CN103972605A - 电池温度控制系统和方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于能量存储系统中的电池的温度控制系统。在一个方面，温度控制系统包括被配置为确定电池温度已经在正常工作温度以下维持预定的持续时间的电路。该电路还被配置为使用逆变器的初级侧中的绕组产生以相反方向流过电池的无功电流来交替地重复充电和放电操作，直到电池温度恢复到正常工作温度为止。

Description

电池温度控制系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年1月28日提交到韩国知识产权局的韩国专利申请第10-2013-0009090号的优先权，其整体内容通过引用结合于此。

技术领域

所公开的技术涉及能量存储系统中的电池的温度控制系统和温度控制方法。

背景技术

由于经济和环境两方面的原因，对可再生能源和合作（cooperative）存储系统的兴趣持续增长。可再生能源可以采取各种形式，包括太阳能、风能、地热能、等等。各种因素（包括不断增长的汽油价格和全球气候的变化）促进了可再生能源的各个方面的大量研究和发展。一个这样的方面是能量存储系统。

能量存储系统一般包括电池形式的存储单元。能量存储系统可以是用于将电力从供应方传输到消费方的被称作电网的相互连接的网络的一部分。作为电网的一部分，当产量大于消费量时，能量存储系统将存储电能，并且当消费量大于产量时，能量存储系统在稍后的时间点供应所存储的能量。

能量存储系统中提供的电池以可充电的二次电池的形式被实施。因为电池利用电化学反应，其中电化学反应的反应速率常常呈指数地依赖于温度，因此维持电池的工作温度可能对产生的电力具有极大的影响。例如，工作于较低温度（例如，-20℃或更低）的电池可以产生的电力少至该电池工作于正常工作温度时所产生的电力的16%。为了防止发电（power generation）在较低的工作温度时减弱，已经提出了各种方法以便将电池温度维持在其正常工作温度内。例如，电池外面的电阻性负载中的能量耗散所产生的热量已经被用作维持工作温度的一种方式。经由电阻性负载来产生热量具有某些缺点，这些缺点包括，例如，可能引起火灾的过多的热量。因此，需要不依靠外部的电阻性加热的电池温度控制系统。

发明内容

实施例提供一种能量存储系统中的电池温度控制系统，其中，开关被配置为控制电池的充电/放电电流路径，以控制电池的温度。

实施例提供一种电池的温度控制方法，包括：确定电池温度已经在正常工作温度以下维持预定的持续时间并且将负载和电网从温度控制系统去耦合；随后通过在以绝缘全桥电路实施的逆变器的初级侧（primary side）产生无功功率（reactive power）来向电池提供充电/放电电流，从而提高电池温度。

根据一个实施例的一种电池温度控制系统包括电池和电连接至该电池的转换器。转换器包括第一开关、第二开关、和第一电感器，并且被配置为将电池的输出电压升高或降低到转换器的输出电压。电池温度控制系统额外地包括DC链接器，其电连接至转换器并且包括第一电容器。DC链接器被配置为稳定转换器的输出电压。电池温度控制系统还包括逆变器，其电连接至DC链接器并且包括非接触式变压器。非接触式变压器包括初级侧上的第一绕组和次级侧上的第二绕组，其中第一绕组和第二绕组通过间隙彼此分开。非接触式变压器还包括初级侧上提供的第一开关到第四开关以及次级侧上提供的第五开关和第二电感器。

在一个实施例中，电池温度控制系统被配置为使得第一电感器的第一端连接至电池的第一端子，转换器的第一开关位于第一电感器的第二端与第一电容器的第一极板之间，从而转换器的第一开关被配置为当其被接通时将电池的第一端子连接至链接器电容器的第一极板。此外，第二开关被配置为当其被接通时连接第一电感器的第二端和电池的第二端子。

