CN114946098A - 用于电池化成的基于直流配电的充电/放电系统 - Google Patents

Abstract

根据本公开实施例的充电/放电系统旨在提供用于电池化成过程的基于直流(DC)配电的充电/放电系统，其中大量电池通过充电/放电设备共同连接到DC电网，来自交流(AC)电力网络的AC电力被转换为电池化成过程所需的DC电力，并且DC电力被输出到DC电网。

Description

用于电池化成的基于直流配电的充电/放电系统

技术领域

本申请要求于2020年11月13日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2020-0152311的优先权，通过引用将其全部公开内容合并于此。

本公开涉及用于电池化成过程中的有效电力管理的技术。

背景技术

近年来，诸如笔记本电脑、摄像机和移动电话的便携式电子产品的需求快速增长，并且随着电动汽车、储能蓄电池、机器人和卫星的广泛发展，对于可重复充电的高性能电池进行了很多研究。

目前，商用电池包括镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池、锂电池等，其中，锂电池几乎没有或没有记忆效应，并且因此因为它们可以在随时方便的时候进行充电，自放电率很低，能量密度高的优点，它们比镍基电池更受关注。

电池按顺序经历组装和化成过程后变为成品。在组装过程中，将正极、负极和分隔件的堆叠与电解液一起容纳在壳体中，并将壳体密封。在化成过程中，对经过组装过程的电池执行初始充电/放电事件。通过化成过程将电池的电极材料激活。

通过重复根据预定的化成方案将耦合到公共充电/放电线的大量电池设置为充电组、放电组和休止组、并对每个组执行充电事件、放电事件和休止事件的过程，来执行电池化成过程达数小时到数天。化成过程需要考虑电力量和相关的复杂控制程序，因此首先来说，电力管理的效率和稳定性是重要的考虑因素。

发明内容

技术问题

设计本公开以解决上述问题，因此本公开旨在提供用于电池化成过程的基于直流(DC)配电的充电/放电系统，其中大量电池通过充电/放电设备共同连接到DC电网，来自交流(AC)电力网络的AC电力被转换为电池化成过程所需的DC电力，并且DC电力输出到DC电网。

本公开的这些及其他目的和优点可通过以下描述来理解并根据本公开的实施例变得显而易见。此外容易理解，本公开的目的和优点可通过所附权利要求中给出的手段及其组合来实现。

技术方案

根据本公开实施例的用于电池化成的基于直流(DC)配电的充电/放电系统，包括：主电力转换单元，其被配置为将来自交流(AC)电力网络的AC电力转换为具有参考电压的DC电力，并将DC电力输出到DC电网；电力系统，其被配置为检测主电力转换单元的输出电力；充电/放电单元，其按照一对一的关系提供给多个电池，且包括电耦合到DC电网的多个充电器/放电器；以及整体控制单元，其被配置为：当主电力转换单元的输出电力大于第一阈值电力时，基于预定的化成方案，选择性地将命令充电事件的第一控制信号或命令放电事件的第二控制信号传输给每个充电器/放电器。每个充电器/放电器被配置为响应于第一控制信号，将DC电网的DC电力转换为充电电力并对电池进行充电。每个充电器/放电器被配置为响应于第二控制信号，将来自电池的放电电力转换为DC电力并将DC电力输出到DC电网。每个充电器/放电器被配置为当未收到第一控制信号和第二控制信号时，停止对电池的充电和放电。

整体控制单元可被配置为：当主电力转换单元的输出电力等于或小于第一阈值电力时，改变化成方案，以将第一控制信号传输给休止状态下的至少一个充电器/放电器。

充电/放电系统可进一步包括第一保护单元，第一保护单元电耦合在DC电网与外部电力网络之间，并且被配置为防止DC电网的电压升高。

整体控制单元可被配置为：当主电力转换单元的输出电力等于或小于比第一阈值电力小的第二阈值电力时，将准备命令传输给第一保护单元。第一保护单元可被配置为响应于准备命令，选择性地形成从DC电网到外部电力网络的电流路径。

第一保护单元可包括第一二极管和第一子电力转换单元。第一二极管可通过DC电网与外部电力网络之间的第一节点串联连接第一子电力转换单元，以提供从DC电网到第一子电力转换单元的电流路径。第一子电力转换单元可被配置为：在响应于准备命令从断开状态被改变为准备状态之后的操作期间，当第一节点的电压等于或高于比参考电压高的第一阈值电压时，将DC电网的DC电力输出到外部电力网络。

