CN112039100A - 具有黑启动功能的储能装置以及黑启动方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有黑启动功能的储能装置以及黑启动方法，其中，储能装置包括储能组件、接触器组件、供电组件、控制组件和非自锁开关。储能组件装设有正极电路和负极电路；接触器组件包括第一接触器和第二接触器，第一接触器与正极电路电性连接，第二接触器与负极电路电性连接；供电组件分别与正极电路、负极电路电性连接；控制组件分别与供电组件、第一接触器、第二接触器电性连接；非自锁开关分别与供电组件、控制组件电性连接，非自锁开关连通时，供电组件供电至控制组件，控制组件产生工作信号并分别传输至第一接触器、第二接触器，第一接触器、第二接触器分别连通正极电路、负极电路以致储能组件进入工作状态。本发明成本低、体积小。

Description

具有黑启动功能的储能装置以及黑启动方法

技术领域

本发明涉及储能系统技术领域，尤其涉及一种具有黑启动功能的储能装置以及黑启动方法。

背景技术

目前大部分储能系统的黑启动方案为搭配UPS(Uninterrupted Power Supply)实现系统黑启动。当储能系统需要黑启动时，启动UPS，UPS使用其内置电池，并通过逆变产生交流输出，并供电给控制器，控制器上电工作后，检查电池状态，若电池状态正常，则闭合接触器，储能系统则可以对外输出能力。

目前黑启动方法所使用的UPS成本较高，且在使用过程中UPS需要占用一定的储能空间，导致储能系统能量密度降低，且UPS的使用寿命比储能系统使用寿命低，需要中途更换UPS。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有黑启动功能的储能装置以及黑启动方法，以解决现有技术中UPS成本较高、空间利用率低、寿命短的问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种具有黑启动功能的储能装置，所述储能装置包括：

储能组件，装设有正极电路和负极电路；

接触器组件，包括第一接触器和第二接触器，第一接触器与正极电路电性连接，第二接触器与负极电路电性连接；

供电组件，分别与正极电路、负极电路电性连接；

控制组件，分别与供电组件、第一接触器、第二接触器电性连接；

非自锁开关，分别与供电组件、控制组件电性连接，非自锁开关连通时，供电组件供电至控制组件，控制组件产生工作信号并分别传输至第一接触器、第二接触器，第一接触器、第二接触器分别连通正极电路、负极电路以致储能组件进入工作状态。

作为本发明的进一步改进，所述供电组件包括使能端口和接地端口，控制组件包括公共端口和常开端口，使能端口通过第一导线连接公共端口，接地端口通过第二导线连接常开端口，非自锁开关分别与第一导线、第二导线电性连接，非自锁开关连通时，使能端口与接地端口连通，供电组件输出电能至控制组件，控制组件闭合公共端口与常开端口以致控制组件上电，控制组件产生工作信号并分别传输至第一接触器、第二接触器，第一接触器、第二接触器分别连通正极电路、负极电路以致储能组件进入工作状态。

作为本发明的进一步改进，所述储能组件包括相互串联的若干电池模组，若干电池模组的两端分别设有正极电路、负极电路。

作为本发明的进一步改进，所述储能装置还包括用于保护储能组件的熔断单元，熔断单元与正极电路或负极电路串联。

作为本发明的进一步改进，所述储能装置还包括检测组件，检测组件分别与储能组件、控制组件电性连接，检测组件用于检测储能组件的待机时长，若待机时长超过预设阈值，则产生第一关闭信号至控制组件，控制组件根据第一关闭信号控制储能组件断开。

作为本发明的进一步改进，所述储能装置还包括自检组件，自检组件分别与储能组件、控制组件电性连接，自检组件用于检测储能组件的电压值，若电压值未处于预设区间，则产生第二关闭信号至控制组件，控制组件根据第二关闭信号控制储能组件断开。