在另一个实施例中，电池温度控制系统的转换器还包括第三开关，其并联连接至第一电感器并且被配置为当其被接通时将电池的第一端子直接连接至第一电容器的第一极板。

在另一个实施例中，电池温度控制系统的逆变器被配置为使得逆变器的初级侧上的第一开关到第四开关形成全桥结构。在这个实施例中，逆变器的第一开关电连接在第一电容器的第一极板与第一绕组的第一端之间，逆变器的第二开关电连接在第一绕组的第一端与电池的第二端子之间，逆变器的第三开关电连接在第一电容器的第一极板与第一绕组的第二端之间，而逆变器的第四开关电连接在第一绕组的第二端与电池的第二端子之间。

在另一个实施例中，电池温度控制系统的逆变器被配置为使得逆变器的第五开关位于第二绕组与第二电感器之间，其中第五开关被配置为将第二绕组与第二电感器串联连接。

在另一个实施例中，电池温度控制系统的逆变器还包括位于第五开关和第二电感器之间的二极管。该二极管被配置为当第五开关被接通时与第二绕组串联，并且当电流按从第二绕组经过该二极管流向第二电感器的方向流动时该二极管正向偏置。

在另一个实施例中，电池温度控制系统的逆变器还包括第二电容器，第二电容器被配置为当第五开关被接通时通过第二电感器连接至第二绕组的第一端和第二端。

根据一个实施例的能量存储系统中的电池温度控制方法包括：确定电池温度已经在正常工作温度以下维持预定的持续时间并且将能量存储系统中的逆变器的非接触式变压器的次级侧从初级侧去耦合，其中初级侧包括具有第一端和第二端的绕组。该方法额外地包括通过形成充电电流路径执行充电操作，由绕组的电感产生的充电电流通过该充电电流路径按照从绕组的第一端经过绕组的第二端流向电池的第一端子的充电方向流动。该方法额外地包括通过形成放电电流路径执行放电操作，由绕组的电感产生的放电电流通过该放电电流路径按照从绕组的第一端经过绕组的第二端流向电池的第二端子的放电方向流动。该方法还包括交替地重复充电和放电操作，直到电池温度恢复到正常工作温度为止。

在一个实施例中，电池温度控制方法中交替地重复充电和放电操作包括执行交替地开关初级侧上的第一对开关和第二对开关。

在另一个实施例中，电池温度控制方法中交替地重复充电和放电操作涉及第一对开关，第一对开关包括：第一开关，被配置为当其被接通时连接绕组的第一端和第一电容器的第一极板；和第四开关，被配置为当其被接通时连接绕组的第二端和第一电容器的第二极板。

在另一个实施例中，电池温度控制方法中交替地重复充电和放电操作涉及第二对开关，第二对开关包括：第二开关，被配置为当其被接通时连接绕组的第一端和第一电容器的第二极板；和第三开关，被配置为当其被接通时连接绕组的第二端和第一电容器的第一极板。

在另一个实施例中，该温度控制方法还包括将电网和负载从能量存储系统去耦合。

在又一个实施例中，该温度控制方法还包括：在电池温度恢复到正常工作温度之后将负载和电网耦合至能量存储系统，并且阻断所形成的充电和放电电流路径。

附图说明

附图与说明书一起示出本发明的示范性实施例，并且与描述一起用于说明本发明的不同实施例。

图1是示出根据本发明的实施例的、包括电池温度控制系统的能量存储系统的框图。

图2是示出根据一个实施例的、图1中的电池温度控制系统的电路图。

图3A到图3C是示出根据各种实施例的、图2的电池温度控制系统在操作期间的电路图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图描述根据本发明的某些示范性实施例。这里，当第一元件被描述为电连接至第二元件时，第一元件可以不仅仅是直接地电连接至第二元件，而是也可以经由第三元件间接地电连接至第二元件。另外，为了清晰，对于本发明的完整理解而言并非必不可少的一些元件被省略。并且，相似的参考标号始终指代相似的元件。

