一种储能DC-DC电池系统的控制方法及实施方法与流程

一种储能dc-dc电池系统的控制方法及实施方法
技术领域
1.本发明属于储能电池运用技术领域，具体涉及一种储能dc-dc电池系统的控制方法及实施方法。


背景技术：

2.家用储能系统主要指安装在居民/住宅上的储能系统，其运行模式包括独立运行、与小型风机、屋顶光伏等可再生能源发电设备配套运行以及家用储热设备等。家用储能系统的应用包括：电费管理、控制用电成本(低充高放)，供电可靠性，分布式可再生能源接入，电动汽车储能电池应用等。
3.目前市面上常见的家用储能系统为锂电池组，该锂电池组通常情况下仅支同类型规格、同容量、同电压、同批次的电池组并联扩容使用，不支持串联使用；若需串联的话电池组的电压需要经过dc/dc升压后再经过串联式的逆变系统把dc/dc输出电压串联起来，而且电池组与dc/dc串联系统是分体结构，集成效率不高，生产成本较高，组串不灵活，不适用于高压系统运用场景使用，因此我们需要提出一种储能dc-dc电池系统的控制方法及实施方法来解决上述存在的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种储能dc-dc电池系统的控制方法及实施方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
6.一种储能dc-dc电池系统的控制方法，基于多个储能dc-dc电池系统，多个所述储能dc-dc电池系统串联或并联组成串联系统或并联系统，串联系统控制方法包括如下步骤：
7.s1、将其中一个所述dc-dc电池系统设定为串联主机，并设置恒压输出模式，其他dc-dc电池系统为串联从机；
8.s2、通过上位机设置串联主机配置参数和设置需要串联的串联从机为恒压输出模式，设置单台串联从机最大允许充放电电流；
9.s3、将串联主机与串联从机的输出端口动力线联连接，再将串联主机com_in口与上层设备通信连接，再将串联主机com_out口和串联从机通信连接，多个串联从机之间依次连接；
10.s4、将串联系统上电，通过串联主机的开机键开机，开机后串联主机通过dio端口信号对串联的所有串联从机进行激活开机，待串联系统进入准备就绪状态时，串联主机发送对外通信报文发送最大允许充放电压和最大允许充电信息给上层设备或逆变器进行充电或放电；
11.并联系统的控制方法包括如下步骤：
12.s5、将其中一台储能dc-dc电池系统设定为并机主机，并设置为并机模式，其他储能dc-dc电池系统设定为并联从机；
13.s6、把并联主机和所有并联从机通过导线连接在一起，使用通信线把并联主机与所有并联从机的通信接口串联，实现主从机通信；
14.s7、将并联系统上电，通过并联主机或任意一台并联从机的开机键实现并联系统的开机，待并联系统进入准备就绪状态时，并联主机发送对外通信报文发送最大允许充放电压和最大允许充电信息给上层设备或逆变器进行充电或放电。
15.优选的，所述储能dc-dc电池系统包括电池组、dc/dc控制器、bms电池管理电路，所述bms电池管理电路分别与电池组和dc/dc控制器的一端连接，所述电池组的负极连接有分流器，所述分流器的一端连接有保险丝，所述电池组的正极连接有充放电电路，所述充放电电路和保险丝的一端均与dc/dc控制器的一端连接，所述dc/dc控制器的另一端连接有dc直流接口、通讯接口和dio激活接口。
16.优选的，所述dc/dc控制器包括互感线圈l1和互感线圈l2，所述互感线圈l1的正极与负极之间连接有c1，所述互感线圈l1的两端分别与充放电电路和保险丝的一端连接，所述互感线圈l2的正极连接有fq1，所述fq1与互感线圈l2的负极之间连接有呈并联设置的fq2和c2。
