CN114649859B - 一种可扩展的储能系统及其扩展方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及储能技术领域，公开了一种可扩展的储能系统及其扩展方法，该系统包括设有内置电池的逆变器系统、外部电池和切换补偿电路，各所述外部电池通过热插拔连接线与所述逆变器系统通讯连接，各所述外部电池还通过所述切换补偿电路与所述内置电池连接，所述逆变器系统配置为在所述内置电池的电量低于预设电量时，断开所述内置电池的充电管，闭合所述内置电池的放电管，所述切换补偿电路被配置为在所述内置电池的电量低于所述预设电量，且所述外部电池的电量高于所述内置电池的电量时，控制所述外部电池与所述内置电池连接，本发明实施例提供的储能系统能够实现电池的并联扩展及外部电池的热插拔接入，系统结构简单且安全性高。

Description

一种可扩展的储能系统及其扩展方法

技术领域

本发明实施例涉及储能技术领域，特别涉及一种可扩展的储能系统及其扩展方法。

背景技术

当前，储能逆变器电源的发展进入一个增长期，大到储能电站、户用储能逆变器，小到便捷式储能逆变器，各种技术都被应用到实践中。技术在不断更新迭代，在这个领域里，由于人们对便携式储能电源使用功率、使用时间的需求与目前电池能量密度小的矛盾，使得电池电量不足的问题日益凸显。

众所周知，便捷式储能电源的主体是电池，电池占整个系统的绝大部分的重量，而便携式储能电源又以其便捷性、轻便性为主要特点，在同等重量条件下不可能去增大电池组。所以，采用整机并联或者电池并联的方式，能有效的解决电池容量不足的问题。在实现本发明实施例过程中，发明人发现以上相关技术中至少存在如下问题：整机并联或者电池并联的方式很多，目前主要的方案是在外部电池上设置开关，在外部电池并入时，要等到外部电池电量与另一个电池电量时才能打开开关，否则会出现非常大的冲突电流,损坏电池，这种方式在系统带载的情况下很容易造成系统断电，不能够实现外部电池的热插拔。

发明内容

本申请实施例提供了一种可扩展的储能系统及其扩展方法。

本发明实施例的目的是通过如下技术方案实现的：

为解决上述技术问题，第一方面，本发明实施例中提供了一种可扩展的储能系统，所述系统包括：逆变器系统，其设有内置电池；外部电池，各所述外部电池通过热插拔连接线与所述逆变器系统通讯连接；切换补偿电路，各所述外部电池还通过所述切换补偿电路与所述内置电池连接；所述逆变器系统配置为在所述内置电池的电量低于预设电量时，断开所述内置电池的充电管，闭合所述内置电池的放电管；所述切换补偿电路被配置为在所述内置电池的电量低于所述预设电量，且所述外部电池的电量高于所述内置电池的电量时，控制所述外部电池与所述内置电池连接。

在一些实施例中，所述切换补偿电路包括：开关切换补偿模块，连接在所述内置电池和所述外部电池之间；电池主开关模块，连接在所述内置电池的负极和所述外部电池的负极之间；控制器，其分别与所述开关切换补偿模块的控制端和所述电池主开关模块的控制端连接，所述控制器配置为根据所述内置电池的电量状态分别控制所述开关切换补偿模块和所述电池主开关模块的导通状态。

在一些实施例中，所述开关切换补偿模块包括：续流二极管，其阴极连接在所述内置电池的正极和所述外部电池的正极之间；电感，其一端与所述续流二极管的阳极连接，其另一端与所述外部电池的负极连接；单向二极管，其阳极与所述电感的一端连接；第一开关管，其漏极与所述单向二极管的阴极连接，其源极与所述内置电池的负极连接，其栅极与所述控制器连接，所述控制器配置为在所述内置电池的电量低于所述预设电量，且所述外部电池的电量高于所述内置电池的电量时驱动所述第一开关管闭合。

在一些实施例中，所述开关切换补偿模块还包括：第一电阻，连接在所述第一开关管的源极和栅极之间；第二电阻，连接在所述控制器和所述第一开关管的栅极之间。

在一些实施例中，所述电池主开关模块包括：第二开关管，其源极与所述内置电池的负极连接，其栅极与所述控制器连接，所述第二开关管配置为在所述外部电池为所述内置电池充电时导通；第三开关管，其源极与所述外部电池的负极连接，其栅极与所述控制器连接，其漏极与所述第二开关管的漏极连接，所述第三开关管配置为在所述内置电池供电时导通。

