一种电池系统及储能系统的制作方法

1.本技术涉及电池储能技术领域，尤其是涉及一种电池系统及储能系统。


背景技术：

2.在电池储能领域，多个电芯串联形成电池簇，电池簇再并联成电池系统，电池系统通过逆变电路与电网连接，实现电池系统与电网之间的功率交换。电池簇在并联时，由于电池簇的性能(如电压、内阻、自放电、电量等)不一致，会导致多个电池簇并联后，每个电池簇输出的电流不同。同时电压高的电池簇会向电压低的电池簇放电，形成环流。而这种环流，会导致电池簇的进一步恶化，使性能差的电池簇更快的劣化。
3.现有技术中，为了解决上述由于多个电池簇并联导致的环流问题，常在电池系统中每个电池簇的输出端接入dc/dc电路(直流对直流的转换器)，dc/dc电路可以自主调节输出的电流，这样，通过dc/dc电路来解耦，允许性能差的电池簇输出较小的电流，性能好的电池簇输出较大的电流。
4.但在上述方法中，dc/dc电路的输入功率与电池簇的输出功率相同，这样会导致dc/dc电路存在较大的损耗，该损耗会导致电池系统的充放电效率变低。同时该损耗会产生较大的热量，而dc/dc电路需要较大的散热能力，进而增加了电池系统的成本。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本技术的目的在于提供一种电池系统及储能系统，通过将dc/dc电路串联连接在电芯模组的回路中，且通过供电电池为dc/dc电路供电，具有功率小、损耗低和成本低的效果。
6.第一方面，本技术实施例提供了一种电池系统，包括并联连接的多个电池簇；
7.针对每个电池簇，所述每个电池簇包括：电芯模组、dc/dc电路和供电电池；所述dc/dc电路串联连接在所述电芯模组的回路中，所述dc/dc电路与所述供电电池连接。
8.在本技术的一种可选实施例中，所述dc/dc电路的输入端正极与所述供电电池的正极连接，所述dc/dc电路的输入端负极与所述供电电池的负极连接；
9.所述dc/dc电路的输出端负极与所述电芯模组的正极端连接，所述dc/dc电路的输出端正极与所述多个电池簇中的其他电池簇的dc/dc电路的输出端正极连接。
10.在本技术的一种可选实施例中，所述dc/dc电路的输入端正极与所述供电电池的正极连接，所述dc/dc电路的输入端负极与所述供电电池的负极连接；
11.所述dc/dc电路的输出端正极与所述电芯模组的负极端连接，所述dc/dc电路的输出端负极与所述多个电池簇中的其他电池簇的dc/dc电路的输出端负极连接。
12.在本技术的一种可选实施例中，所述dc/dc电路的输入端正极与所述供电电池的正极连接，所述dc/dc电路的输入端负极与所述供电电池的负极连接；
13.所述dc/dc电路的输出端负极与所述电芯模组的正极端连接，所述dc/dc电路的输出端正极与所述电芯模组的负极端连接。
14.在本技术的一种可选实施例中，所述dc/dc电路包括以下项中的其中一项：降压变换电路、升压变换电路、升降压变换电路、库克变换电路和全桥或半桥直流变换电路。
15.在本技术的一种可选实施例中，所述电池簇还包括第一开关，所述第一开关的两端分别与所述供电电池的正极和所述dc/dc电路的输出端正极连接。
16.在本技术的一种可选实施例中，所述电池簇还包括第二开关，所述第二开关的两端分别与所述dc/dc电路的输出端正极和输出端负极连接。
17.在本技术的一种可选实施例中，所述供电电池包括串联连接的多个电芯。
18.第二方面，本技术实施例还提供了一种储能系统，包括逆变电路、电网以及如上所述的电池系统；所述电池系统通过所述逆变电路与所述电网连接。
19.在本技术的一种可选实施例中，所述电池系统与所述逆变电路通过直流母线连接。
20.本技术实施例提供了一种电池系统及储能系统，该电池系统包括并联连接的多个电池簇，每个电池簇包括：电芯模组、dc/dc电路和供电电池，dc/dc电路串联连接在电芯模组的回路中，dc/dc电路与供电电池连接。本技术实施例在每个电池簇内都增加一个dc/dc电路，该dc/dc电路用于控制电池簇的输出端电压，通过调整任意电池簇的输出端电压，进而调整电池簇的输出电流的大小，最终达到控制电池簇均衡的目的。这里，通过将dc/dc电路串联连接在电芯模组的回路中，同时dc/dc电路从电池簇内的供电电池取电，使得dc/dc电路的输入电压较小，产生的功率较小，进而损耗较低，具有功率小、损耗低、发热小和成本低的效果。