充电/放电系统可进一步包括第二保护单元，第二保护单元电耦合在DC电网与外部电力网络之间，并且被配置为防止DC电网的电压下降。

第二保护单元可包括：超级电容器；第二子电力转换单元，电耦合在超级电容器与外部电力网络之间，并且被配置为选择性地使用来自外部电力网络的电力对超级电容器进行充电；以及第二二极管，用于提供从超级电容器到DC电网的电流路径。

整体控制单元可被配置为：当第二节点的电压等于或低于比参考电压低的第二阈值电压时，将充电命令传输给第二子电力转换单元，第二节点是超级电容器与第二二极管之间的连接点。第二子电力转换单元可被配置为响应于充电命令对超级电容器充电。

充电/放电系统可进一步包括第三保护单元，第三保护单元电耦合到DC电网和整体控制单元，并且被配置为在AC电力网络中发生断电时向整体控制单元输出具有参考电压的应急电力。

第三保护单元可包括：后备电池；第三子电力转换单元，电耦合在DC电网与后备电池之间；以及第三二极管，用于提供从DC电网到第三子电力转换单元的电流路径。第三子电力转换单元可被配置为：当AC电力网络处于正常状况时，选择性地使用通过第三二极管供应的DC电网的电力对后备电池进行充电。第三子电力转换单元可被配置为选择性地将后备电池的放电电力转换为应急电力。

充电/放电系统可进一步包括第四保护单元，第四保护单元安装在将DC电网连接到每个充电器/放电器的电力线上。整体控制单元可被配置为在电力线中检测到绝缘故障时向第四保护单元传输跳闸信号。

有利效果

根据本公开的至少一个实施例，大量电池可通过充电/放电设备共同连接到直流(DC)电网，并且安装在DC电网与交流(AC)电力网络之间的电力转换器可将来自AC电力网络的AC电力转换为电池化成过程所需的DC电力，并将DC电力一次全部输出到DC电网。因此，与每个充电器/放电器分别将来自AC电力网络的AC电力转换为DC电力来对电池进行充电的过程相比，可以减少化成过程所需的电力量。

此外，根据本公开的至少一个实施例，来自放电组的每个电池的放电电力可以作为再生电力提供给DC电网，而不是被强制消耗。因此，可以使用来自电力转换器的DC电力和再生电力对充电组的每个电池进行充电，因此可以另外减少化成过程所需的电力量。

此外，根据本公开的至少一个实施例，当来自放电组的再生电力超过充电组中使用的DC电力时，可通过将DC电网的DC电力输送到外部电力网络和/或将休止组的一些电池改变到充电组来防止DC电网的过度电压升高。

此外，根据本公开的至少一个实施例，当充电组中使用的DC电力超过来自放电组的再生电力时，可通过从耦合到外部电力网络的超级电容器向DC电网输送补充电力来防止DC电网的过度电压下降。

此外，根据本公开的至少一个实施例，当在AC电力网络中发生断电时，可以对后备电池的DC电力进行放电并供应给充电/放电系统的负载。

本公开的效果并不限于上述效果，并且本领域技术人员根据所附权利要求书能够清楚地理解本文未提及的这些和其他效果。

附图说明

附图示出本公开的优选实施例，并与以下所述的本公开的详细描述一起，用于提供对本公开技术方案的进一步理解，并且因此不应将本公开解释为仅限于附图。

图1是示出根据本公开实施例的用于电池化成的基于直流配电的充电/放电系统的架构的示意图。

图2是图1所示充电/放电系统的组件之间的通信连接关系的示意图。

图3是示例性地示出图1所示电池充电/放电单元的控制方法的流程图。

图4是示例性地示出图1所示第一保护单元的控制方法的流程图。

图5是示例性地示出图1所示第二保护单元的控制方法的流程图。

图6是示例性地示出图1所示第三保护单元的控制方法的流程图。

具体实施方式

下面参照附图详细描述本公开的优选实施例。在描述之前，应当理解，在说明书和所附权利要求书中使用的术语或词语不应解释为限于一般意义和词典意义，而是在允许发明人适当定义术语以获得最佳解释的原则的基础上，基于与本公开的技术方案相对应的含义和概念进行解释。

