指令控制每个电池插箱的电池管理单元和热管理单元执行管理动作。
22.进一步地，还包括：
23.通过控制盒的第一通信/供电接口和第二通信/供电接口与所述第一至第n电池插箱进行通信，以接收所述每个电池插箱的运行参数。
24.进一步地，所述通过控制盒的第一通信/供电接口和第二通信/供电接口与所述第一至第n电池插箱进行通信，包括：
25.所述控制盒对所述第一至第n电池插箱依次以正向菊花链通信方式或者以反向菊花链通信方式进行通信。
26.进一步地，还包括：
27.在单一失效模式下，通过连接所述第一至第n电池插箱的任一电池插箱的未失效侧的通信/供电接口与所述控制盒通信。
28.所述的储能电池簇系统与上述的储能电池簇系统的热管理方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
附图说明
29.构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
30.图1为本发明实施例所述的储能电池簇系统的方框示意图；
31.图2为本发明实施例所述的储能电池簇系统的结构示意图；
32.图3为本发明实施例所述的控制盒的结构示意图；
33.图4为本发明实施例所述的电池插箱的结构示意图；
34.图5为本发明实施例所述的储能电池簇系统的通信链路示意图；
35.图6为本发明实施例所述的储能电池簇系统的电池插箱连接失效示意图；
36.图7为本发明实施例所述的第二和第三电池插箱之间通信连接失效示意图；
37.图8为本发明实施例所述的储能电池簇系统的供电链路示意图；
38.图9为本发明实施例所述的第二和第三电池插箱之间供电连接失效示意图；
39.图10为本发明实施例所述的储能电池簇系统的热管理方法的流程图。
具体实施方式
40.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
41.目前电池簇内各个电池插箱动力及通信连接接口较多，电池插箱在安装、尤其是接线时，较为繁琐。如果接错，可能导致电池簇无法工作或存在安全风险。为此，本发明提出了一种储能电池簇系统，以实现简化电池插箱接口，减少电池插箱间的连接线束种类，降低生产成本、增加生产效率，并降低安装风险及成本等目的。
42.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
43.图1是根据本发明实施例的储能电池簇系统的方框示意图。
44.如图1所示，根据本发明实施例的储能电池簇系统10包括：第一至第n电池插箱100和控制盒200。
45.其中，用于放置储能电池的第一至第n电池插箱100，每个电池插箱内设置有对应的电池管理单元和热管理单元，且每个电池插箱设置有第一通信/供电接口和第二通信/供电接口，以通过通信/供电接口与相邻电池插箱互相通信，其中，n为正整数；控制盒200包括电池管理单元和热管理供电单元，控制盒设置有第一通信/供电接口和第二通信/供电接口，其中，第一通信/供电接口与第一电池插箱的第一通信/供电接口相连，第二控制接口与第n电池插箱的第二通信/供电接口相连，以控制每个电池插箱的电池管理单元和热管理单元执行管理动作的同时，为电池管理单元和热管理单元供电。
46.由此，本发明实施例将电池簇内通信及热管理实现集成，简化电池簇内接口设计，减少电池插箱的接口数量，可以大大降低生产及安装维护成本，提高生产效率，并有效提高在生产制造、安装维护时便捷性。
47.具体而言，如图2所示，电池簇内控制盒子和n个电池插箱通过手拉手，完成电池簇内部通信及热管理连接，从而采用手拉手连接方式，实现电气连接，降本增效。其中，图2中的所示的电池插箱_1#至电池插箱_n#即为第一至第n电池插箱。
48.如图3所示，控制盒内包含二级电池管理单元bcu和热管理供电单元tms等组成，分别输出两个接口至接口1、接口2，其中，图3中所示的接口1即为控制盒的第一通信/供电接口，接口2即为控制盒的第二通信/供电接口。接口1集成有正向通信线路和供电母线1，接口2集成有反向通信线路和供电母线2，由此，本发明实施例可以将控制盒内的通信接口和热管理接口集成为统一接口，从而可以有效简化接口设计，减少接口数量，集成度高，节约成本。
49.如图4所示，以电池插箱_1#为例，电池插箱内包含一级电池管理单元bmu_1#和热管理单元tms_1#等组成，分别连接接口1、接口2，且每个接口都包含通信及热管理供电，其中，图4中所示的接口1为电池插箱设置的第一通信/供电接口，接口2即为电池插箱设置的第二通信/供电接口。接口1集成有通信线路1和供电线路1，接口2集成有通信线路2和供电线路2，且所有电池插箱均采用相同的设计，由此，本发明实施例的通过将电池插箱内的通信接口和热管理接口集成为统一接口，可以有效简化接口设计，减少接口数量，集成度高，节约成本。
50.在本实施例中，在通信模式下，控制盒200对第一至第n电池插箱100依次以正向菊花链通信方式或者以反向菊花链通信方式进行通信