在一些实施例中，所述控制器用于向所述开关切换补偿模块输出PWM信号，以控制所述开关切换补偿模块的导通状态及输出电压；其中，当所述内置电池的电量低于所述预设电量时，所述控制器在预设时间内逐渐增大所述PWM信号的占空比，直至所述占空比达到100%后，控制所述电池主开关模块为闭合状态，以使所述外部电池完全接入所述逆变器系统。

在一些实施例中，当所述外部电池的电量放电至与所述内置电池的电量一致时，所述逆变器系统控制所述内置电池的充电管闭合，将所述内置电池与所述外部电池并在一起。

为解决上述技术问题，第二方面，本发明实施例中提供了一种储能系统的扩展方法，应用于如上述第一方面所述的可扩展的储能系统中，所述方法包括：判断内置电池的电量是否低于预设电量；若是，通过逆变器系统断开所述内置电池的充电管，闭合所述内置电池的放电管；判断所述内置电池的电量是否低于外部电池的电量；若是，通过切换补偿电路控制所述外部电池与所述内置电池连接。

在一些实施例中，在所述外部电池包括至少两个时，所述方法还包括：判断当前供电的外部电池的电量是否低于所述内置电池的电量；若是，获取其他电量高于所述内置电池的外部电池并通过所述切换补偿电路建立连接。

在一些实施例中，所述通过切换补偿电路控制所述外部电池与所述内置电池连接，包括：当所述内置电池的电量低于所述预设电量时，所述切换补偿电路在预设时间内逐渐增大PWM信号的占空比，直至所述占空比达到100%后，控制所述外部电池完全接入所述逆变器系统。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明实施例中提供了一种可扩展的储能系统及其扩展方法，该系统包括设有内置电池的逆变器系统、外部电池和切换补偿电路，各所述外部电池通过热插拔连接线与所述逆变器系统通讯连接，各所述外部电池还通过所述切换补偿电路与所述内置电池连接，所述逆变器系统配置为在所述内置电池的电量低于预设电量时，断开所述内置电池的充电管，闭合所述内置电池的放电管，所述切换补偿电路被配置为在所述内置电池的电量低于所述预设电量，且所述外部电池的电量高于所述内置电池的电量时，控制所述外部电池与所述内置电池连接，本发明实施例提供的储能系统能够实现电池的并联扩展及外部电池的热插拔接入，系统结构简单且安全性高。

附图说明

一个或多个实施例中通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件/模块和步骤表示为类似的元件/模块和步骤，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本发明实施例一提供的一种可扩展的储能系统的结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的一种可扩展的储能系统的电气结构示意图；

图3是本发明实施例一提供的一种切换补偿电路的电气结构示意图；

图4是本发明实施例二中提供的一种储能系统的扩展方法的流程示意图；

图5是本发明实施例二中提供的另一种储能系统的扩展方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请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用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，如果不冲突，本发明实施例中的各个特征可以相互结合，均在本申请的保护范围之内。另外，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。需要说明的是，当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

具体地，下面结合附图，对本发明实施例作进一步阐述。

实施例一

本发明实施例提供了一种可扩展的储能系统，请参见图1，其示出了本发明实施例提供的一种可扩展的储能系统100的结构，所述可扩展的储能系统100包括：逆变器系统110、外部电池120和切换补偿电路130。

所述逆变器系统110设有内置电池111，所述逆变器系统110配置为在所述内置电池111的电量低于预设电量时，断开所述内置电池111的充电管，闭合所述内置电池111的放电管，所述逆变器系统110为一体积小、重量轻，适合用户随身携带的储能设备，例如，逆变器系统可以是便携式储能电源，逆变器系统设置有内置电池及逆变电路，内置电池与逆变电路连接。逆变电路用于将内置电池输出电压进行逆变，以为负载供电，还用于将外接电源进行逆变，转换成直流电为内置电池充电。所述内置电池111的电量和类型可以根据市场上用户的一般需要进行设置，例如，可以根据航空托运货物的管辖设置，将其电量设置为一万毫安以下，选择锂电池等高能量密度的电池类型设置所述内置电池111等，具体地，可根据实际需要及市场需求等设置所述逆变器系统110的内部结构、外观，其中的内置电池111的具体结构等，不需要拘泥于本发明实施例的限定。所述逆变器系统110能够将所述外部电池120的电压调整为所述内置电池111的充电电压以为所述内置电池111安全稳定地供电，所述逆变器系统110的结构可根据实际的变压需要进行设计，所述逆变器系统110还通过热插拔连接线与所述外部电池120实现通讯连接，以确定是否接入外部电池120，或者获取外部电池120的电量，所述热插拔连接线可以是CAN总线等可热插拔的通讯总线，具体可根据实际需要进行选择。需说明的是，本实施例中所述的内置电池可以是逆变器系统中内置的电池，即储能系统中内置的电池；也可以为储能系统中接入的电池，且该电池处于正常供电状态。

