[发明专利]一种电芯级优化电池插箱、储能系统及其应用

权利要求书

1.一种电芯级优化电池插箱，其特征在于：所述电芯级优化电池插箱包括：多个并联在直流母线上的电芯组件；

每个所述电芯组件包括旁路开关、直通开关、至少一个单体电芯、主控单元和DC/DC变流器；

所述单体电芯与DC/DC变流器连接，DC/DC变流器与主控单元连接；

通过旁路开关和直通开关实现单体电芯与直流母线之间的断开、直接连接或者通过DC/DC变流器连接。

2.根据权利要求1所述的电芯级优化电池插箱，其特征在于：每个所述电芯组件包括一个单体电芯；

所述单体电芯的正负极分别与DC/DC变流器的首端的正负极连接，DC/DC变流器的末端的正负极分别与直流母线的正负极连接；

所述旁路开关的首端的正负级分别与DC/DC变流器的首端的正负极连接，旁路开关末端的正负极分别与DC/DC变流器的末端的正负极连接；

在DC/DC变流器的末端与直流母线连接的线路上并联有直通开关。

3.根据权利要求1所述的电芯级优化电池插箱，其特征在于：每个所述电芯组件包括多个依次串联的单体电芯；

最后一个单体电芯的正负极分别与DC/DC变流器的首端的正负极连接，DC/DC变流器的末端的正负极分别与直流母线的正负极连接；

所述旁路开关的首端的正负级分别与DC/DC变流器的首端的正负极连接，旁路开关末端的正负极分别与DC/DC变流器的末端的正负极连接；

在DC/DC变流器的末端与直流母线连接的线路上并联有直通开关。

4.根据权利要求2或3所述的电芯级优化电池插箱，其特征在于：每个所述电芯组件还包括高速通信接口，所述高速通信接口与主控单元连接。

5.根据权利要求2或3所述的电芯级优化电池插箱，其特征在于：每个所述电芯组件还包括采集电路，所述采集电路与主控单元连接。

6.一种储能系统，其特征在于：所述储能系统包括：多个电池簇、多个储能变流器、多个簇管理系统和集中控制装置；

电池簇、储能变流器、簇管理系统一一对应；

每一个电池簇包括多个如权利要求1-5任一项所述的电芯级优化电池插箱，多个电芯级优化电池插箱的直流母线依次串联之后接入到储能变流器的直流侧；

同一个电池簇内的每个电芯组件的主控单元通过高速通信接口与对应该电池簇的簇管理系统进行通信。

7.根据权利要求6所述的储能系统，其特征在于：所述储能系统还包括多个插箱电池管理系统；

所述插箱电池管理系统与电池簇一一对应，并和与其对应的电池簇内的各个主控单元进行通信。

8.根据权利要求7所述的电芯级优化储能系统，其特征在于：所有储能变流器分别与集中控制装置连接；

所有簇管理系统分别与集中控制装置连接；

所有插箱电池管理系统分别与集中控制装置连接。

9.一种应用如权利要求6-8任一项所述的储能系统的方法，其特征在于：所述方法包括：簇管理系统根据每个电芯级优化电池插箱中的每个主控单元上传的数据进行判断，然后向每个主控单元分别下发指令，通过控制每个电芯组件中的旁路开关、直通开关的断开或者闭合使得电芯组件运行于直通、旁路或者降压状态下。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：所述方法具体包括：

当电芯组件中的单体电芯处于充放电平台期时，簇管理系统下发指令给电芯组件的主控单元，该指令为：闭合旁路开关、断开直通开关；旁路开关闭合且直通开关断开后，电芯组件运行于直通状态；

当电芯组件中的单体电芯处于充放电末期时，簇管理系统下发指令给电芯组件的主控单元，该指令为：断开旁路开关、断开直通开关；旁路开关、直通开关均断开后，电芯组件运行于降压状态；

当电芯组件的单体电芯发生故障时，簇管理系统下发指令给主控单元，该指令为：闭合直通开关；直通开关闭合后电芯组件处于旁路状态。