图1是示出根据本发明的一个实施例的、包括电池温度控制系统的能量存储系统的框图。电池温度控制系统被配置为监视并确定电池温度是否已经在正常工作温度以下维持了预定的持续时间。电池温度控制系统还被配置为将电池温度恢复到正常工作温度。

图1的能量存储系统100被配置为将电力供应给与发电系统3和电网1电连接的负载2。

在一个实施例中，发电系统3可以是使用能源，例如可再生能源，来产生电力的系统。发电系统3将产生的电力供应给能量存储系统100。发电系统3可以包括使用可再生能源的各种发电系统，诸如太阳能发电系统、风力发电系统、潮汐发电系统、地热发电系统、以及其它可再生能源发电系统。例如，发电系统3可以包括可以容易地安装在家庭或工业工厂中的、使用太阳能产生电能的太阳能单元电池（solar cell）。在一些实施方式中，发电系统3可以包括并联地电连接以构成大容量能量系统的一部分的多个发电模块。

电网1包括发电站、变电站、电力传输线、以及电网系统的其它组件。根据一个实施例，在正常操作下，电网1将电力供应给能量存储系统100或者负载2，并且接收从能量存储系统100供应的电力。在某些情况下，例如，当出现电力故障时，从电网1到能量存储系统100或者负载2的电力供应以及从能量存储系统100到电网1的电力供应可能被中断。

负载2消耗从发电系统3产生的电力、在能量存储系统100内的电池60中存储的电力、或者从电网1供应的电力。例如，负载2可以是家庭、工厂、等等。

能量存储系统100将发电系统3中产生的电力存储在电池60中，并且能够将产生的电力传输到电网1。能量存储系统100也可以将存储在电池60中的电力传输到电网1或者将从电网1供应的电力存储在电池60中。在一些实施方式下，能量存储系统可以通过采用不间断电源（UPS）（例如，在诸如电网1出现电力故障的某些异常情况下），向负载2供应不间断的电力。在其它实施方式下，即使当电网1正在正常操作时，能量存储系统100也可以向负载供应发电系统3中产生的电力或者电池60中存储的电力。

根据一个实施例，能量存储系统100包括电力转换器10、DC链接器20、逆变器（inverter）30、转换器器（converter）50、电池及电池管理系统（BMS）60、电网链接器40、和控制器80。逆变器30和转换50可以分别实施为双向逆变器30和双向转换器50。

参考图1，电力转换器10电连接在发电系统3和第一节点N1之间，并且被配置为将发电系统3中产生的电力转换为第一节点N1处的DC电压。电力转换器10的操作能够根据发电系统3中产生的电力的类型而改变。例如，当发电系统3产生AC电压时，电力转换器10将该AC电压转换为第一节点N1处的DC电压。在另一个示例中，当发电系统3产生DC电压时，电力转换器10将该DC电压升高或降低到第一节点N1处的DC电压。

在一个实施例中，当发电系统3是太阳能发电系统时，电力转换器10可以是根据日照量的变化或者太阳能热量的温度变化来检测最大功率点并且产生电力的最大功率点跟踪（maximum power point tracking，MPPT）转换器。此外，各种种类的转换器或整流器可以用作电力转换器10。

DC链接器20电连接在第一节点N1与双向逆变器30之间，并且被配置为维持第一节点N1处的恒定DC链路电压Vlink。由于各种因素（包括发电系统3或电网1的瞬时电压降低、负载2中的峰值负载出现等等），第一节点N1处的电压电平可能不稳定。然而，为了让双向逆变器30和双向转换器50稳定地操作，第一节点N1处的电压应该被维持在恒定值。因此，在一个实施例中，DC链接器20可以包括诸如电解电容器、聚合物电容器、或多层陶瓷电容器（MLCC）的电容器。

电池60被配置为接收发电系统3中产生的电力或从电网1供应的电力，以便存储所接收的电力，并且被配置为向负载2或电网1供应所存储的电力。电池60可以包括至少一个单元电池（battery cell），而每个单元电池可以包括多个裸单元电池（bare cell）。电池60可以用各种单元电池来实现。例如，电池60可以是镍镉电池、铅蓄电池、镍氢电池（NiMH）、锂离子电池、以及锂聚合物电池、等等。