17.优选的，所述充放电电路包括放电mos管q1、充电mos管q2和预充mos管，所述放电mos管q1的一端与充电mos管q2的一端连接，所述充电mos管q2的另外两端分别与bms芯片和dc/dc控制器连接，所述放电mos管q1的另外两端分别与bms芯片和电池组正极连接，所述预充mos管的一端与放电mos管q1的一端连接，所述预充mos管的另外两端分别与放电mos管q1的另一端和bms芯片连接。
18.优选的，步骤s2中，所述串联主机配置参数设置时，设置所需串联的台数为n台；设置串联储能dc/dc电池系统输出总压＝单台输出电压值
×
串联台数＝串联系统输出总压；设置串联储能dc/dc电池系统主机最高允许输入电压＝单台最高允许输入电压
×
串联台数，输出电压则等于单台输出电压*串联台数，设置串联储能dc/dc电池系统主机最大允许充放电流为单台最大允许充放电电流。
19.优选的，所述串联从机在设置时，设置输出电压值为nv,单台输出电压值设置需要满足串联之后电压总和兼容在负载或上层设备的电池电压输入电压范围内容；单台储能dc/dc电池系统输出电压值设置范围为40-58v。
20.优选的，步骤s3中，所述串联主机与串联从机的输出端口动力线联连接时，将串联主机的p-端连接到串联从机1的p 端口、串联从机1的p-端口连接到串联从机n的p 端，串联从机n的p-端作为串联的bat负，串联主机的p 端作为串联系统的bat正。
21.优选的，步骤s4中，所有串联从机进行激活开机后，串联主机将依次对串联从机进行自动编码分配从机地址码，然后串联主机将通过查询指令command_group＝0xff对所有串联从机获取储能dc/dc电池系统数据，所有串联从机通信上报数据正常、串联主机对整个系统自检无故障后，串联主机控制本机fq1开关闭合、此时储能dc/dc电池串联系统进入准备就绪状态，串联主机发送对外通信报文发送最大允许充放电压和最大允许充电流信息给上层设备或逆变器。
22.优选的，步骤s7中，若充放电过程充出现任意一台并联从机或者并联主机充电或者放电保护截止或故障时，并联主机则上报最大允许充放电功率减去当前保护截止台数的功率。
23.基于以上叙述的一种储能dc-dc电池系统的控制方法，本发明还提供了一种储能dc-dc电池系统的实施方法，串联系统的实施方法包括如下步骤：
24.a1、充电时，当上层设备输出电端口大于串联系统的直流接口电压，且串联系统检测到充电电流大于2a，则进入充电模式；
25.a2、串联主机下发指令给cid1＝46h给所有串联从机进入充电模式，串联从机收到充电指令后通过dc/dc控制器抬高bat 、bat-端口电压对电池组进行充电；
26.a3、当充电过程其中任意一台串联从机充满到截止电压时，该串联从机则控制断开充电开头q2断开，dc/dc控制器断开使整个串联回路连通，同时向串联主机上报充满信号；
27.a4、串联主机向上层设备发送最大允许充电电压，依次类推充满直至充满所有串联从机停止；
28.a5、放电时，串联系统正常开机后进入准备就绪状态，串联主机发送对外通信报文发送最大允许充放电压和最大允许充电流信息给上层设备或逆变器，若串联系统检测到p p-端口电压有被拉低，同时串联系统有检测到放电电流大于2a时，串联主机判断系统进入放电模式；
29.a6、放电过程种中任意一台串联从机放到放电保护截止时，则向串联主机上报放电截止信息，串联主机收到指令后下发指令调节其他串联从机dc/dc控制器端口抬高输出电压值；
30.a7、当报放电保护截止的串联从机检测到本机电流降低后、则断开放电开关q1、断开dc/dc控制器的fq1，闭合fq2使总串联回路连通，使整个串联系统继续放电；
31.a8、依次类推当再次有串联从机或串联主机报放电保护截止或故障时，其余剩下的储能dc/dc电池系统将平均分摊放电截止或故障停止台数之和进行分摊升压来满足负载用电电压需求；当剩下的储能dc/dc电池系统台数之和不能满足负载总电压和功率需求时、串联主机则发送最大允许充放电电流0a，若负载设备不响应停机，串联主机则控制本机的回路开关fq1和fq2断开；