为了解决上述问题，本发明还提供了一种储能装置的黑启动方法，黑启动方法包括如下步骤：

非自锁开关接收外部指令并根据外部指令闭合；

供电组件供电至控制组件；

控制组件闭合公共端口与常开端口以维持在非自锁开关断开后控制组件持续上电；

控制组件产生工作信号并分别传输至第一接触器、第二接触器；

第一接触器、第二接触器分别连通储能组件中的正极电路、负极电路，以致储能组件进入工作状态。

作为本发明的进一步改进，非自锁开关接收外部指令并根据外部指令闭合的步骤之后，具体包括如下步骤：

供电组件中的使能端口与接地端口连通，供电组件供电至控制组件；

控制组件闭合公共端口与常开端口以致控制组件上电；

控制组件产生工作信号并分别传输至第一接触器、第二接触器；

第一接触器、第二接触器分别连通正极电路、负极电路以致储能组件进入工作状态。

作为本发明的进一步改进，第一接触器、第二接触器分别连通储能组件中的正极电路、负极电路，以致储能组件进入工作状态的步骤之后，包括如下步骤：

控制组件根据外部指令生成断开指令，并将断开指令传输至第一接触器和第二接触器；

第一接触器、第二接触器接收断开指令并根据断开指令进入断开状态，以致储能组件进入非工作状态。

作为本发明的进一步改进，第一接触器、第二接触器分别连通储能组件中的正极电路、负极电路，以致储能组件进入工作状态的步骤之后，包括如下步骤：

检测组件检测储能组件的待机时长，若待机时长超过预设阈值，则产生第一关闭信号至控制组件，控制组件根据第一关闭信号控制储能组件断开；

自检组件检测储能组件的电压值，若电压值未处于预设区间，则产生第二关闭信号至控制组件，控制组件根据第二关闭信号控制储能组件断开。

本发明通过连通非自锁开关，供电组件供电至控制组件，控制组件产生工作信号并分别传输至第一接触器、第二接触器，第一接触器、第二接触器分别连通正极电路、负极电路以致储能组件进入工作状态，本发明黑启动部件仅含非自锁开关、供电组件，相比UPS，成本更低，且储能装置体积占用仅增加了非自锁开关和供电组件，提高了储能装置的能量密度，非自锁开关以及供电组件属于通用电子部件，使用寿命与储能装置的使用寿命寿命接近，运行过程中不需要更换，同时也减少了维护成本。

附图说明

图1为本发明具有黑启动功能的储能装置一个实施例的功能模块示意图；

图2为本发明具有黑启动功能的储能装置一个实施例的功能模块示意图；

图3为本发明具有黑启动功能的储能装置一个实施例的功能模块示意图；

图4为本发明具有黑启动功能的储能装置一个实施例的电路结构示意图；

图5为本发明具有黑启动功能的储能装置一个实施例的功能模块示意图；

图6为本发明具有黑启动功能的储能装置一个实施例的功能模块示意图；

图7为本发明储能装置的黑启动方法一个实施例的流程示意图；

图8为本发明储能装置的黑启动方法一个实施例的流程示意图；

图9为本发明储能装置的黑启动方法一个实施例的流程示意图；

图10为本发明储能装置的黑启动方法一个实施例的流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用来限定本发明。

图1、图2、图3和图4展示了本发明具有黑启动功能的储能装置的一个实施例，参见图1，在本实施例中，所述储能装置包括储能组件1、接触器组件2、供电组件3、控制组件4和非自锁开关5。

其中，参见图2，储能组件1装设有正极电路11和负极电路12；接触器组件2包括第一接触器21和第二接触器22，第一接触器21与正极电路11电性连接，第二接触器22与负极电路12电性连接；供电组件3分别与正极电路11、负极电路12电性连接；控制组件4分别与供电组件3、第一接触器21、第二接触器22电性连接；非自锁开关5分别与供电组件3、控制组件4电性连接，非自锁开关5连通时，供电组件3供电至控制组件4，控制组件4产生工作信号并分别传输至第一接触器21、第二接触器22，第一接触器21、第二接触器22分别连通正极电路11、负极电路12以致储能组件1进入工作状态。