因此，本文所述的实施例和附图所示的说明只是本公开的最优选实施例，但是并非要完全地描述本公开的技术方案，因此应当理解，在提交本申请时，可以对其做出各种其他等同物和修改。

包括诸如第一、第二等的序数的术语用于在各种元件中区分一个元件和另一个元件，但是并非要通过术语来限制元件。

除非上下文另有明确说明，否则应当理解，本说明书中使用的术语“包括”规定了所述元件的存在，但是并不排除一个或多个其他元件的存在或添加。此外，本文使用的术语“控制单元”是指具有至少一种功能或操作的处理单元，并且这可以通过硬件和软件单独或组合来实现。

此外在整个说明书中，应当进一步理解，当元件称为“连接到”另一个元件时，它可以直接连接到另一个元件，也可以存在中间元件。

图1是示出根据本公开实施例的用于电池化成的基于直流(DC)配电的充电/放电系统10的架构的示意图，并且图2是图1所示充电/放电系统10的组件之间的通信连接关系的示意图。

参照图1和图2，充电/放电系统10包括DC电网20、整体控制单元100、电力系统113、主电力转换单元110和电池充电/放电单元120。充电/放电系统10还可包括第一保护单元210、第二保护单元220、第三保护单元230和第四保护单元240。

整体控制单元100被配置为监测可操作地与其耦合的交流(AC)电力网络1、DC电网20、主电力转换单元110、电池充电/放电单元120、电力系统113、第一保护单元210、第二保护单元220、第三保护单元230和第四保护单元240的每一个的操作状态，并执行与所监测的操作状态相对应的控制功能。整体控制单元100可以被配置为在硬件中包括专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理装置(DSPD)、可编程逻辑装置(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、微处理器或用于执行其他功能的电气单元中的至少一个。此外，整体控制单元100可包括至少一个电压传感器。每个电压传感器可测量位于充电/放电系统10中的节点N1、N2、N3的电压。整体控制单元100可具有存储器。存储器可包括下述中的至少一种类型的存储介质：闪存类型、硬盘类型、固态磁盘(SSD)类型、硅盘驱动器(SDD)类型、多媒体卡微型、随机存取存储器(RAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)或可编程只读存储器(PROM)。存储器可以存储整体控制单元100计算所需的数据和程序。存储器可以存储指示整体控制单元100的计算结果的数据。

主电力转换单元110安装在将AC电力网络1连接到DC电网20的电力线上。主电力转换单元110基于DC配电将来自AC电力网络1的AC电力转换为DC电力，并将DC电力输出到DC电网20。可通过反馈控制将来自主电力转换单元110的输出电力的电压保持在参考电压(例如370v)。主电力转换单元110包括AC-DC转换器111。整体控制单元100可以根据AC电力网络1的操作状态来控制AC-DC转换器111的接通/断开和输出电力。主电力转换单元110还可包括第一保护二极管112。第一保护二极管112提供从AC-DC转换器111到DC电网20的正向电流所流过的电流路径。

整体控制单元100可以基于电力系统113的检测值来监测主电力转换单元110的输出电力。电力系统113安装在主电力转换单元110与DC电网20之间的电力线上。电力系统113检测从主电力转换单元110输出的DC电力，并将指示所检测的DC电力的检测值传输给整体控制单元100。

当基于电力系统113的检测值检测到AC电力网络1和/或DC电网20的不稳定电压时，整体控制单元100可以执行用于保护整个充电/放电系统10的控制功能。

具体而言，随着施加于DC电网20的负载减少，电力系统113的检测值减少。例如，在从放电组供应给DC电网20的再生电力大于从DC电网20供应给充电组的DC电力的过量电力情况下，主电力转换单元110可以降低输出电力，以防止DC电网20的DC电压的过度升高。

随着施加于DC电网20的负载增加，电力系统113的检测值增加。例如，在从DC电网20供应给充电组的DC电力大于从放电组供应给DC电网20的再生电力的电力不足情况下，主电力转换单元110可以增加输出电力，以防止DC电网20的DC电压的过度下降。

电池充电/放电单元120被配置为将要对其执行化成的多个电池B连接到DC电网20。电池充电/放电单元120包括多个充电器/放电器121。按照一对一的关系将多个充电器/放电器121提供给多个电池B。充电器/放电器121安装在DC电网20与电池B之间的电力线上，以中继DC电网20与电池B之间的双向电力传递。充电器/放电器121可包括单个双向DC-DC转换器或两个串联连接的双向DC-DC转换器。