所述外部电池120的数量为至少一个，各所述外部电池120通过热插拔连接线与所述逆变器系统110通讯连接，其中，各所述外部电池120的正极与所述内置电池111的正极连接，各所述外部电池120通过热插拔连接线与所述逆变器系统110通讯连接；所述外部电池120为独立于所述逆变器系统110、具有单独包装和设计的能够储存电能的设备或装置，其可以与所述内置电池111的结构具有相同或不同的设置；使用者可通过在所述逆变器系统110上接入所述外部电池120实现对负载和/或所述内置电池111的供电，还可以根据实际需要设置所述外部电池120的数量，同时在所述逆变器系统110上设置与可同时接入的所述外部电池120数量相当的插口；具体地，可根据实际需要及市场需求等设置所述外部电池120的内部结构、外观、数量等。需要说明的是，所述外部电池120为可热插拔，即可带电插拔的设备，也即是，所述逆变器系统110可以在不切断电源的情况下接入所述外部电池120，从而实现设备在不同使用场景中的灵活使用。

进一步地，所述热拔插连接线还可以设置有自锁模组，所述切换补偿电路130在接收到自锁模组发出的解除信号时断开所述热插拔连接线的电连接。具体的，所述热拔插连接线可以使特制的带有自锁功能插头的线，当按下插头上的按键，触发信号发送给相应外部电池，说明用户想退出这个外部电池，因此要立即断开外部电池的总开关,防止了拔出时的拉弧打火风险，使得用户可以安全拔出电池。

所述逆变器系统配置为在所述内置电池的电量低于预设电量时，断开所述内置电池的充电管，闭合所述内置电池的放电管。具体的，当内置电池的电量低于预设电量时，则说明内置电池的电量低于设定值，此时检测到外部电池已与逆变器系统连接时，进入外部电池准备接入状态，此时将内置电池的充电管断开，将内置电池的放电管闭合，可以避免外部电池给内置电池充电产生环流，也可以保证带电负载正常工作。

所述切换补偿电路130被配置为在所述内置电池111的电量低于所述预设电量，且所述外部电池120的电量高于所述内置电池111的电量时，控制所述外部电池120与所述内置电池111连接，所述切换补偿电路130为能够控制外部电池120与内置电池111之间连接的电路模组，各所述外部电池120的负极通过所述切换补偿电路130与所述内置电池111的负极连接，所述切换补偿电路130配置为在所述内置电池111的电量低于所述外部电池120的电量且所述外部电池120与所述逆变器系统110建立通讯连接后接通所述外部电池120和所述内置电池111。具体的，本实施例中，切换补偿电路被配置为控制所述外部电池120与所述内置电池111连接，此时，原本有内置电池为逆变器系统中的逆变电路供电，切换成有外部电池为逆变系统供电，实现了外部电池的带电热插拔；并且外部电池接入逆变器系统时由于内置电池的充电管已关闭，从而可以避免外置电池给内置电池充电产生环流浪涌。另外虽然内置电池的放电管处于闭合状态，但由于外部电池的电压高于内置电池的电压，从而使得内置电池输出被抑制，外部电池正常为逆变电路或负载供电。进一步地，待所述外部电池的电量放电至内置电池的电量一致时，外部电池与内置电池完成并包动作，一起为逆变电路或负载供电。本发明实施例提供的储能系统100实现了外部电池120的并联热插拔，其相对于传统的电池扩容方式，能够让用户根据实际情况随时替换外扩的外部电池120，能够保证当前运行的设备不被中断，只要有备用的外部电池120接入就不会使得用电终端，消除了断电的麻烦，用户能够安全快捷地更换电池组；同时，也为后期对外部电池120的维护提供了便利，安全可靠，简单易用。