BMS电连接至电池60，并且被配置为控制电池60的充电和放电操作，并且反过来被配置为由控制器80控制。BMS可以执行过度充电保护功能、过流保护功能、过热保护功能、电池平衡功能等等以便保护电池60。为此，BMS可以监视电池的各种参数，诸如电池60的电压、电流、温度、剩余电量、寿命、和充电状态、以及其它参数，并且将相关参数信息传输到控制器80。虽然图1的实施例中的BMS与将被配置为电池组的一部分的电池60集成在一起，本领域技术人员将理解，BMS可以作为单独的单元来提供。

转换器50被配置为将与电池60的输出相对应的DC电压转换为逆变器30所需的DC输入电压电平，即，DC链路电压Vlink。转换器50也被配置为将与通过第一节点N1传送的充电电力相对应的DC电压转换为电池60所需的电压电平。所述充电电力可以对应于，例如，发电系统3中产生的电力或从电网1通过逆变器30供应的电力。

逆变器30被配置为提供在第一节点N1与第二节点N2之间的电力转换器，其中负载2或电网链接器40连接至第二节点N2。逆变器30将从发电系统3或电池60输出的DC链路电压Vlink转换为AC电压并且输出转换后的AC电压。当从电网1输出的电力正被存储在电池60中时，逆变器30对AC电压进行整流，将整流后的AC电压转换为DC链路电压Vlink，并且输出转换后的DC链路电压Vlink。逆变器30可以包括用于将谐波从输出自电网1的AC电压移除的滤波器。在一些实施方式中，逆变器30可以包括锁相环（PLL）电路，其用于将从逆变器30输出的AC电压的相位与从电网1输出的AC电压的相位同步，以便防止产生无功功率。在其它实施方式中，逆变器30可以执行各种功能，诸如限制电压变化范围、提高功率因数、移除DC分量、和防范瞬态电事件、以及其它功能。

电网链接器40连接在电网1与逆变器30之间。在一个实施方式中，当电网1中出现异常时，电网链接器40被配置为在控制器80的控制下截断能量存储系统100与电网1之间的链路。电网链接器40可以实施为开关元件，例如，双极结型晶体管（BJT）、场效应晶体管（FET）、以及其它开关。

图1的能量存储系统100包括电池温度控制系统200，电池温度控制系统200包括电池60、转换器50、DC链接器20、和逆变器30等等。

电池温度控制系统200包括利用绝缘全桥电路（insulated full-bridgecircuit）实施的逆变器30并且被添加到逆变器30的次级侧的开关。在这个实施方式中，当控制器80在能量存储系统100的操作期间确定电池的温度已经维持在正常工作温度以下预定的持续时间时，控制器80将电网1和负载2去耦合（decouple），并且通过在逆变器30的初级侧产生无功功率来对电池60交替地重复执行充电和放电操作，直到电池的温度恢复到正常工作温度为止。

除了被添加到逆变器30并且被配置为对电池60执行温度控制操作的开关以外，根据这个实施例的电池温度控制系统200还可以在转换器50和/或DC链接器20中包括开关。所添加的开关能够被控制器80控制。

现在将参考图2和图3详细描述根据这个实施例的电池温度控制系统200的配置和操作。

图2是示出根据一个实施例的、图1中的电池温度控制系统的电路图。参考图2，根据这个实施例的温度控制系统210包括电池60、转换器50、DC链接器20、和逆变器30。连接至温度控制系统210的负载2、电网链接器40、和电网1在图2中被示出。