当DC电网20的操作状态正常时，整体控制单元100基于化成方案信息，根据控制顺序来控制主电力转换单元110和电池充电/放电单元120。

具体而言，当主电力转换单元110的输出电力大于第一阈值电力(例如20kW)时，整体控制单元100可以以预设时间间隔基于预定化成方案信息将多个电池B分类为充电组、放电组和休止组。

整体控制单元100可以向耦合到充电组的电池B的充电器/放电器121传输命令充电事件的第一控制信号，向耦合到放电组的电池B的充电器/放电器121传输命令放电事件的第二控制信号。

充电器/放电器121响应于第一控制信号，将DC电网20的DC电力转换为充电电力并对电池B进行充电。也就是说，充电器/放电器121响应于第一控制信号，将DC电网20的DC电压降压到对电池B充电所需的DC电压。

充电器/放电器121响应于第二控制信号，将电池B的放电产生的再生电力输出到DC电网20。也就是说，充电器/放电器121响应于第二控制信号，将电池B的放电电力的DC电压升压到DC电网20所需的DC电压。

在未接收第一控制信号和第二控制信号时，充电器/放电器121将电池B转入休止模式。休止(rest)模式是电池B的充电/放电停止的模式。

当主电力转换单元110的输出电力等于或小于第一阈值电力(例如20kW)时，整体控制单元100可以改变化成方案信息，以增加从DC电网20供应给电池充电/放电单元120的电力量，并将第一控制信号传输给被控制为休止状态的至少一个充电器/放电器121。

同时，仅主电力转换单元110的控制功能可能难以完全处置DC电网20的不稳定电压情况。充电/放电系统10使用第一保护单元210、第二保护单元220、第三保护单元230或第四保护单元240中的至少一个作为防止DC电网20电压的急剧变化的辅助器件。

当主电力转换单元110的输出电力等于或小于第二阈值电力时，整体控制单元100可以向第一保护单元210传输准备命令。第二阈值电力是比第一阈值电力更小的值，并且可以是确定供应给DC电网20的再生电力的过量情况的参考值。

第一保护单元210安装在将DC电网20连接到外部电力网络2的电力线上。第一保护单元210包括串联连接的第一子电力转换单元212和第一保护二极管211。第一保护二极管211连接在DC电网20与第一子电力转换单元212的输入端子之间。第一保护二极管211提供从DC电网20到第一子电力转换单元212的正向电流所流过的电流路径。

第一保护单元210保持在断开状态，其中在没有收到准备命令时没有功耗。也就是说，只有当主电力转换单元110的输出电力等于或小于第二阈值电力时，整体控制单元100才可以操作第一保护单元210，从而减少第一保护单元210的不必要功耗。

当接收到准备命令时，第一保护单元210从断开状态改变为准备状态。在响应于准备命令的准备状态下的操作期间，当第一节点N1的电压等于或高于比参考电压高的第一阈值电压(例如380V)时，第一子电力转换单元212将准备状态改变为接通状态。第一节点N1可以是DC电网20与第一保护二极管211之间的连接点，或者是第一保护二极管211与第一子电力转换单元212的输入端子之间的连接点。第一子电力转换单元212可包括单向DC-DC转换器或单向DC-AC转换器中的至少一个。第一子电力转换单元212在接通状态下的操作期间将DC电网20的DC电力转换为具有外部电力网络2可允许的电压范围的DC电力和/或AC电力。因此，可以防止DC电网20的DC电压的过度升高。

第二保护单元220安装在将外部电力网络2连接到DC电网20的电力线上。第二保护单元220包括串联连接的第二保护二极管221、超级电容器223和第二子电力转换单元222。第二保护二极管221连接在超级电容器223与DC电网20之间。第二保护二极管221提供从超级电容器223到DC电网20的正向电流所流过的电流路径。第二子电力转换单元222的输入端子和输出端子分别耦合到外部电力网络2和超级电容器223。

当作为超级电容器223与第二保护二极管221之间的连接点的第二节点N2的电压等于或低于比参考电压低的第二阈值电压(例如360V)时，整体控制单元100可以向第二子电力转换单元222传输充电命令。

