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【摘 要】基于储能系统电池成组的特点，设计一种新型的电池充放电管理系统，具有解决在电池成组技术中，单体电池电压不一致、高低温环境下电池无法正常工作、充放电回路中电压电流难以精准掌握、剩余电池容量的难以准确估算的功能，可以使电池组高效率工作并且可以延长电池使用寿命。新型电池充放电管理系统，还有过压、欠压、高温、低温、过流等异常情况报警的能力，在使用过程中有效避免了电池组异常情况的进一步恶化。新型电池充放电管理系统，引入了电池均衡管理主动、被动两种均衡方式，对电池的一致性进行实时监测和调整，可以非常有效的解决电池组单体电压不一致的难题。

【关键词】储能系统；电池成组；应用

一、绪论

电池成组技术已在电动大巴、电动轿车、电网储能等多个领域得到应用，在国家大力发展清洁能源的环境下，未来还有更大的发展空间[1]。大容量锂电池储能系统在电力系统中的应用发展潜力巨大，尽管国内单体制造技术已相对成熟，但电池成组理论研究不多，成组后性能极大程度下降以及安全性问题也亟待解决[2]。

二、储能系统中电池成组方式

将储能支路定义为储能系统的最小组成单元，由一台储能变流器（PCS）、电池堆（BP）和电池管理系统（BMS）构成。电池堆是储能支路的核心单元，由单体电池的串并联组合构成，即传统意义上的电池成组，设计中需要满足一定的原则以兼顾电池连接的安全可靠性以及电池管理监控的方便合理性[3]，其层次关系如图1所示。

三、新型电池系统的结构设计

（一）专用芯片选择

采用Linear公司推出的专用的电池电压监测芯片LTC6803，LTC6803在13ms内能够完成所有单体电压数据，采集过后数据通信速率能够达到1Mhz，芯片内部集成12位ADC，通过读取寄存器相应的标志位，能够自动检测电池过压与欠压状态，同时LTC6802有自带均衡控制引脚，最大共模电压能够达到60V，同时采集12节锂电池电压。

（二）电池选择及其电池系统结构

系统选用NCR18650B电池，容量可达3400mah，电压的标称为3.7V，充满后是4.2V，放完电为2.75V，可以反复充放1000次以上，内阻很小，电池的利用率较高。但是，电池单体宜用恒流-恒压充电方式，充电电流最大不超过2.38A，典型充电电流是1.62A，充电电压不应超过4.2V，充电时环境温度范围：0-40℃，放充电电流最大不超过4.87A，放电电压不低于2.5V，放电时环境温度-20-60℃。

結合变流器电压、充放电功率、NCR18650B电池特性和电池电压监测芯片LTC6803的特性。电池单体数量总计2400颗，电池系统结构确定为24串，25并，4组，一个BMS从机监控24个电池单体，如图1所示为整体系统结构简图。电池系统额定电压为355.2V，正常工作时电压范围为：264-403.2V，充电电流40.5A，充电功率14kW。放电电流最大为121.75A。最大放电功率43kW。

四、结论

结合目前国内技术现状，当前在电池成组技术应用的可行方向是从技术层面上提高，积极推进示范工程的试点运行工作，为电池储能系统的进一步技术发展和理论深化提供充分的实验数据与平台支撑。未来需重点突破的技术包括：加快大容量单体电池研制，简化电池模块的串并联连接，模块标准化应用；实现灵活的电池分选、冗余保护和高效的模块均衡控制，以应对当前电池一致性差异大及状态辨识可靠性不高的条件限制；统计分析研究不同应用环境和使用工况下的电池组失效模式和寿命分布，进行电池组剩余寿命预测。

新型电池充放电管理系统，可以将采集的电池组各单体电池电压、温度反馈到主控系统以便主控对电池组工作状态的掌握，在充电和放电过程中对充放电时间和充放电电流以及充放电电量进行精准判断，进一步提高电池的工作效率和使用寿命。新型电池充放电管理系统综合考虑了锂电池、蓄电池及其他常用电池种类的共性和差异，可以对当下的大多数种类的电池进行充放电管理，在未来越来越多的电池种类、用电场合下，新型电池充放电管理系统，将会发挥越来越重要的作用，并且将会为国家发展清洁能源助力。

【参考文献】

[1]钟爱玲.一种便携式光伏电源系统的储能单元研究[J].电子世界，2017（16）：24+26.

[2]周郑，黄斐，苏丹，郭汉明.基于STM32的嵌入式系统电源管理设计[J].软件导刊，2018，17（01）：105-107+121.

[3]赵梦恋，吴晓波，严晓浪.一种智能化电源管理集成电路的研究[J].浙江大学学报（工学版），2005（07）：921-925.