虽然为了例示清晰的目的，在图2中示出了电池60，而没有示出BMS，但是将理解，BMS可以与电池60一起被包括。

如图2中所示的转换器50包括第一开关52、第二开关53、和第一电感器51，并且被配置为执行双向转换操作。此外，转换器50被额外地配置为具有并联连接至第一电感器51的第三开关54，从而形成直接连接至电池60而不经过第一电感器51的充电/放电电流路径。

第一电感器51可以被实施为如图2中所示的线圈。第一电感器51包括连接至电池60的第一端子（例如，正端子）的第一端以及连接至第一开关52与第二开关53之间的节点n1的第二端。

第一开关52将包括在DC链接器20中的第一电容器C1的第一极板与第一电感器51的第二端耦合。也就是说，第一开关52的第一端连接至第一电容器C1的第一极板，而第一开关52的第二端连接至第一电感器51的第二端。

第二开关53将第一电感器51的第二端、包括在DC链接器20中的第一电容器C1的第二极板、和电池60的第二端子（例如，负端子）耦合。也就是说，第二开关53的第一端连接至第一电感器51的第二端，而第二开关53的第二端连接至第一电容器C1的第二极板和电池60的第二端子。

第一开关52或第二开关53可以包括绝缘栅双极晶体管（IGBT）、MOSFET开关、或者被配置为执行开关功能的任何合适的开关元件。在第一开关52或第二开关53是MOSFET开关的实施例中，开关52或开关53的第一端可以是MOSFET的源极端子，而第二端可以是MOSFET的漏极端子。

如上述配置的转换器50可以执行双向转换器的操作，该双向转换器充当升高输入电力的电压的升压转换器和降低输入电力的电压的降压转换器（buck converter）。

根据图2的实施例的转换器50被配置为执行一般的双向转换操作，并且被配置为具有与第一电感器51并联耦合的第三开关54，以便形成直接到达电池60而不经过第一电感器51的充电/放电电流路径。具体地，转换器50还包括第三开关54，其中第三开关54将电池60的第一端子与第一开关52和第二开关53之间的节点n1耦合。因此，如果第三开关54被接通，则立即形成到达电池60而不经过第一电感器51的充电/放电电流路径。在这个实施例中，第一开关52到第三开关54的操作由图1中示出的控制器80控制。

根据图2中所示出的实施例的逆变器30包括被配置为具有四个开关31到34的全桥结构。逆变器30被实施为绝缘全桥结构，其中逆变器30的初级侧和次级侧由非接触式变压器38划分。

在非接触式变压器38中，非接触式变压器38的初级侧的第一绕组（winding）Q1和非接触式变压器38的次级侧的第二绕组Q2被配置为被它们之间的一定间隙彼此分开。非接触式变压器38的优点在于：电击以及与电接触相关的其它故障的几率可以被最小化。在这个实施例中，第一绕组Q1和第二绕组Q2可以被实施为线圈。

在逆变器30中，如图2中所示，第一开关31到第四开关34被提供在非接触式变压器38的初级侧。此外，第五开关35、二极管D、和第二电感器36在次级侧相互串联连接。此外，第二电容器C2并联连接至第二电感器36。

二极管D可以执行将传输到其输出端的电力整流的功能，并且第二电容器C2被用来根据连接至次级侧的负载2的变化获得恒定的输出特性。

根据这个实施例的逆变器30被配置为通过逆变器30的初级侧上提供的第一开关31到第四开关34和逆变器30的次级侧上提供的第二电感器36执行双向逆变换操作。转换器30还包括在非接触式变压器38的次级侧上串联地提供以便控制次级侧上的耦合的第五开关35。

具体地，如果第五开关35被接通，则逆变器30执行一般的双向逆变换操作。如果第五开关35被断开，则非接触式变压器38的初级侧上的第一绕组Q1执行产生无功功率的电感器的功能，并且向电池提供由所产生的无功功率引起的充电/放电电流。

更具体地，根据图2中描述的一些实施例，在逆变器30的初级侧上提供的全桥结构的开关中，第一开关31将包括在DC链接器20中的第一电容器C1的第一极板耦合至第一绕组Q1的第一端。也就是说，第一开关31的第一端连接至第一电容器C1的第一极板，而第一开关31的第二端连接至第一绕组Q1的第一端。