第二子电力转换单元222可以保持在断开状态，其中在没有收到充电命令时没有功耗。当收到充电命令时，第二子电力转换单元222从断开状态改变为接通状态，将来自外部电力网络2的DC电力和/或AC电力转换为具有第二阈值电压的DC电力，并对超级电容器223进行充电。当DC电网20的电压下降到第二阈值电压以下时，在超级电容器223中充电的DC电力通过第二保护二极管221以超级电容器223与DC电网20之间的电压差作为后备电力供应给DC电网20。在充电到第二阈值电压期间，超级电容器223可以具有足够的容量以将DC电网20的电力中断延迟达预定的后备时间(例如1到5秒)或更久。因此，可以防止DC电网20的DC电压的过度下降。

整体控制单元100执行第二子电力转换单元222的反馈控制，从而防止在通过第二子电力转换单元222对超级电容器223充电期间的电压过冲。

当AC电力网络1发生断电时，整体控制单元100可以向第三保护单元230传输第三放电命令。第三保护单元230被配置为在AC电力网络1处于正常状态时充电DC电力，并在AC电力网络1中发生断电时向负载提供应急电力。

第三保护单元230包括串联连接的第三保护二极管231、第三子电力转换单元232和后备电池233。第三保护二极管231连接在DC电网20与第三子电力转换单元232之间。第三保护二极管231提供从DC电网20到第三子电力转换单元232的正向电流所流过的电流路径。第三子电力转换单元232可包括双向DC-DC转换器。当未接收到放电命令时，第三子电力转换单元232被配置为使用通过第三保护二极管231供应的来自DC电网20的DC电力生成用于后备电池233的充电电力。

响应于第三唤醒信号，第三保护单元230对后备电池233的放电电力的电压进行升压并输出应急电力。应急电力的电压等于或高于参考电压，并且因此，DC电网20被第三保护二极管231从应急电力切断，同时通过第三节点N3向负载供应应急电力，第三节点N3是第三保护二极管231与第三子电力转换单元232之间的连接点。在此，供应有应急电力的负载并不限于特定类型，并且可包括充电/放电系统10中所包括的任何组件，诸如整体控制单元100。

第三保护单元230可通过与第二保护单元220的交互来有效地保护充电/放电系统10。具体而言，在AC电力网络1中发生断电时，在整体控制单元使用来自第三保护单元230的应急电力重新启动的同时可以通过第二保护单元220防止DC电网20的电力中断。

第四保护单元240包括安装在连接到DC电网20的每个电力线上的断路器241。也就是说，每一个断路器241可以安装在DC电网20与主电力转换单元110、充电器/放电器121、第一保护单元210、第二保护单元220、第三保护单元230和第四保护单元240中的每一个之间。整体控制单元100监测安装有断路器241的每个电力线中的绝缘故障(例如，短路、接地故障)。整体控制单元100向检测到绝缘故障的每个电力线的断路器241传输跳闸信号，以从DC电网20断连。

图3是示例性地示出图1所示的电池充电/放电单元120的控制方法的流程图。图3的方法可以以预设时间间隔反复进行，直到多个电池B的化成过程完成为止。

参照图1至图3，在步骤S310中，整体控制单元100基于预定的化成方案将多个充电器/放电器121中的每一个分类为充电组、放电组和休止组中的任一个。

在步骤S320中，整体控制单元100基于电力系统113的检测值确定主电力转换单元110的输出电力是否大于第一阈值电力。当步骤S320的值为“否”时，执行步骤S330。当步骤S320的值为“是”时，执行步骤S340。

在步骤S330中，整体控制单元100改变化成方案，将属于休止组的至少一个充电器/放电器121分类为充电组。

在步骤S340中，整体控制单元100向属于充电组的每个充电器/放电器121输出第一控制信号，并且向属于放电组的每个充电器/放电器121输出第二控制信号。

图4是示例性地示出图1所示第一保护单元210的控制方法的流程图。图4的方法可以以预设的时间间隔反复进行，直到多个电池B的化成过程完成为止。

在步骤S410中，整体控制单元100基于电力系统113的检测值确定主电力转换单元110的输出电力是否大于第二阈值电力。当步骤S410的值为“否”时，执行步骤S420。当步骤S410的值为“是”时，执行步骤S430。

