[发明专利]一种多模块备份电池管理系统与直流母线的对接及配置的方法与系统

说明书

技术领域

本发明属于供电或配电的电路装置或系统、以及电能存储系统领域，具体涉及备份电池管理系统与相应直流母线的对接交互技术。

背景技术

目前已有技术中的电池管理系统多采用集中式电池管理系统，其主要包括电池组的总电压、电流和温度等数据的采集电路，电压的隔离电路，高压和风扇的开关控制电路，A/D转换电路,数据存储和传输模块等等。集中式电池管理系统的工作原理是由前端的数据采集模块进行电压、电流和温度的采集,然后对数据进行统一的转换、处理和存储，以及一些必要的控制，最后达到对电池的监控作用，以保证电池工作的安全性。

集中式电池管理系统的不足之处主要有以下几点：

（1）对电池组进行信号采集，不能检测到每个电池单体，精度差，对信号处理要求高；

（2）其可扩展性较弱，应变能力不强，难以适应负载变化；

（3）当电池故障时只能替换整个电池组。

直流母线采用多模块备份电池管理系统是一种先进的直流母线备份应急供电方法。这是在多模块备份电池管理系统出现后才产生的结合方法，可以有效地克服集中式方式的缺陷。

多模块备份电池管理系统是一个由软件和硬件设备组合而成的系统，其基本功能有:1）监测电池组以及单体电池的工作情况,例如单节电池的电压、电池组总电压、工作电流、环境温度等；2）管理电池的工作情况,通过电池的开路电压和充、放电电流计算电池的剩余电量，避免出现过充、过放、过热等情况；3）保护电池,及时报警，避免电池工作在极端的条件下发生电池寿命缩短,损坏,甚至发生爆炸、起火等危害人身安全的事故。

根据多模块备份电池管理系统的管理功能，将之与交流或直流母线对接，以期在交流或直流母线出现供电故障时可以及时有效地实现备份功能，来全部或部分的担负起对用电器的供电职能。多模块备份电池管理系统和交流或直流母线的对接及配置技术是该系统实现母线故障应急供电和备份功能的关键技术。

以分布式供电系统为例，多基于直流母线架构，如图1所示，光伏电池阵列、燃料电池、蓄电池、储能装置、以及其他形式的分布式发电单元等通过DC/DC转换接入直流总线，直流总线再通过DC/DC转换、或者DC/AC等接入电网或连接交/直流负载。现有直流母线架构下的多模块备份电池管理系统与直流母线的对接管理技术是技术难点与热点。基于直流母线方式的分布式能量管理技术重点在于解决供、需、储三者的宏观关系上，目前已有的技术方案缺少宏观管理下的多模块备份电池管理系统与直流母线对接的系统与微观管理技术。

与现有技术相比，本发明采用分布式电池管理系统的优点主要有以下几点：

（1）  具有更高的能源利用效率；

（2）  其可靠性更高，可用性更好；

（3） 其稳定性更高，支持大容量储能，并且可灵活扩容。

发明内容

本发明提出了一种多模块电池或电池组与直流母线对接的系统和方法，用于实现多模块电池或电池组对直流母线的实时放电控制，以及实现对直流母线进行充电以实时备用，可选的超级电容组进行平滑过渡。

参见图2，示出了直流母线和多模块备份电池管理系统的关系示意图。本发明的对接系统包括直流母线、多模块备份电池管理系统等；直流母线连接由AC/DC、DC/DC或其他供电方法提供的直流电能、以及用电设备，具体来说，如图2所示，直流母线12V(或者其它电压值，如48V等)从供电设备（如AC/DC或DC/DC转换器电源或其它供电方法）处获得电流，提供给用电器（如服务器）。多模块备份电池管理系统通过对接和配置的方法和系统挂在直流母线上，实现多模块备份电池或电池组与直流母线的实时充、放电控制，以及检测报警等功能。  

根据本发明，本发明一方面涉及一种多模块备份电池管理系统与直流母线的对接及配置的方法，其中，直流母线与外部供电设备以及用电器串联连接，直流母线从外部供电设备获得电能，并提供给用电器；实时监测直流母线电压值，以及实时监测多模块备份电池管理系统工作模式，多模块备份电池管理系统与直流母线对接配置，根据直流母线的电压值对直流母线进行实时充、放电控制，以及检测报警功能。多模块备份电池管理系统包括多模块电池或电池组。