21.为使本技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
22.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
23.图1为现有技术中的一种储能系统的结构示意图；
24.图2为本技术实施例提供的一种电池系统的结构示意图；
25.图3为本技术实施例提供的另一种电池系统的结构示意图；
26.图4为图3所示的一种电池系统的局部结构放大示意图；
27.图5为本技术实施例提供的另一种电池系统的结构示意图；
28.图6为本技术实施例提供的另一种电池系统的结构示意图；
29.图7为本技术实施例提供的一种储能系统的结构示意图。
具体实施方式
30.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实
施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
31.在本技术实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
32.在本技术实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设有”、“安装”、“连通”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
33.在电池储能领域，多个电芯串联形成电池簇，电池簇再并联成电池系统，电池系统通过逆变电路与电网连接，实现电池系统与电网之间的功率交换。电池簇在并联时，由于电池簇的性能(如电压、内阻、自放电、电量等)不一致，会导致多个电池簇并联后，每个电池簇输出的电流不同。同时电压高的电池簇会向电压低的电池簇放电，形成环流。而这种环流，会导致电池簇的进一步恶化，使性能差的电池簇更快的劣化。
34.现有技术中，为了解决上述由于多个电池簇并联导致的环流问题，常在电池系统中每个电池簇的输出端接入dc/dc电路(直流对直流的转换器)，如图1所示，每个dc/dc电路的输入端都与其中一个电池簇(如p1、p2
……
pn)的输出端连接，各个dc/dc电路的输出端相互并联，并通过高压母线bus与逆变电路dc/ac连接，逆变电路dc/ac再与电网连接，以实现电池系统通过逆变电路与电网连接。这里，dc/dc电路可以自主调节输出的电流，这样，通过dc/dc电路来解耦，允许性能差的电池簇输出较小的电流，性能好的电池簇输出较大的电流。
35.但在上述方法中，dc/dc电路的输入功率与电池簇的输出功率相同，这样会导致dc/dc电路存在较大的损耗，该损耗会导致电池系统的充放电效率变低。同时该损耗会产生较大的热量，而dc/dc电路需要较大的散热能力，进而增加了电池系统的成本。
36.基于此，本技术实施例提供了一种电池系统及储能系统，通过将dc/dc电路串联连接在电芯模组的回路中，且通过供电电池为dc/dc电路供电，具有功率小、损耗低和成本低的效果。
37.进而，本技术实施例提供的电池系统包括并联连接的多个电池簇；针对每个电池簇来说，每个电池簇包括：电芯模组、dc/dc电路和供电电池；dc/dc电路串联连接在电芯模组的回路中，dc/dc电路与供电电池连接。
38.其中，电芯模组包括串联连接的多个电芯，串联可以起到增加电芯模组输出电压的作用；供电电池也包括串联连接的多个电芯，从而起到增加供电电池输出电压的作用，另外，供电电池也可以包括并联连接的多个电芯，并联可以起到增加供电电池容量的作用。示
例性的，供电电池采用多个电芯串联的方法，其串联总电压的范围在10v到100v之间。