在一些实施例中，请参见图2，其示出了本发明实施例提供的一种可扩展的储能系统的电路结构，所述切换补偿电路130的数量与所述外部电池120的数量相同，一所述外部电池120相应通过一所述切换补偿电路130与所述逆变器系统110连接，所述切换补偿电路130包括：开关切换补偿模块131，连接在所述内置电池111和所述外部电池120之间；电池主开关模块132，连接在所述内置电池111的负极和所述外部电池120的负极之间；控制器133，其分别与所述开关切换补偿模块131的控制端和所述电池主开关模块132的控制端连接，所述控制器133配置为根据所述内置电池111的电量状态分别控制所述开关切换补偿模块131和所述电池主开关模块132的导通状态，且有，所述控制器133的检测端分别与所述内置电池111和所述外部电池120连接。

在一个实施例中，所述电池主开关模块被配置为控制所述外部电池120与所述内置电池111连接，以切换成所述外部电池为逆变器系统供电；所述开关切换补偿模块配置为在所述电池主开关模块进行切换时，对所述电池主开关模块进行补偿，以使所述电池主开关模块的开关管两端的电压差在1V以内，减少冲击电流尖峰对开关管的影响，延长开关管的使用寿命，并实现外部电池的无缝切换。即可以保证在内部电池正常供电状态下，切换到外部电池进行供电，避免负载在切换过程中断电。

需要说明的是，图2中以两个外部电池120，两个切换补偿电路130为例；且有，热插拔连接线采用控制器局域网络(Controller Area Network, CAN)通信总线CAN实现通信连接为例；在其他的一些实施例中，不需要拘泥于本发明实施例及图2中对各模块和器件的类型、结构和数量限定，可根据实际需要进行设置。

具体地，请参见图3，其示出了本发明实施例提供的切换补偿电路130的电路结构，所述切换补偿电路130采用的是单向BUCK电路，以实现外部电池120的安全切换与主动均衡，所述开关切换补偿模块131包括：续流二极管D1，其阴极连接在所述内置电池111的正极B+和所述外部电池120的正极P+之间；电感L1，其一端与所述续流二极管D1的阳极连接，其另一端与所述外部电池120的负极P-连接；单向二极管D2，其阳极与所述电感L1的一端连接；第一开关管Q1，其漏极与所述单向二极管D2的阴极连接，其源极与所述内置电池111的负极B-连接，其栅极与所述控制器133连接，所述控制器133配置为在所述内置电池111的电量低于所述预设电量，且所述外部电池120的电量高于所述内置电池111的电量时驱动所述第一开关管Q1闭合。

且有，请继续参见图3，所述开关切换补偿模块131还包括：第一电阻R1，连接在所述第一开关管Q1的源极和栅极之间，所述第一开关管Q1为场效应管；第二电阻R2，连接在所述控制器133和所述第一开关管Q1的栅极之间。

且有，请继续参见图3，所述电池主开关模块132包括：第二开关管Q2，其源极与所述内置电池111的负极B-连接，其栅极与所述控制器133连接，所述第二开关管Q2配置为在所述外部电池120为所述内置电池111充电时导通，所述第二开关管Q2为充电管且为场效应管；第三开关管Q3，其源极与所述外部电池120的负极P-连接，其栅极与所述控制器133连接，其漏极与所述第二开关管Q2的漏极连接，所述第三开关管Q3配置为在所述内置电池111供电时导通，所述第三开关管Q3范围放电管且为场效应管。在本发明实施例中，通过打开或关闭所述第二开关管Q2或所述第三开关管Q3，实现内置电池的111充电和供电的切换。

在一些实施例中，请继续参见图3，所述控制器133用于向所述开关切换补偿模块131输出PWM信号，以控制所述开关切换补偿模块131的导通状态及输出电压；其中，当所述内置电池111的电量低于所述预设电量时，所述控制器133在预设时间内逐渐增大所述PWM信号的占空比，直至所述占空比达到100%后，控制所述电池主开关模块132为闭合状态，以使所述外部电池120完全接入所述逆变器系统110。当所述外部电池120的电量放电至与所述内置电池111的电量一致时，所述逆变器系统110控制所述内置电池111的充电管闭合，将所述内置电池111与所述外部电池120并在一起。其中，所述控制器133能够通过调整所述第一开关管Q1、所述第二开关管Q2、所述第三开关管Q3的占空比来实现外部电池120的接入，即外部电池无缝切换为负载供电。具体地，在预设时间范围内将所述第一开关管Q1、所述第二开关管Q2、所述第三开关管Q3的占空比由零逐渐增加直至达到百分之百，实现了第二开关管Q2与第三开关管Q3串接后两端的压差限制在1V以内，减小了冲击电流尖峰，延长开关管使用寿命，保证了电池切换的顺利进行。