32.并联系统的实施方法包括如下步骤：
33.b1、开机后，并联主机对所有并联从机下发巡查指令command_group＝0xff对所有并从机获取储能dc/dc电池系统数据，所有并联从机通信上报数据正常、并联主机对整个并联系统自检无故障后进入准备就绪状态；
34.b2、并联主机发送对外通信报文发送最大允许充放电压和最大允许充放功率信息给上层设备或逆变器，最大允许放功率＝单台储能dc/dc电池系统的0.5c
×
并联台数。
35.本发明提出的一种储能dc-dc电池系统的控制方法及实施方法，与现有技术相比，具有以下优点：
36.1、本发明作为低压电池系统使用时，可以用于48v家储市场、通信机站电源使用等，且可根据需求在最大允许输出范围内设置恒压、或恒流输出，并联系统中，每个电池包电量、寿命不一致，类似木桶原理，电量低的包制约着整个电池组的充放电能力，而储能dc/dc电池系统可根据每个包的容量和寿命，调节每个包的输出电压和电流，使整个电池组的输出能力达到最大化。若用户之前使用的是其他类型48v家储电池系统，现在想扩容的话，用户可以直接购买储能dc/dc电池系统与原有的旧电池组并联使用；
37.2、本发明的储能dc/dc电池系统支持最大8组并联和8组串联使用，若客户此前购买此产品使用场景只是48v低压家储系统，而随着用户用电功率或者需要升级高压储能系统时，客户原有的储能dc/dc电池系统则可以直接用来串联使用，根据逆变器电池电压输入范围来匹配计算储能dc/dc电池系统串联所需的台数，客户原有的储能dc/dc电池系统串联台数串联后电压平台不够时可以再购买所需串联电压台数的新储能dc/dc电池系统与原本旧储能dc/dc电池系统串联使用，与市场上的不能直接串联的48v电池组对比，此发明为用户省去了需再单独购买高压电池系统的额外成本，本发明的储能dc/dc电池系统则可以新旧系统串联使用，花较小成本即可以实现由原本的低压系统升级为高压系统。
附图说明
38.图1为本发明的串联系统控制方法流程框图；
39.图2为本发明的并联系统控制方法流程框图；
40.图3为本发明的储能dc-dc电池系统电路图；
41.图4为本发明的多个储能dc-dc电池系统串联连接示意图；
42.图5为本发明的多个储能dc-dc电池系统并联连接示意图。
具体实施方式
43.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
44.本发明提供了如图1-3所示的一种储能dc-dc电池系统的控制方法，基于多个储能dc-dc电池系统，多个所述储能dc-dc电池系统串联或并联组成串联系统或并联系统，所述储能dc-dc电池系统包括电池组、dc/dc控制器、bms电池管理电路，所述bms电池管理电路分别与电池组和dc/dc控制器的一端连接，所述电池组的负极连接有分流器，所述分流器的一端连接有保险丝，所述电池组的正极连接有充放电电路，所述充放电电路和保险丝的一端均与dc/dc控制器的一端连接，所述dc/dc控制器的另一端连接有dc直流接口、通讯接口和dio激活接口；
45.所述dc/dc控制器包括互感线圈l1和互感线圈l2，所述互感线圈l1的正极与负极之间连接有c1，所述互感线圈l1的两端分别与充放电电路和保险丝的一端连接，所述互感线圈l2的正极连接有fq1，所述fq1与互感线圈l2的负极之间连接有呈并联设置的fq2和c2。
46.所述充放电电路包括放电mos管q1、充电mos管q2和预充mos管，所述放电mos管q1的一端与充电mos管q2的一端连接，所述充电mos管q2的另外两端分别与bms芯片和dc/dc控制器连接，所述放电mos管q1的另外两端分别与bms芯片和电池组正极连接，所述预充mos管的一端与放电mos管q1的一端连接，所述预充mos管的另外两端分别与放电mos管q1的另一端和bms芯片连接。
47.如图4所示，串联系统控制方法包括如下步骤：