39.相关技术中，dc/dc电路通过外部输入电源输入功率，将该功率注入到电池簇的回路中，可以调节电池簇对外输出电压，最终调节每个电池簇的电流。但输入电源都是从电池簇母线取得，或从交流母线经整流电路取得，这样，一方面交流母线或电池簇母线都是高压母线，需要高压dc/dc变换电路，效率较低且成本较高。另外，从高压母线取电，dc/dc电路需要做隔离，也增加了系统的复杂度。而本技术实施例中的dc/dc电路的输入电源来自供电电池，由于供电电池的电压较小，使得dc/dc电路的输入电压也较小，进而，dc/dc电路需要的功率就较小，大幅降低了功率损耗，因为没有高压母线，成本更低。
40.进一步地，dc/dc电路串联连接在电芯模组的回路中，这里，dc/dc电路可以放置到电池簇内任意位置，如电芯模组的正端、电芯模组的负端或电芯模组的中间位置，下面针对这三种情况分别进行说明。
41.一种实施例中，dc/dc电路设置在电芯模组的正端，如图2所示，电池系统包括并联连接的多个电池簇(c1、c2
……
cn)；针对电池簇c1，电池簇c1包括：电芯模组p1、dc/dc电路d1和供电电池b1；dc/dc电路d1的输入端正极与供电电池b1的正极连接，dc/dc电路d1的输入端负极与供电电池b1的负极连接；dc/dc电路d1的输出端负极与电芯模组p1的正极端连接，dc/dc电路d1的输出端正极与多个电池簇中的其他电池簇(c2
……
cn)相对应的dc/dc电路(d2
……
dn)的输出端正极连接；针对电池簇c2，电池簇c2包括：电芯模组p2、dc/dc电路d2和供电电池b2；dc/dc电路d2的输入端正极与供电电池b2的正极连接，dc/dc电路d2的输入端负极与供电电池b2的负极连接；dc/dc电路d2的输出端负极与电芯模组p2的正极端连接，dc/dc电路d2的输出端正极与多个电池簇中的其他电池簇(c1、c3(图中未示出)
……
cn)的相对应的dc/dc电路(d1、d3(图中未示出)
……
dn)的输出端正极连接；同理，针对电池簇cn，电池簇cn包括：电芯模组pn、dc/dc电路dn和供电电池bn；具体的连接方式这里不再赘述。
42.本技术实施例通过在每个电池簇(c1、c2
……
cn)内相应的增加一个dc/dc电路(d1、d2
……
dn)，上述dc/dc电路用于控制电池簇的输出端电压，通过调整任意电池簇的端电压，以调整输出电流的大小，最终达到控制电池簇均衡的目的。dc/dc电路从电池簇内的供电电池取电，该dc/dc电路的输出端负极与电芯模组的正极端连接，dc/dc电路的输出端正极作为电池簇的输出端，与其他电池簇实现并联。
43.上述方式通过将dc/dc电路串联连接在电芯模组的回路中，同时dc/dc电路从电池簇内的供电电池取电，使得dc/dc电路的输入电压较小，产生的功率较小，进而损耗较低，具有功率小、损耗低、发热小和成本低的效果。
44.进一步地，如图3所示，考虑到电池系统的可靠性，电池簇还包括第一开关(k11、k21
……
kn1)，第一开关的两端分别与供电电池的正极和dc/dc电路的输出端正极连接。具体地，第一开关的一端与供电电池的正极连接，第一开关的另一端与dc/dc电路的输出端正极连接。
45.具体地，将图3中的局部结构a进行放大，得到图4所示的示意图。如图4所示，供电电池b1的正极与dc/dc电路d1的输入端正极连接，供电电池b1的负极与dc/dc电路d1的输入端负极连接，第一开关k11的一端与供电电池b1的正极连接，第一开关k11的另一端与dc/dc电路d1的输出端vout正极连接。
46.本技术实施例通过在dc/dc电路上增加第一开关以形成旁路电路，在电池生命周
期的早期，由于电池簇间的差异不大，环流较小，可以将dc/dc电路旁路。此外，在dc/dc电路失效情况下，也可以旁路该dc/dc电路，使得电池系统仍然能正常工作。其中，旁路就是并联一个通道。
47.进一步地，如图3所示，考虑到电池维护方便，电池簇还包括第二开关(k12、k22
……
kn2)，第二开关的两端分别与dc/dc电路的输出端正极和输出端负极连接。
48.具体地，将图3中的局部结构a进行放大，得到图4所示的示意图。如图4所示，第二开关k12的一端与dc/dc电路d1的输出端正极连接，第二开关k12的另一端与dc/dc电路d1的输出端负极连接。