具体地，参见图3和图4，所述供电组件3包括使能端口31和接地端口32，控制组件4包括公共端口41和常开端口42，使能端口31通过第一导线311连接公共端口41，接地端口32通过第二导线321连接常开端口42，非自锁开关5分别与第一导线311、第二导线321电性连接，非自锁开关5连通时，使能端口31与接地端口32连通，供电组件3输出电能至控制组件4，控制组件4闭合公共端口41与常开端口42以致控制组件4上电，控制组件4产生工作信号并分别传输至第一接触器21、第二接触器22，第一接触器21、第二接触器22分别连通正极电路11、负极电路12以致储能组件1进入工作状态。

进一步地，第一接触器21包括第一线圈、第一静铁芯、第一动铁芯、常开触点和常闭触点当第一线圈通电后，第一线圈产生磁场，磁场使第一静铁芯产生电磁吸力吸引第一动铁芯，常闭触点断开，常开触点闭合；当第一线圈断电时，电磁吸力消失，使触点复原，常开触点断开，常闭触点闭合。

进一步地，第二接触器22包括第二线圈、第二静铁芯、第二动铁芯、常开触点和常闭触点当第二线圈通电后，第二线圈产生磁场，磁场使第二静铁芯产生电磁吸力吸引第二动铁芯，常闭触点断开，常开触点闭合；当第二线圈断电时，电磁吸力消失，使触点复原，常开触点断开，常闭触点闭合。

进一步地，所述储能组件1包括相互串联的若干电池模组，若干电池模组的两端分别设有正极电路11、负极电路12。

具体地，若干电池模组首尾相接，形成一整个串联电路，串联电路的正极为正极电路11，串联电路的负极为负极电路12。

本实施例通过连通非自锁开关5，供电组件3供电至控制组件4，控制组件4产生工作信号并分别传输至第一接触器21、第二接触器22，第一接触器21、第二接触器22分别连通正极电路11、负极电路12以致储能组件1进入工作状态，本发明黑启动部件仅含非自锁开关5、供电组件3，相比UPS，成本更低，且储能装置体积占用仅增加了非自锁开关5和供电组件3，提高了储能装置的能量密度，非自锁开关5以及供电组件3属于通用电子部件，使用寿命与储能装置的使用寿命寿命接近，运行过程中不需要更换，同时也减少了维护成本。

为了保护储能组件1的电路，在上述实施例的基础上，参见图5，在本实施例中，所述储能装置还包括用于保护储能组件1的熔断单元6，熔断单元6与正极电路11或负极电路12串联。

优选地，熔断单元6包括保险丝、空气开关等。

本实施例通过在储能组件1的电路中装设熔断单元6，以防止储能组件1在使用过程中短路而烧毁。

为了保护储能组件1的使用寿命，在上述实施例的基础上，参见图6，在本实施例中，所述储能装置还包括检测组件7，检测组件7分别与储能组件1、控制组件4电性连接，检测组件7用于检测储能组件1的待机时长，若待机时长超过预设阈值，则产生第一关闭信号至控制组件4，控制组件4根据第一关闭信号控制储能组件1断开。

具体地，所述储能装置还包括自检组件8，自检组件8分别与储能组件1、控制组件4电性连接，自检组件8用于检测储能组件1的电压值，若电压值未处于预设区间，则产生第二关闭信号至控制组件4，控制组件4根据第二关闭信号控制储能组件1断开。

进一步地，自检组件8还用于检测储能组件1的电流值、实际功率，若电流值未处于相应的电流预设区间则同样断开储能组件1；若实际功率与额定功率的差距超过相应的浮动区间则同样断开储能组件1。

优选地，储能装置还可包括报警组件，所述报警组件与所述控制组件4电性连接，报警组件用于根据上述的第一关闭信号和第二关闭信号向外部接收端发出警报，以通知外部接收端储能组件1出现故障。