且有，请继续参见图3，所述电池主开关电路132还包括：保险管F1，其一端与所述内置电池111的负极B-连接；第三电阻R3，连接在所述保险管F1的另一端和所述第二开关管Q2的源极之间。

且有，请继续参见图3，所述第一开关管Q1的源极还与所述第二开关管Q2的源极连接，所述控制器133的霍尔电流检测端连接在所述第一开关管Q1的源极和所述第二开关管Q2的源极之间。

本发明实施例提供的储能系统100在实际工作时，首先，在控制器133检测得到内置电池111和外部电池120的电量，且确定内置电池111的电量小于外部电池120，且所述内置电池111的电量是否低于预设电量，例如小于5V后，控制电池总开关，即第二开关管Q2吸合实现切换。进一步地，当存在多个所述外部电池120的时候，在所述内置电池111还有电量剩余且且主要采用外部电池120供电时，在当前供电的外部电池120的电量下降至与所述内置电池111一致时，两者并联实现全充电全放电。进一步地，如果系统没有带载，即未为负载供电时，对于新接入的外部电池120实行主动均衡，按最大电流，如10A，给所述内置电池111充电，直到两者均衡后会并在一起，由系统去全充电全放电。

本发明实施例提供的切换补偿电路130在电池高压侧（外部新接入的电池120）给低压侧（系统内置电池111）供电时，能够充分运用电感饱和特性，短时间实现大电流输出,即200ms承担系统所有负载，保证了电池切换的顺利进行。在接入外部电池120时，外部电池120放完电与充满电压差最大在20V左右，加上电感饱和特性，电感设计可以做得很小，做到了低成本。且有，图3所示示例中，主MOS开关管放置在电池负极端口，因此不需要设置MOS开关管的隔离驱动电路，进一步降低成本，便于PCB的布板。其中，所述的200ms为切换时间，在改时间范围内电池之间的压差能够打到预设阈值，即5V以内，且时间不会过长导致MOS管过热损坏，实现10A电流均衡。

实施例二

本发明实施例提供了一种储能系统的扩展方法，该扩展方法能够应用于如上述实施例一所述的可扩展的储能系统中，请参见图4，其示出了本发明实施例提供的一种储能系统的扩展方法的流程，所述方法包括但不限于以下步骤：

步骤S10：判断内置电池的电量是否低于预设电量；若是，跳转至步骤S20；

在本发明实施例中，首先，需要采集所述内置电池的电量，并判断所述内置电池的电量是否低于预设电量，若低于预设电量，则说明电量即将耗尽，需要为所述内置电池充电，此时，跳转至步骤S20；若不低于所述预设电量，则继续监测所述内置电池的电量。其中，所述预设电量可根据实际对电池的保护需要及不可断电的负载对电能的需要进行设置。具体地，可通过电量计等装置或设备检测所述内置电池的电量情况，以确定所述内置电池的电能，同时，可以采用如上述实施例一及图1、图2和图3所示的结构来实现扩展。

需要说明的是，本发明实施例提供的扩展方法应用于如上述实施例一所述的储能系统时，优先应用于所述储能系统的主控制芯片或控制器中，该主控制芯片或控制器包括处理器和存储器，存储器存储有可被处理器执行的指令，以使该处理器能够执行本实施例所提供的扩展方法；其中，所述存储器可以是一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质可包含在一种计算机程序产品中，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行本发明实施例提供的扩展方法。

步骤S20：通过逆变器系统断开所述内置电池的充电管，闭合所述内置电池的放电管；

在本发明实施例中，在所述内置电池的电量低于预设电量时，确定需要为所述内置电池充电，或者，通过外部电池为负载供电，此时，通过逆变器系统断开所述内置电池的充电管，闭合所述内置电池的放电管，以使所述内置电池停止放电工作，启动充电流程。

步骤S30：判断所述内置电池的电量是否低于外部电池的电量；若是，跳转至步骤S40；

在确定所述内置电池需要充电且断开所述内置电路的放电管停止放电，打开所述内置电池的充电管准备充电之后，还需要判断所述内置电池的电量是否低于外部电池的电量，从而确定用于连接至所述内置电池的外部电池是否能够与所述内置电池形成电压差，为所述内置电池充电，且在确定内置电池的电量低于外部电池的电量时跳转至步骤S40。