49.本技术实施例中，通过在dc/dc电路外部并联第二开关，根据实际需求，可以使dc/dc电路的正负端短路，这样即使将dc/dc电路取出后，电池系统仍可正常工作，便于用户在不影响电池系统正常工作的条件下完成dc/dc电路的更换，方便快捷，能够减少更换电路的操作时间，提高用户的操作效率，并增加电池系统的可用时间。
50.可选地，dc/dc电路包括以下项中的其中一项：降压变换电路、升压变换电路、升降压变换电路、库克变换电路和全桥或半桥直流变换电路。
51.其中，降压变化电路可以为buck电路，升压变换电路可以为boost电路，升降压变换电路可以为buck-boost电路，上述这三种电路均为双向功率的成熟电路；库克变换电路可以为cuk电路，全桥或半桥直流变换电路可以包括dab电路或llc电路等。由于上述电路均为成熟电路，且常被应用，所以这里不再赘述。
52.另一种实施例中，dc/dc电路设置在电芯模组的负极端，如图5所示，电池系统包括并联连接的多个电池簇(c11、c21
……
cn1)；每个电池簇包括：电芯模组、dc/dc电路和供电电池；以电池簇c11为例，电池簇c11包括：电芯模组p11、dc/dc电路d11和供电电池b11，dc/dc电路d11的输入端正极与供电电池b11的正极连接，dc/dc电路d11的输入端负极与供电电池b11的负极连接；dc/dc电路d11的输出端正极与电芯模组p11的负极端连接，dc/dc电路d11的输出端负极与多个电池簇中的其他电池簇(c21
……
cn1)的dc/dc电路(d21
……
dn1)的输出端负极连接；同理，电池簇c21包括电芯模组p21、dc/dc电路d21和供电电池b21，电池簇cn1包括电芯模组pn1、dc/dc电路dn1和供电电池bn1，针对电池簇c21至电池簇cn1中的各部件之间的具体连接关系，这里不再赘述。
53.具体地，电池簇还包括第一开关(图中未示出)，第一开关的一端与供电电池的正极连接，第一开关的另一端与dc/dc电路的输出端正极连接。
54.具体地，电池簇还包括第二开关(图中未示出)，第二开关的两端分别与dc/dc电路的输出端正极和输出端负极连接。
55.这里，针对电池系统中各个部件的描述可以参考上述图2至图4中所对应的描述内容，并且能达到相同的技术效果，对此不做赘述。
56.另一种实施例中，dc/dc电路设置在电芯模组的中间位置，如图6所示，电池系统包括并联连接的多个电池簇(c12、c22
……
cn2)；每个电池簇包括：电芯模组、dc/dc电路和供电电池；以电池簇c12为例，电池簇c12包括：电芯模组p12、dc/dc电路d12和供电电池b12，dc/dc电路d12的输入端正极与供电电池b12的正极连接，dc/dc电路d12的输入端负极与供电电池b12的负极连接；dc/dc电路d12的输出端负极与电芯模组p12的正极端连接，dc/dc电路d12的输出端正极与电芯模组p12的负极端连接。同理，电池簇c22包括电芯模组p22、dc/
dc电路d22和供电电池b22，电池簇cn2包括电芯模组pn2、dc/dc电路dn2和供电电池bn2，针对电池簇c22至电池簇cn2中的各部件之间的具体连接关系，这里不再赘述。
57.具体地，电池簇还包括第一开关(图中未示出)，第一开关的一端与供电电池的正极连接，第一开关的另一端与dc/dc电路的输出端正极连接。
58.具体地，电池簇还包括第二开关(图中未示出)，第二开关的两端分别与dc/dc电路的输出端正极和输出端负极连接。
59.这里，针对电池系统中各个部件的描述可以参考上述图2至图4中所对应的描述内容，并且能达到相同的技术效果，对此不做赘述。
60.本技术实施例中，将dc/dc电路放置在电芯模组的正端、电芯模组的负端或电芯模组的中间位置都可以实现调整电池簇的输出电流大小的目的，使得电路的通用性较强，应用广泛。
61.本技术实施例提供的电池系统，包括并联连接的多个电池簇，每个电池簇包括：电芯模组、dc/dc电路和供电电池，dc/dc电路串联连接在电芯模组的回路中，dc/dc电路与供电电池连接。本技术实施例在每个电池簇内都增加一个dc/dc电路，该dc/dc电路用于控制电池簇的输出端电压，通过调整任意电池簇的输出端电压，进而调整电池簇的输出电流的大小，最终达到控制电池簇均衡的目的。这里，通过将dc/dc电路串联连接在电芯模组的回路中，同时dc/dc电路从电池簇内的供电电池取电，使得dc/dc电路的输入电压较小，产生的功率较小，进而损耗较低，具有功率小、损耗低、发热小和成本低的效果。