48.s1、将其中一个所述dc-dc电池系统设定为串联主机，并设置恒压输出模式，其他
dc-dc电池系统为串联从机；
49.s2、通过上位机设置串联主机配置参数和设置需要串联的串联从机为恒压输出模式，设置单台串联从机最大允许充放电电流，所述串联主机配置参数设置时，设置所需串联的台数为n台；设置串联储能dc/dc电池系统输出总压＝单台输出电压值
×
串联台数＝串联系统输出总压；设置串联储能dc/dc电池系统主机最高允许输入电压＝单台最高允许输入电压
×
串联台数，输出电压则等于单台输出电压*串联台数，设置串联储能dc/dc电池系统主机最大允许充放电流为单台最大允许充放电电流，所述串联从机在设置时，设置输出电压值为nv,单台输出电压值设置需要满足串联之后电压总和兼容在负载或上层设备的电池电压输入电压范围内容；单台储能dc/dc电池系统输出电压值设置范围为40-58v；
50.s3、将串联主机与串联从机的输出端口动力线联连接，再将串联主机com_in口与上层设备通信连接，再将串联主机com_out口和串联从机通信连接，多个串联从机之间依次连接；
51.所述串联主机与串联从机的输出端口动力线联连接时，将串联主机的p-端连接到串联从机1的p 端口、串联从机1的p-端口连接到串联从机n的p 端，串联从机n的p-端作为串联的bat负，串联主机的p 端作为串联系统的bat正，串联主机com_out通信口与串联从机1的com_in口连接，串联从机1的com_out口与串联从机n的com_in通信口相连，通信线按依次连接开机后主机可按照连接次序依次对串联从机进行自动编码，实现主从机通信。
52.s4、将串联系统上电，通过串联主机的开机键开机，开机后串联主机通过dio端口信号对串联的所有串联从机进行激活开机，待串联系统进入准备就绪状态时，串联主机发送对外通信报文发送最大允许充放电压和最大允许充电信息给上层设备或逆变器进行充电或放电；
53.所有串联从机进行激活开机后，串联主机将依次对串联从机进行自动编码分配从机地址码，然后串联主机将通过查询指令command_group＝0xff对所有串联从机获取储能dc/dc电池系统数据，所有串联从机通信上报数据正常、串联主机对整个系统自检无故障后，串联主机控制本机fq1开关闭合、此时储能dc/dc电池串联系统进入准备就绪状态，串联主机发送对外通信报文发送最大允许充放电压和最大允许充电流信息给上层设备或逆变器。
54.作为低压电池系统使用时，可以用于48v家储市场、通信机站电源使用等，且可根据需求在最大允许输出范围内设置恒压、或恒流输出，并联系统中，每个电池包电量、寿命不一致，类似木桶原理，电量低的包制约着整个电池组的充放电能力，而储能dc/dc电池系统可根据每个包的容量和寿命，调节每个包的输出电压和电流，使整个电池组的输出能力达到最大化。若用户之前使用的是其他类型48v家储电池系统，现在想扩容的话，用户可以直接购买储能dc/dc电池系统与原有的旧电池组并联使用。
55.如图5所示，并联系统的控制方法包括如下步骤：
56.s5、将其中一台储能dc-dc电池系统设定为并机主机，并设置为并机模式，其他储能dc-dc电池系统设定为并联从机；
57.s6、把并联主机和所有并联从机通过导线连接在一起，使用通信线把并联主机与所有并联从机的通信接口串联，实现主从机通信；
58.s7、将并联系统上电，通过并联主机或任意一台并联从机的开机键实现并联系统
的开机，待并联系统进入准备就绪状态时，并联主机发送对外通信报文发送最大允许充放电压和最大允许充电信息给上层设备或逆变器进行充电或放电；若充放电过程充出现任意一台并联从机或者并联主机充电或者放电保护截止或故障时，并联主机则上报最大允许充放电功率减去当前保护截止台数的功率。