在步骤S420中，整体控制单元100向第一子电力转换单元212传输准备命令。响应于准备命令，第一子电力转换单元212进入准备状态。

在步骤S430中，整体控制单元100向第一子电力转换单元212传输第一停止命令。响应于第一停止命令，第一子电力转换单元212进入断开状态。

在步骤S440中，整体控制单元100确定第一子电力转换单元212的第一节点N1的电压是否等于或高于第一阈值电压。步骤S440可通过第一子电力转换单元212而非整体控制单元100执行。当步骤S440的值为“是”时，执行步骤S450。

在步骤S450中，整体控制单元100向第一子电力转换单元212传输第一操作命令。响应于第一操作命令，第一子电力转换单元212将DC电网20的DC电力输出到外部电力网络2。

图5是示例性地示出图1所示第二保护单元220的控制方法的流程图。图5的方法可以以预设的时间间隔反复进行，直到多个电池B的化成过程完成为止。

在步骤S510中，整体控制单元100确定超级电容器223的电压是否等于或低于第二阈值电压。当步骤S510的值为“是”时，执行步骤S520。

在步骤S520中，整体控制单元100向第二子电力转换单元222传输充电命令。响应于充电命令，第二子电力转换单元222将来自外部电力网络2的电力转换为用于超级电容器223的充电电力。

图6是示例性地示出图1所示第三保护单元230的控制方法的流程图。图6的方法可以以预设的时间间隔反复进行，直到多个电池B的化成过程完成为止。

在步骤S610中，整体控制单元100确定在AC电力网络1中是否发生断电。当步骤S610的值为“否”时，执行步骤S620。当步骤S610的值为“是”时，执行步骤S640。

在步骤S620中，整体控制单元100确定后备电池233的电压是否等于或高于参考电压。当步骤S620的值为“否”时，执行步骤S630。

在步骤S630中，整体控制单元100向第三子电力转换单元232传输充电命令。响应于充电命令，第三子电力转换单元232将来自DC电网20的DC电力转换为用于后备电池233的充电电力。

在步骤S640中，整体控制单元100向第三子电力转换单元232传输放电命令。响应于放电命令，第三子电力转换单元232将来自后备电池233的放电电力转换为应急电力。

上述本公开的实施例不仅通过设备和方法来实现，还可通过执行与本公开的实施例的配置相对应的功能的程序或者记录程序的记录介质来实现，并且，本领域技术人员可通过上述实施例的公开容易地实现这些实施方式。

虽然以上已经关于有限数量的实施例和附图描述了本公开，但是本公开并不限于此，并且对于本领域技术人员而言，显而易见的是，可以在本公开的技术方案和所附权利要求的等同范围内对其进行各种修改和变化。

此外，因为本领域技术人员可以在不脱离本公开技术方案的情况下对上述本公开进行各种替换、修改和变化，所以本公开不受上述实施例和附图限制，并且可以选择性地组合一部分或全部实施例，以允许各种修改。

[附图标记的描述]

1：AC电力网络

2：外部电力网络

10：充电/放电系统

20：DC电网

100：整体控制单元

110：主电力转换单元

113：电力系统

120：电池充电/放电单元

121：充电器/放电器

210：第一保护单元

211：第一保护二极管

212：第一子电力转换单元

220：第二保护单元

221：第二保护二极管

222：第二子电力转换单元

223：超级电容器

230：第三保护单元

231：第三保护二极管

232：第三子电力转换单元

233：后备电池

240：第四保护单元

241：断路器

Claims (11)

1.一种用于电池化成的基于直流(DC)配电的充电/放电系统，包括：

主电力转换单元，所述主电力转换单元被配置为将来自交流(AC)电力网络的AC电力转换为具有参考电压的DC电力，并将所述DC电力输出到DC电网；

电力系统，所述电力系统被配置为检测所述主电力转换单元的输出电力；

充电/放电单元，所述充电/放电单元按照一对一的关系提供给多个电池，且包括电耦合到所述DC电网的多个充电器/放电器；以及

整体控制单元，所述整体控制单元被配置为：当所述主电力转换单元的输出电力大于第一阈值电力时，基于预定的化成方案，选择性地将命令充电事件的第一控制信号或命令放电事件的第二控制信号传输给每个充电器/放电器，