62.第二方面，本技术实施例提供一种储能系统，储能系统包括逆变电路、电网以及如上述图2、图3、图5和图6任一所述的电池系统；电池系统通过逆变电路与电网连接。如图7所示，储能系统包括逆变电路701、电网702以及图2所述的电池系统(包括并联连接的多个电池簇(c1、c2
……
cn))。
63.具体地，电池系统与逆变电路通过直流母线连接。
64.这里，储能系统中的电池系统可以参见上述论述，这里不再重复赘述。
65.本技术实施例中，电池系统通过逆变电路与电网连接，实现电池系统与电网之间的功率交换。由于电池系统具有功率小、损耗低、发热小的效果，通过该电池系统与电网进行功率交换，可以提高电池系统与电网之间的功率交换效率。
66.本技术实施例提供的储能系统，包括上述描述的电池系统，可以得到与电池系统相同的技术效果，这里不再赘述。
67.最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本技术的具体实施方式，用以说明本技术的技术方案，而非对其限制，本技术的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种电池系统，其特征在于，包括并联连接的多个电池簇；针对每个电池簇，所述每个电池簇包括：电芯模组、dc/dc电路和供电电池；所述dc/dc电路串联连接在所述电芯模组的回路中，所述dc/dc电路与所述供电电池连接。2.根据权利要求1所述的电池系统，其特征在于，所述dc/dc电路的输入端正极与所述供电电池的正极连接，所述dc/dc电路的输入端负极与所述供电电池的负极连接；所述dc/dc电路的输出端负极与所述电芯模组的正极端连接，所述dc/dc电路的输出端正极与所述多个电池簇中的其他电池簇的dc/dc电路的输出端正极连接。3.根据权利要求1所述的电池系统，其特征在于，所述dc/dc电路的输入端正极与所述供电电池的正极连接，所述dc/dc电路的输入端负极与所述供电电池的负极连接；所述dc/dc电路的输出端正极与所述电芯模组的负极端连接，所述dc/dc电路的输出端负极与所述多个电池簇中的其他电池簇的dc/dc电路的输出端负极连接。4.根据权利要求1所述的电池系统，其特征在于，所述dc/dc电路的输入端正极与所述供电电池的正极连接，所述dc/dc电路的输入端负极与所述供电电池的负极连接；所述dc/dc电路的输出端负极与所述电芯模组的正极端连接，所述dc/dc电路的输出端正极与所述电芯模组的负极端连接。5.根据权利要求1所述的电池系统，其特征在于，所述dc/dc电路包括以下项中的其中一项：降压变换电路、升压变换电路、升降压变换电路、库克变换电路和全桥或半桥直流变换电路。6.根据权利要求1所述的电池系统，其特征在于，所述电池簇还包括第一开关，所述第一开关的两端分别与所述供电电池的正极和所述dc/dc电路的输出端正极连接。7.根据权利要求1或6所述的电池系统，其特征在于，所述电池簇还包括第二开关，所述第二开关的两端分别与所述dc/dc电路的输出端正极和输出端负极连接。8.根据权利要求1所述的电池系统，其特征在于，所述供电电池包括串联连接的多个电芯。9.一种储能系统，其特征在于，包括逆变电路、电网以及如权利要求1至8任一项所述的电池系统；所述电池系统通过所述逆变电路与所述电网连接。10.根据权利要求9所述的储能系统，其特征在于，所述电池系统与所述逆变电路通过直流母线连接。

技术总结
本申请提供了一种电池系统及储能系统，该电池系统包括并联连接的多个电池簇，每个电池簇包括：电芯模组、DC/DC电路和供电电池，DC/DC电路串联连接在电芯模组的回路中，DC/DC电路与供电电池连接。本申请通过将DC/DC电路串联连接在电芯模组的回路中，且通过供电电池为DC/DC电路供电，具有功率小、损耗低和成本低的效果。效果。效果。


技术研发人员：徐运燕 蔡雪峰
受保护的技术使用者：上海派能能源科技股份有限公司
技术研发日：2023.03.03
技术公布日：2023/8/5