本实施例通过检测组件7检测储能组件1的待机时长并在待机时长超过预设阈值时断开储能组件1，同时检测储能组件1的性能参数，以防止储能组件1在使用过程中出现问题不能及时发现导致储能组件1或其他部件损坏。

图7展示了本发明储能装置的黑启动方法的一个实施例，参见图7，在本实施例中，所述黑启动方法包括如下步骤：

步骤S1，非自锁开关接收外部指令并根据外部指令闭合。

步骤S2，供电组件供电至控制组件。

步骤S3，控制组件闭合公共端口与常开端口以维持在非自锁开关断开后控制组件持续上电。

步骤S4，控制组件产生工作信号并分别传输至第一接触器、第二接触器。

步骤S5，第一接触器、第二接触器分别连通储能组件中的正极电路、负极电路，以致储能组件进入工作状态。

进一步地，参见图8，步骤S1之后，具体包括如下步骤：

步骤S10，供电组件中的使能端口与接地端口连通，供电组件供电至控制组件；

步骤S20，控制组件闭合公共端口与常开端口以致控制组件上电；

步骤S30，控制组件产生工作信号并分别传输至第一接触器、第二接触器；

步骤S40，第一接触器、第二接触器分别连通正极电路、负极电路以致储能组件进入工作状态。

进一步地，参见图9，步骤S40之后，包括如下步骤：

步骤S100，控制组件根据外部指令生成断开指令，并将断开指令传输至第一接触器和第二接触器；

步骤S200，第一接触器、第二接触器接收断开指令并根据断开指令进入断开状态，以致储能组件进入非工作状态。

进一步地，参见图10，步骤S200之后，包括如下步骤：

步骤S1000，检测组件检测储能组件的待机时长，若待机时长超过预设阈值，则产生第一关闭信号至控制组件，控制组件根据第一关闭信号控制储能组件断开；

步骤S2000，自检组件检测储能组件的电压值，若电压值未处于预设区间，则产生第二关闭信号至控制组件，控制组件根据第二关闭信号控制储能组件断开。

本实施例通过连通非自锁开关，供电组件供电至控制组件，控制组件产生工作信号并分别传输至第一接触器、第二接触器，第一接触器、第二接触器分别连通正极电路、负极电路以致储能组件进入工作状态，本发明黑启动部件仅含非自锁开关、供电组件，相比UPS，成本更低，且储能装置体积占用仅增加了非自锁开关和供电组件，提高了储能装置的能量密度，非自锁开关以及供电组件属于通用电子部件，使用寿命与储能装置的使用寿命寿命接近，运行过程中不需要更换，同时也减少了维护成本。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于方法类实施例而言，由于其与装置实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见装置实施例的部分说明即可。

以上对发明的具体实施方式进行了详细说明，但其只作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施方式。对于本领域的技术人员而言，任何对该发明进行的等同修改或替代也都在本发明的范畴之中，因此，在不脱离本发明的精神和原则范围下所作的均等变换和修改、改进等，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种具有黑启动功能的储能装置，其特征在于，所述储能装置包括：

储能组件，装设有正极电路和负极电路；

接触器组件，包括第一接触器和第二接触器，所述第一接触器与所述正极电路电性连接，所述第二接触器与所述负极电路电性连接；

供电组件，分别与所述正极电路、所述负极电路电性连接；

控制组件，分别与所述供电组件、所述第一接触器、所述第二接触器电性连接；

非自锁开关，分别与供电组件、所述控制组件电性连接，所述非自锁开关连通时，所述供电组件供电至所述控制组件，所述控制组件产生工作信号并分别传输至所述第一接触器、所述第二接触器，所述第一接触器、所述第二接触器分别连通所述正极电路、所述负极电路以致所述储能组件进入工作状态。