进一步地，在所述内置电池的电量低于所述外部电池的电量时，通过热插拔连接线建立所述外部电池和所述逆变器系统的通讯连接，实现外部电池的热插拔接入，从而在存在多个外部电池时可以实现对外部电池的随时替换，系统整体无需停止工作。

进一步地，还可以先判断是否有外部电池与逆变器系统建立通信连接，从而确定是否存在可接入的外部电池，具体地，可通过有线或无线的通信方式实现所述通信连接，接受所述外部电池发送的接入信号从而确定可接入的外部电池。进一步地，所述外部电池还可以向所述便携式储能电源发送其电量信息，或者，通过所述便携式储能电源内部的电量计等装置监测所述建立通信连接的外部电池的电量情况，以便于对整个储能系统的管理，具体地，可根据实际需要进行设置。

步骤S40：通过切换补偿电路控制所述外部电池与所述内置电池连接。

在本发明实施例中，在检测到所述内置电池的电量低于所述外部电池的电量后，通过所述切换补偿电路控制开关管的占空比的方式控制外部电池的接入状态，调整外部电池输出的电压大小，提供内置电池可使用的充电电压。

进一步地，为实现平滑启动，降低启动电流，避免启动过流跳闸，所述切换补偿电路还可以通过调整开关管控制信号的占空比来实现外部电池并入内置电池，具体地，所述通过切换补偿电路控制所述外部电池与所述内置电池连接，包括：当所述内置电池的电量低于所述预设电量时，所述切换补偿电路在预设时间内逐渐增大PWM信号的占空比，直至所述占空比达到100%后，控制所述外部电池完全接入所述逆变器系统。例如，预设时间为200ms时，在200ms内逐渐增大PWM信号的占空比直到占空比打到100%，即在200ms内将PWM信号的占空比从零逐渐递增，直到占空比为100%，控制所述外部电池完全接入所述逆变器系统，以实现外部电池与内置电池供电状态的无缝切换。需说明的是，将预设时间设置为200ms，充分运用电感饱和特性，短时间实现大电流输出,即200ms承担系统所有负载，保证了电池切换的顺利进行。从而可以避免并入时间过短导致开关管两端的压差达不到1V以内；亦可以避免时间过长导致开关管过热损坏。所述预设时间范围等可根据实际场景中的电路的元器件能力进行设置，不需要拘泥于本发明实施例的限定。

在一些实施例中，在所述外部电池包括至少两个时，请参见图5，其示出了本发明实施例提供的另一种储能系统的扩展方法的流程，所述方法还包括：

步骤S50：判断当前供电的外部电池的电量是否低于所述内置电池的电量；若是，跳转至步骤S60；

在本发明实施例中，在存在多个外部电池时，每次仅需要一个外部电池与所述内置电池和/或负载并联供电，在供电的外部电池的电能即将耗尽的时候，需要及时切换至其他仍有电量的外部电池继续供电。因此，需要判断当前供电的外部电池的电量是否低于所述内置电池的电量，若是，跳转至步骤S60；若否，则继续监测所述当前供电的外部电池的电量，直至检测到当前供电的外部电池的电量低于所述内置电池的电量，在确定当前供电的外部电池的电量低于内置电池的电量时，说明当前供电的外部电池的电能即将耗尽，此时需要切换至其他的外部电池继续供电。具体地，可通过电量计等装置或设备检测所述当前供电的外部电池的电量情况，以确定所述当前供电的外部电池的电能。

步骤S60：获取其他电量高于所述内置电池的外部电池并通过所述切换补偿电路建立连接。

在本发明实施例中，在获取到其他电量高于所述内置电池的外部电池后，通过相应的切换补偿电路断开电能即将耗尽的外部电池与内置电池的电气连接，并通过相应的切换补充电路建立新的外部电池与内置电池的电气连接，从而实现接入的外部电池的切换。