51.可以理解的是，如图5所示，电池簇系统内部bcu和各个bmu之间采用环路菊花链通信，环路菊花链通信包括正向菊花链通信方式和反向菊花链通信方式，其中，正向菊花链通信方式是指第一至第n电池插箱依次通信的方式，反向菊花链通信方式是指第n至第一电池插箱依次通信的方式，在正常工作模式下，本发明实施例可以采用任一种通信方式进行通信。例如，在正常工作模式下，bcu可以采用正向通信，即正向菊花链通信方式进行通信。
52.在本实施例中，在单一失效模式下，通过连接第一至第n电池插箱100的任一电池插箱的未失效侧的通信/供电接口与控制盒200通信。
53.可以理解的是，在第一至第n电池插箱的环状被打破时，即存在任一相邻电池插箱间通信失效时，本发明实施例同时采用正向菊花链通信方式和反向菊花链通信方式进行通信，可以在单一失效模式下依然正常通信，保证通信的可靠性。
54.举例而言，如果环状被打破，发生单一故障情况下，例如，如图6和7所示，bmu_2#与bmu_3#之间的通信失效，bcu可以通过反向路径，将bmu_3#至bmu_n#的节点信号通过反向菊花链通信方式发送至bcu，同时与正向菊花链bmu_1#、bmu_2#的节点信号一起，从而可以有效保证系统内所有电池插箱的bmu节点信号都上传至bcu，避免bmu_2#与bmu_3#之间的通信失效对整个系统通信的影响，有效增加系统的通信可靠性。
55.在本实施例中，控制盒100包括与通信/供电接口相连的多条供电线路，在供电模式下，控制盒通过一条或多条供电线路给第一至第n电池插箱100进行供电。
56.其中，多条供电线路可以包括供电母线1和供电母线2。控制盒100可以通过供电母线1和/或供电母线2给第一至第n电池插箱100。比如，本发明实施例可以在供电模式下利用供电母线1和供电母线2进行双路供电，可以有效增加系统供电的可靠性。
57.以双路供电为例，如图8所示，在正常工作模式下，控制盒内的热管理供电单元tms输出的双路供电母线，通过手拉手给电池簇内各个电池插箱内的热管理单元tms供电。
58.在本实施例中，在单一失效模式下，第一至第n电池插箱100的任一电池插箱的未失效侧的通信/供电接口与控制盒200的通信/供电接口之间的供电线路组成供电回路。
59.可以理解的是，在第一至第n电池插箱的环状被打破时，即存在任一相邻电池插箱间供电线路连接失效时，由于本发明实施例采用双路供电，因此，在系统内存在单一故障时，电池簇系统依然可以可靠的工作。
60.举例而言，如图9所示，当电池插箱_2#与电池插箱_3#之间连接失效，出现单一失效情况时，则供电母线分开供电，供电母线1通过接口连接给电池插箱的热管理单元tms_1#、tms_2#供电；供电母线2通过接口连接，给电池插箱的热管理单元tms_3#～tms_n#供电；从而可以在电池插箱_2#与电池插箱_3#之间连接失效时依然可以正常供电，避免线路中断对供电的影响，以在系统内存在单一故障时，电池簇系统依然可以可靠的工作。
61.根据本发明实施例的储能电池簇系统，将电池插箱和控制盒内的通信接口和热管理接口集成为统一接口，实现电池簇内通信及热管理接口的集成，集成度高，有效降电池簇的接口数量，可以有效降低电池簇的生产成本、提高生产效率，并可以有效提高生产制造、安装维护时的便捷性，且电池插箱在接线时，方便快捷，无接错及安装风险，提升电池簇的安全性。
62.进一步地，如图10所示，本发明的实施例还公开了一种如上述实施例的储能电池簇系统的热管理方法，包括以下步骤：
63.步骤s101，接收第一至第n电池插箱中每个电池插箱的运行参数；
64.步骤s102，根据每个电池插箱的运行参数和目标温度生成热管理指令；
65.其中，目标温度可以根据实际热管理需求具体设置，不做具体限定。
66.步骤s103，根据热管理指令控制每个电池插箱的电池管理单元和热管理单元执行管理动作。
67.进一步地，本发明实施例的方法还包括：通过控制盒的第一通信/供电接口和第二通信/供电接口与第一至第n电池插箱进行通信，以接收每个电池插箱的运行参数。
68.进一步地，通过控制盒的第一通信/供电接口和第二通信/供电接口与第一至第n电池插箱进行通信，包括：控制盒对第一至第n电池插箱依次以正向菊花链通信方式或者以反向菊花链通信方式进行通信。
69.进一步地，本发明实施例的方法还包括：在单一失效模式下，通过连接第一至第n电池插箱的任一电池插箱的未失效侧的通信/供电接口与控制盒通信。
70.需要说明的是，本发明实施例的储能电池簇系统的热管理方法的具体实现方式与储能电池簇系统的具体实现方式类似，为了减少冗余，此处不做赘述。
71.根据本发明实施例的储能电池簇系统的热管理方法，可以利用电池簇内集成有通信及热管理的统一接口进行热管理，电池簇内接口的集成度高，可以降本增效，并有效提高生产制造、安装维护时的便捷性，提升电池簇的安全性。
72.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。