59.储能dc/dc电池系统支持最大8组并联和8组串联使用，若客户此前购买此产品使用场景只是48v低压家储系统，而随着用户用电功率或者需要升级高压储能系统时，客户原有的储能dc/dc电池系统则可以直接用来串联使用，根据逆变器电池电压输入范围来匹配计算储能dc/dc电池系统串联所需的台数，客户原有的储能dc/dc电池系统串联台数串联后电压平台不够时可以再购买所需串联电压台数的新储能dc/dc电池系统与原本旧储能dc/dc电池系统串联使用，与市场上的不能直接串联的48v电池组对比，此发明为用户省去了需再单独购买高压电池系统的额外成本，本发明的储能dc/dc电池系统则可以新旧系统串联使用，花较小成本即可以实现由原本的低压系统升级为高压系统。
60.基于以上叙述的一种储能dc-dc电池系统的控制方法，本发明还提供了一种储能dc-dc电池系统的实施方法，串联系统的实施方法包括如下步骤：
61.a1、充电时，当上层设备输出电端口大于串联系统的直流接口电压，且串联系统检测到充电电流大于2a，则进入充电模式；
62.a2、串联主机下发指令给cid1＝46h给所有串联从机进入充电模式，串联从机收到充电指令后通过dc/dc控制器抬高bat 、bat-端口电压对电池组进行充电；
63.a3、当充电过程其中任意一台串联从机充满到截止电压时，该串联从机则控制断开充电开头q2断开，dc/dc控制器断开fq1、闭合fq2、此时dc/dc控制器相当于导线功能使整个串联回路连通，同时向串联主机上报充满信号；
64.a4、串联主机向上层设备发送最大允许充电电压，串联主机将立即向上层设备发送最大允许充电电压＝储能dc/dc电池系统串联系统最高允许充电电压减去当前上报充满截止台数的最高允许充电电压值，最高允许充电功率也相应减去当前上报充满截止台数的功率值，依次类推充满一台截止将减去一台的最高允许充电电压和充电功率，若串联主机先充满截止时则同样断开电池组测的充电开关q2、断开dc/dc控制器的fq1，闭合fq2使总串联回路连通，串联主机将继续保持通信和串联主机运算功能直到最后一台串联从机充满停止；
65.a5、放电时，串联系统正常开机后进入准备就绪状态，串联主机发送对外通信报文发送最大允许充放电压和最大允许充电流信息给上层设备或逆变器，若串联系统检测到p p-端口电压有被拉低，同时串联系统有检测到放电电流大于2a时，串联主机判断系统进入放电模式；
66.a6、放电过程种中任意一台串联从机放到放电保护截止时，则向串联主机上报放电截止信息，串联主机收到指令后下发指令调节其他串联从机dc/dc控制器端口抬高输出电压值；
67.a7、(单台恒压输出电压值
÷
剩下台数)＝剩下每一台从机需要增加升高的电压值，当报放电保护截止的串联从机检测到本机电流降低后、则断开放电开关q1、断开dc/dc控制器的fq1，闭合fq2使总串联回路连通，使整个串联系统继续放电；
68.a8、依次类推当再次有串联从机或串联主机报放电保护截止或故障时，其余剩下
的储能dc/dc电池系统将平均分摊放电截止或故障停止台数之和进行分摊升压来满足负载用电电压需求；当剩下的储能dc/dc电池系统台数之和不能满足负载总电压和功率需求时、串联主机则发送最大允许充放电电流0a，若负载设备不响应停机，串联主机则控制本机的回路开关fq1和fq2断开；
69.并联系统的实施方法包括如下步骤：
70.b1、开机后，并联主机对所有并联从机下发巡查指令command_group＝0xff对所有并从机获取储能dc/dc电池系统数据，所有并联从机通信上报数据正常、并联主机对整个并联系统自检无故障后进入准备就绪状态；
71.b2、并联主机发送对外通信报文发送最大允许充放电压和最大允许充放功率信息给上层设备或逆变器，最大允许放功率＝单台储能dc/dc电池系统的0.5c
×
并联台数。
72.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，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。