本发明实施例中提供了一种可扩展的储能系统及其扩展方法，该系统包括设有内置电池的逆变器系统、外部电池和切换补偿电路，各所述外部电池通过热插拔连接线与所述逆变器系统通讯连接，各所述外部电池还通过所述切换补偿电路与所述内置电池连接，所述逆变器系统配置为在所述内置电池的电量低于预设电量时，断开所述内置电池的充电管，闭合所述内置电池的放电管，所述切换补偿电路被配置为在所述内置电池的电量低于所述预设电量，且所述外部电池的电量高于所述内置电池的电量时，控制所述外部电池与所述内置电池连接，本发明实施例提供的储能系统能够实现电池的并联扩展及外部电池的热插拔接入，系统结构简单且安全性高。

需要说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

通过以上的实施方式的描述，本领域普通技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory, ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory, RAM)等。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种可扩展的储能系统，其特征在于，所述系统包括：

逆变器系统，其设有内置电池；

外部电池，各所述外部电池通过热插拔连接线与所述逆变器系统通讯连接；

切换补偿电路，各所述外部电池还通过所述切换补偿电路与所述内置电池连接，所述切换补偿电路包括：

开关切换补偿模块，连接在所述内置电池和所述外部电池之间，且所述开关切换补偿模块包括：阴极连接在所述内置电池的正极和所述外部电池的正极之间的续流二极管，一端与所述续流二极管的阳极连接且另一端与所述外部电池的负极连接的电感，阳极与所述电感的一端连接的单向二极管，漏极与所述单向二极管的阴极连接且源极与所述内置电池的负极连接且栅极与控制器连接的第一开关管，连接在所述内置电池的负极和所述外部电池的负极之间的电池主开关模块，

控制器，其分别与所述开关切换补偿模块的控制端和所述电池主开关模块的控制端连接，所述控制器配置为根据所述内置电池的电量状态分别控制所述开关切换补偿模块和所述电池主开关模块的导通状态，其中，所述控制器配置为在所述内置电池的电量低于预设电量，且所述外部电池的电量高于所述内置电池的电量时,驱动所述第一开关管闭合；

所述逆变器系统配置为在所述内置电池的电量低于预设电量时，断开所述内置电池的充电管，闭合所述内置电池的放电管；

所述切换补偿电路被配置为在所述内置电池的电量低于所述预设电量，且所述外部电池的电量高于所述内置电池的电量时，控制所述外部电池与所述内置电池连接。

2.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于，所述开关切换补偿模块还包括：

第一电阻，连接在所述第一开关管的源极和栅极之间；

第二电阻，连接在所述控制器和所述第一开关管的栅极之间。

3.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于，所述电池主开关模块包括：

第二开关管，其源极与所述内置电池的负极连接，其栅极与所述控制器连接，所述第二开关管配置为在所述外部电池为所述内置电池充电时导通；

第三开关管，其源极与所述外部电池的负极连接，其栅极与所述控制器连接，其漏极与所述第二开关管的漏极连接，所述第三开关管配置为在所述内置电池供电时导通。

4.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于，

所述控制器用于向所述开关切换补偿模块输出PWM信号，以控制所述开关切换补偿模块的导通状态及输出电压；其中，

当所述内置电池的电量低于所述预设电量时，所述控制器在预设时间内逐渐增大所述PWM信号的占空比，直至所述占空比达到100%后，控制所述电池主开关模块为闭合状态，以使所述外部电池完全接入所述逆变器系统。

5.根据权利要求4所述的储能系统，其特征在于，

当所述外部电池的电量放电至与所述内置电池的电量一致时，所述逆变器系统控制所述内置电池的充电管闭合，将所述内置电池与所述外部电池并在一起。

6.一种储能系统的扩展方法，其特征在于，应用于如权利要求1-5任一项所述的储能系统中，所述方法包括：

判断内置电池的电量是否低于预设电量；

若是，通过逆变器系统断开所述内置电池的充电管，闭合所述内置电池的放电管；

判断所述内置电池的电量是否低于外部电池的电量；

若是，通过切换补偿电路控制所述外部电池与所述内置电池连接。

7.根据权利要求6所述的扩展方法，其特征在于，在所述外部电池包括至少两个时，所述方法还包括：

判断当前供电的外部电池的电量是否低于所述内置电池的电量；

若是，获取其他电量高于所述内置电池的外部电池并通过所述切换补偿电路建立连接。

8.根据权利要求6所述的扩展方法，其特征在于，所述通过切换补偿电路控制所述外部电池与所述内置电池连接，包括：

当所述内置电池的电量低于所述预设电量时，所述切换补偿电路在预设时间内逐渐增大PWM信号的占空比，直至所述占空比达到100%后，控制所述外部电池完全接入所述逆变器系统。

Images