大容量储能系统电池管理技术研究

随着资源的耗竭与电力需求的日益紧张，新能源技术得到越来越多的应用，由于风能、太阳能发电具有区域与时间限制并不能直接并网传输，为实现电网的削峰填谷与电能存储，大容量储能技术逐渐成为各国研究热点，因此电池作为化学储能的代表得到巨大发展。大容量锂离子电池串并联组成MW级储能电站得到快速增长，随着储能电站大功率的输入输出加剧了电池的不一致性，导致其寿命减少，在长时间使用中可能出现过充电或过放电，从而导致电池爆炸或燃烧，所以电池储能技术的安全性日益受到关注，为保证电池安全工作，需要对电池各项参数实现实时监测。 本文以磷酸铁锂电池为研究对象，通过比较各种电池电压、电流、温度测量方法，选择适合大容量储能系统的应用方案，同时针对电池内阻特性提出新的内阻测试方法，通过对电池电压、电流、温度、内阻的准确监测，为BMS(Battery Management System)提供预警与判据，使其能够及时发现电池是否处于非正常工作状态，保证大容量储能系统安全工作。 本文对大容量储能系统电池管理模块的软硬件设计进行了详细说明，所设计电池管理模块基于MC9S12DG128BVFUE芯片，利用光耦隔离方式测量电压，使用霍尔传感器测量电流，通过DS18B20测量温度，在电路实现方面增加电池保护与抗干扰设计，防止电池异常时对电池管理模块造成损害。同时设计基于C8051F040单片机的四线制内阻测量模块，使用交流法实现电池内阻测量。电池电压、电流、温度、内阻参数通过CAN总线实现通信传送至储能监控系统，利用所设计电池管理模块进行实验，并通过实验结果分析电池特性，为之后通过开路电压实现电池SOC精确估计，通过电池内阻特性实现电池故障诊断与预警提供硬件基础。