此外，第二开关32将第一绕组Q1的第一端耦合至包括在DC链接器20中的第一电容器C1的第二端和电池60的第二端子。也就是说，第二开关32的第一端连接至第一绕组Q1的第一端，而第二开关32的第二端连接至第一电容器的第二极板和电池60的第二端子。

此外，第三开关33将包括在DC链接器20中的第一电容器C1的第一极板耦合至第一绕组Q1的第二端。也就是说，第三开关33的第一端连接至第一电容器C1的第一极板，而第三开关33的第二端连接至第一绕组Q1的第二端。

此外，第四开关34将第一绕组Q1的第二端耦合至包括在DC链接器20中的第一电容器C1的第二极板和电池60的第二端子。也就是说，第四开关34的第一端连接至第一绕组Q1的第二端，而第四开关34的第二端连接至第一电容器C1的第二极板和电池60的第二端子。

第一开关31到第四开关34可以实施为绝缘栅双极晶体管（IGBT）、MOSFET开关、或者被配置为执行开关功能的任何合适的开关元件。在第一开关31到第四开关34是MOSFET开关的情况下，所述开关的第一端可以是MOSFET的源极端子，而所述开关的第二端可以是MOSFET的漏极端子。

如上述配置的逆变器30可以执行将DC电压转换为AC电压或者将AC电压整流为DC电压的双向逆变换操作。

根据这个实施例的逆变器30执行一般的双向逆变换操作，并且还包括第五开关35，第五开关35被配置为将次级侧从初级侧去耦合，以便使用第一绕组Q1产生传送到电池60的充电/放电电流。

也就是说，在图2中示出的实施例中，第五开关35被配置为将非接触式变压器38的次级侧上的第二绕组Q2的第一端耦合至二极管D的阳极电极。二极管D被配置为当第五开关被接通时与第二绕组Q2串联，并且当电流按照从第二绕组Q2经过二极管D流向第二电感器L2的方向流动时该二极管D正向偏置。

因此，如果第五开关35被断开，则非接触式变压器38的次级侧从初级侧去耦合，并且相应地，提供在非接触式变压器38的初级侧的第一绕组Q1中的电流可以被传送到电池60而不是负载2或者电网1。

优选地，在电网链接器40中提供的开关41和开关42两者全部被配置为断开，从而由逆变器30转换的电压不被传送到负载2或者电网1。

在图2的实施例中，逆变器30的第一到第五开关31、32、33、34、和35以及在电网链接器40中提供的开关41和开关42被配置为由图1中示出的控制器80控制。

图3A到图3C是示出根据各种实施例的、操作期间内的图2的电池温度控制系统的电路图。

这里参考图2和图3描述的温度控制系统100的操作方法对应于控制器80确定电池温度已经在正常工作温度以下维持预定持续时间的情况。具体地，控制器80被配置为通过耦合至电池60的BMS周期性地接收关于电池60的信息，而控制器80能够确定电池60的温度已经在正常工作温度以下维持一定的时段。

当控制器80确定电池温度已经在正常工作温度以下维持预定持续时间时，控制器80控制图2中示出的温度控制系统210的操作，以便提高电池60的温度。在这种情况下，能量存储系统100的常规操作被暂停，直到电池60恢复正常温度。

在控制电池60的温度的期间，控制器80通过将电网1和负载2从能量存储系统100去耦合并且使用能量存储系统100的逆变器30中提供的非接触式变压器38的第一绕组Q1产生电池60中的充电/放电电流，来执行提高电池60的温度的操作。