其中，每个充电器/放电器被配置为：

响应于所述第一控制信号，将所述DC电网的DC电力转换为充电电力并对所述电池进行充电，

响应于所述第二控制信号，将来自所述电池的放电电力转换为DC电力并将所述DC电力输出到所述DC电网，以及

当未收到所述第一控制信号和所述第二控制信号时，停止对所述电池的充电和放电。

2.根据权利要求1所述的用于电池化成的基于DC配电的充电/放电系统，其中，所述整体控制单元被配置为：当所述主电力转换单元的输出电力等于或小于所述第一阈值电力时，改变所述化成方案，以将所述第一控制信号传输给休止状态下的至少一个充电器/放电器。

3.根据权利要求2所述的用于电池化成的基于DC配电的充电/放电系统，进一步包括：

第一保护单元，所述第一保护单元电耦合在所述DC电网与外部电力网络之间，并且被配置为防止所述DC电网的电压升高。

4.根据权利要求3所述的用于电池化成的基于DC配电的充电/放电系统，其中，所述整体控制单元被配置为：当所述主电力转换单元的输出电力等于或小于比所述第一阈值电力小的第二阈值电力时，将准备命令传输给所述第一保护单元，以及

所述第一保护单元被配置为：响应于所述准备命令，选择性地形成从所述DC电网到所述外部电力网络的电流路径。

5.根据权利要求4所述的用于电池化成的基于DC配电的充电/放电系统，其中，所述第一保护单元包括第一保护二极管和第一子电力转换单元，

其中，所述第一保护二极管通过所述DC电网与所述外部电力网络之间的第一节点串联连接所述第一子电力转换单元，以提供从所述DC电网到所述第一子电力转换单元的电流路径，以及

所述第一子电力转换单元被配置为：在响应于所述准备命令从断开状态被改变为准备状态之后的操作期间，当所述第一节点的电压等于或高于比所述参考电压高的第一阈值电压时，将所述DC电网的DC电力输出到所述外部电力网络。

6.根据权利要求1所述的用于电池化成的基于DC配电的充电/放电系统，进一步包括：

第二保护单元，所述第二保护单元电耦合在所述DC电网与外部电力网络之间，并且被配置为防止所述DC电网的电压下降。

7.根据权利要求6所述的用于电池化成的基于DC配电的充电/放电系统，其中，所述第二保护单元包括：

超级电容器；

第二子电力转换单元，所述第二子电力转换单元电耦合在所述超级电容器与所述外部电力网络之间，并且被配置为选择性地使用来自所述外部电力网络的电力对所述超级电容器进行充电；以及

第二保护二极管，所述第二保护二极管用于提供从所述超级电容器到所述DC电网的电流路径。

8.根据权利要求7所述的用于电池化成的基于DC配电的充电/放电系统，其中，所述整体控制单元被配置为：当第二节点的电压等于或低于比所述参考电压低的第二阈值电压时，将充电命令传输给所述第二子电力转换单元，所述第二节点是所述超级电容器与所述第二保护二极管之间的连接点，以及

所述第二子电力转换单元被配置为响应于所述充电命令对所述超级电容器充电。

9.根据权利要求1所述的用于电池化成的基于DC配电的充电/放电系统，进一步包括：

第三保护单元，所述第三保护单元电耦合到所述DC电网和所述整体控制单元，并且被配置为在所述AC电力网络中发生断电时向所述整体控制单元输出具有所述参考电压的应急电力。

10.根据权利要求9所述的用于电池化成的基于DC配电的充电/放电系统，其中，所述第三保护单元包括：

后备电池；

第三子电力转换单元，所述第三子电力转换单元电耦合在所述DC电网与所述后备电池之间；以及

第三保护二极管，所述第三保护二极管用于提供从所述DC电网到所述第三子电力转换单元的电流路径，以及

所述第三子电力转换单元被配置为：

当所述AC电力网络处于正常状况时，选择性地使用通过所述第三保护二极管供应的所述DC电网的电力对所述后备电池进行充电，以及

选择性地将所述后备电池的放电电力转换为所述应急电力。

11.根据权利要求1所述的用于电池化成的基于DC配电的充电/放电系统，进一步包括：

第四保护单元，所述第四保护单元安装在将所述DC电网连接到每个充电器/放电器的电力线上，

其中，所述整体控制单元被配置为在所述电力线中检测到绝缘故障时向所述第四保护单元传输跳闸信号。

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