2.根据权利要求1所述的储能装置，其特征在于，所述供电组件包括使能端口和接地端口，所述控制组件包括公共端口和常开端口，所述使能端口通过第一导线连接所述公共端口，所述接地端口通过第二导线连接所述常开端口，所述非自锁开关分别与所述第一导线、所述第二导线电性连接，所述非自锁开关连通时，所述使能端口与所述接地端口连通，所述供电组件输出电能至所述控制组件，所述控制组件闭合所述公共端口与所述常开端口以致所述控制组件上电，所述控制组件产生所述工作信号并分别传输至所述第一接触器、所述第二接触器，所述第一接触器、所述第二接触器分别连通所述正极电路、所述负极电路以致所述储能组件进入工作状态。

3.根据权利要求1所述的储能装置，其特征在于，所述储能组件包括相互串联的若干电池模组，所述若干电池模组的两端分别设有所述正极电路、所述负极电路。

4.根据权利要求3所述的储能装置，其特征在于，所述储能装置还包括用于保护所述储能组件的熔断单元，所述熔断单元与所述正极电路或所述负极电路串联。

5.根据权利要求1所述的储能装置，其特征在于，所述储能装置还包括检测组件，所述检测组件分别与所述储能组件、所述控制组件电性连接，所述检测组件用于检测所述储能组件的待机时长，若所述待机时长超过预设阈值，则产生第一关闭信号至所述控制组件，所述控制组件根据所述第一关闭信号控制所述储能组件断开。

6.根据权利要求1所述的储能装置，其特征在于，所述储能装置还包括自检组件，所述自检组件分别与所述储能组件、所述控制组件电性连接，所述自检组件用于检测所述储能组件的电压值，若所述电压值未处于预设区间，则产生第二关闭信号至所述控制组件，所述控制组件根据所述第二关闭信号控制所述储能组件断开。

7.一种储能装置的黑启动方法，其特征在于，所述黑启动方法包括如下步骤：

非自锁开关接收外部指令并根据所述外部指令闭合；

供电组件供电至控制组件；

所述控制组件闭合公共端口与常开端口以维持在所述非自锁开关断开后所述控制组件持续上电；

所述控制组件产生工作信号并分别传输至所述第一接触器、所述第二接触器；

所述第一接触器、所述第二接触器分别连通储能组件中的正极电路、负极电路，以致所述储能组件进入工作状态。

8.根据权利要求7所述的黑启动方法，其特征在于，所述非自锁开关接收外部指令并根据所述外部指令闭合的步骤之后，具体包括如下步骤：

供电组件中的使能端口与接地端口连通，供电组件供电至所述控制组件；

所述控制组件闭合所述公共端口与所述常开端口以致所述控制组件上电；

所述控制组件产生所述工作信号并分别传输至所述第一接触器、所述第二接触器；

所述第一接触器、所述第二接触器分别连通所述正极电路、所述负极电路以致所述储能组件进入工作状态。

9.根据权利要求8所述的黑启动方法，其特征在于，所述第一接触器、所述第二接触器分别连通储能组件中的正极电路、负极电路，以致所述储能组件进入工作状态的步骤之后，包括如下步骤：

所述控制组件根据外部指令生成断开指令，并将所述断开指令传输至所述第一接触器和所述第二接触器；

所述第一接触器、所述第二接触器接收所述断开指令并根据所述断开指令进入断开状态，以致所述储能组件进入非工作状态。

10.根据权利要求7所述的黑启动方法，其特征在于，所述第一接触器、所述第二接触器分别连通储能组件中的正极电路、负极电路，以致所述储能组件进入工作状态的步骤之后，包括如下步骤：

检测组件检测所述储能组件的待机时长，若所述待机时长超过预设阈值，则产生第一关闭信号至所述控制组件，所述控制组件根据所述第一关闭信号控制所述储能组件断开；

自检组件检测所述储能组件的电压值，若所述电压值未处于预设区间，则产生第二关闭信号至所述控制组件，所述控制组件根据所述第二关闭信号控制所述储能组件断开。

Images