根据一个实施例，参考图1和图3A，温度控制系统100的操作方法包括确定电池60的温度已经在正常温度以下维持预定的持续时间。该方法额外地包括将逆变器30的非接触式变压器38的次级侧从初级侧去耦合。具体地，一旦控制器80通过提供给电池60的BMS感测到电池60的低温状态，控制器80就通过断开逆变器30的第五开关35以及电网链接器40的开关41和42，将负载2和电网1从能量存储系统100去耦合，从而将非接触式变压器的次级侧从初级侧去耦合。

该方法额外地包括通过形成充电电流路径执行充电操作，由第一绕组Q1的电感量产生的充电电流通过该充电电流路径按照从第一绕组Q1的第一端经过所述绕组Q1的第二端流向电池60的第一（例如，正）端子的充电方向流动。该方法额外地包括通过形成放电电流路径执行放电操作，由第一绕组Q1的电感产生的放电电流通过该放电电流路径按照从第一绕组Q1的第一端经过所述绕组的第二端流向所述电池的第二（例如，负）端子的放电方向流动。该方法还包括交替地重复充电和放电操作，直到电池温度已经恢复到正常温度为止。

更具体地，当确定电池60的温度已经在正常温度以下维持预定的持续时间时，通过接通转换器50中包括的第三开关54和连接至DC链接器20中提供的第一电容器C1的第一极板的第一开关52，形成电流路径，从而电池60可以直接连接至逆变器30而无需经过转换器50的第一电感器51。

随后，被实施为全桥结构的、提供在逆变器30中的两对（即，四个）开关被交替地操作，从而重复地执行电池的充电/放电操作。

也就是说，参考图3B，控制器80接通逆变器30中包括的开关中的第一开关31和第四开关34，并且断开逆变器30中包括的开关中的第二开关32和第三开关33。

在这种情况下，如图3B中所示，形成从电池60的第一端子（+），经由转换器50的第三开关54和第一开关52、DC链接器20中提供的第一电容器C1的第一极板、逆变器30的第一开关31、逆变器30的第一绕组Q1和逆变器30的第四开关34，到电池60的第二端子（-）的放电路径。

也就是说，根据图3B，放电电流通过所述放电路径在电池60中流动。

参考图3C，控制器80接通逆变器30中包括的开关中的第二开关32和第三开关33，并且断开逆变器30中包括的开关中的第一开关31和第四开关34。

在这种情况下，形成具有与图3B的放电路径相反方向的充电路径。因此，存储在逆变器30的第一绕组Q1中的无功功率被传送到电池60，从而电池60能够被充电。

如图3C中所示，形成从电池60的第二端子（-），经由DC链接器20中提供的第一电容器C1的第二端子、逆变器30的第二开关32和第一绕组Q1、逆变器30的第三开关33、DC链接器20中提供的第一电容器C1的第一端子、和转换器50的第一开关52和第三开关54，到电池60的第一端子（+）的充电路径。

控制器80重复地执行图3B和图3C的操作，从而充电/放电电流重复地在电池60中流动直到电池60的温度返回到正常温度范围。在这点上，控制器80完成温度控制操作并且使能量存储系统100返回到执行常规操作。也就是说，逆变器30通过接通逆变器30的次级侧上提供的第五开关35来执行基本的双向逆变换操作，并且能量存储系统100通过接通电网链接器40的开关41和42来连接至负载2和电网1。类似地，转换器50通过断开转换器50中包括的第三开关54仅仅执行基本的双向转换操作。也就是说，温度控制系统的操作中形成的充电/放电电流路径被阻断。

虽然已经结合某些示范性实施例描述了本发明，但是要理解，本发明不限于所公开的实施例，相反，本发明意图覆盖所附权利要求及其等效物的精神和范围内包括的各种修改和等同布置。

Claims (15)

1.一种电池温度控制系统，包括：

电池；

转换器，电连接至电池并且包括第一开关、第二开关、和第一电感器，所述转换器被配置为将电池的输出电压升高或降低到转换器的输出电压；

DC链接器，电连接至转换器并且包括第一电容器，所述DC链接器被配置为稳定转换器的输出电压；

逆变器，电连接至DC链接器并且包括非接触式变压器，所述接触式变压器包括初级侧上的第一绕组和次级侧上的第二绕组，第一绕组和第二绕组通过它们之间的间隙彼此分开，所述非接触式变压器还包括初级侧上提供的第一开关到第四开关以及次级侧上提供的第五开关和第二电感器。

2.如权利要求1所述的电池温度控制系统，其中第一电感器的第一端连接至电池的第一端子，其中转换器的第一开关位于第一电感器的第二端与第一电容器的第一极板之间，并且其中转换器的第一开关被配置为当其被接通时将电池的第一端子连接至链接器电容器的第一极板，并且第二开关被配置为当其被接通时连接第一电感器的第二端和电池的第二端子。

3.如权利要求2所述的电池温度控制系统，其中所述转换器还包括第三开关，第三开关并联连接至第一电感器并且被配置为当其被接通时将电池的第一端子直接连接至第一电容器的第一极板。

4.如权利要求1所述的电池温度控制系统，其中逆变器的初级侧上的第一开关到第四开关形成全桥结构。

5.如权利要求4所述的电池温度控制系统，其中

逆变器的第一开关连接在第一电容器的第一极板与第一绕组的第一端之间；

逆变器的第二开关连接在第一绕组的第一端与电池的第二端子之间；

逆变器的第三开关连接在第一电容器的第一极板与第一绕组的第二端之间；以及

逆变器的第四开关连接在第一绕组的第二端与电池的第二端子之间。

6.如权利要求1所述的电池温度控制系统，其中所述逆变器的第五开关位于第二绕组与第二电感器之间，第五开关被配置为将第二绕组与第二电感器串联连接。

7.如权利要求6所述的电池温度控制系统，还包括第五开关和第二电感器之间的二极管。

8.如权利要求7所述的电池温度控制系统，其中所述二极管被配置为当第五开关被接通时与第二绕组串联，并且当电流按从第二绕组经过该二极管流向第二电感器的方向流动时正向偏置。

9.如权利要求8所述的电池温度控制系统，其中所述逆变器还包括第二电容器，第二电容器被配置为当第五开关被接通时通过第二电感器连接第二绕组的第一端和第二端。

10.一种电池温度控制方法，包括：

确定电池温度已经在正常工作温度以下维持预定的持续时间；

将能量存储系统中的逆变器的非接触式变压器的次级侧从初级侧去耦合，其中初级侧包括具有第一端和第二端的绕组；

通过形成充电电流路径执行充电操作，由绕组的电感产生的充电电流通过该充电电流路径按照从绕组的第一端经过绕组的第二端流向电池的第一端子的充电方向流动；

通过形成放电电流路径执行放电操作，由绕组的电感产生的放电电流通过该放电电流路径按照从绕组的第一端经过绕组的第二端流向电池的第二端子的放电方向流动；以及

交替地重复充电和放电操作，直到电池温度已经恢复到正常工作温度为止。

11.如权利要求10所述的电池温度控制方法，其中交替地重复充电和放电操作是通过交替地开关初级侧上的第一对开关和第二对开关来执行的。

12.如权利要求11所述的电池温度控制方法，其中第一对开关包括：第一开关，被配置为当其被接通时连接绕组的第一端和第一电容器的第一极板；和第四开关，被配置为当其被接通时连接绕组的第二端和第一电容器的第二极板。

13.如权利要求11所述的电池温度控制方法，其中第二对开关包括：第二开关，被配置为当其被接通时连接绕组的第一端和第一电容器的第二极板；和第三开关，被配置为当其被接通时连接绕组的第二端和第一电容器的第一极板。

14.如权利要求11所述的电池温度控制方法，还包括将电网和负载从能量存储系统去耦合。

15.如权利要求11所述的电池温度控制方法，还包括：在电池温度已经恢复到正常工作温度之后将负载和电网耦合至能量存储系统，并且阻断所形成的充电和放电电流路径。