CN115065091B - 一种便携式的发电储能控制装置和控制方法 - Google Patents

一种便携式的发电储能控制装置和控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种便携式的发电储能控制装置和控制方法,该控制装置包括:能源转换装置,用于将可发电能源转化为第一电能,并将其输出;储能充电装置,用于接收能源转换装置输出的第一电能,在增大第一电能以将其转化为高密度的第二电能后存储,并以第三电能输出;逆变转换应用装置,用于接收并应用储能充电装置输出的第三电能;智能控制系统,根据能源转化装置、储能充电装置及逆变转换应用装置采集的数据信息及配置的控制函数生成相应的控制指令。通过高密度的储能充电装置和小内阻的逆变转换应用装置可实现体积小、重量轻,同时密度大的储能电池功率可提供超强的功率并能维持超长时间,且具有自适应匹配的负载能力、可自由组网可变并网。

Description

一种便携式的发电储能控制装置和控制方法
技术领域
本发明涉及一种便携式的发电储能控制装置和控制方法。
背景技术
目前,在常规的发电储能控制装置中,能源转换单元的输出功率通常只有1KW功率,该输出功率对于需要在短时驱动绝大部分高能量的常用设备比较困难,而目前也尚未有相关技术解决该问题。
发明内容
有鉴于此,本发明提供一种可以解决以上问题的便携式的发电储能控制装置和控制方法。
本发明的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然,或部分地通过本发明的实践而习得。
第一方面,本发明提供了一种便携式的发电储能控制装置,该控制装置包括:
能源转换装置,用于将可发电能源转化为第一电能,并将其输出;
储能充电装置,用于接收所述能源转换装置输出的第一电能,在增大所述第一电能以将其转化为高密度的第二电能后存储,并以第三电能输出;
逆变转换应用装置,用于接收并应用所述储能充电装置输出的第三电能;
智能控制系统,根据所述能源转换装置、所述储能充电装置及所述逆变转换应用装置采集的数据信息及配置的控制函数生成相应的控制指令。
本发明优选实施例中,所述能源转换装置包括:
生电装置,用于将可发电能源转化为稳定的第一电能;
整流控制单元,用于接收所述生电装置输出的交流的第一电能,将其转化为直流并输出;
能源控制模块,用于向所述智能控制系统传输采集的所述生电装置和整流控制单元的数据信号,并根据所述智能控制系统据此生成并传输的相应控制指令控制所述生电装置和所述整流控制单元。
本发明优选实施例中,所述能源转换装置为油类能源转换装置时,所述生电装置包括:
油类发电机装置,将油类能源转化为机械能,将所述机械能转化为交流的所述第一电能并输出;
油类发动机装置,与所述油类发电机装置装配,在接收到所述智能控制系统传输的启动控制指令时,启动油类发电机装置运动;并在所述油类发电机启动并达到稳定工作状态后自动断开与所述油类发电机装置的连接;
所述整流控制单元对应为第一整流控制单元,其用于接收所述油类发电机装置输出的交流的第一电能,将其转化为直流并输出;
所述能源控制模块对应为第一能源控制模块,用于向所述智能控制系统传输采集的所述油类发动机装置的发动机温度检测信号和所述油类发电机装置的油量检测信号、发电机温度检测信号、转速检测信号以及所述第一整流控制单元的电压电流检测信号,并根据所述智能控制系统生成的相应控制指令控制所述油类发电机装置、所述油类发动机装置及所述整流控制单元的工作;
所述智能控制系统根据接收的所述发动机温度检测信号生成并向所述能源控制模块传输控制所述油类发动机装置的工作温度始终处于预设的第一温度阈值区间的第一温度控制指令;根据接收的所述油量检测信号生成并向所述能源控制模块传输控制所述油类发动机装置的油门大小的开度控制指令,根据接收的所述发电机温度检测信号生成并向所述能源控制模块传输控制所述油类发电机装置的工作温度始终处于预设的第二温度阈值区间的第二温度控制指令;根据接收的所述转速检测信号生成并向所述能源控制模块传输控制所述油类发电机将所述机械能转化为稳定的第一电能输出的转速控制指令;根据所述第一整流控制单元的电压电流检测信号生成并向所述能源控制模块传输控制电流和电压均处于预设的第一保护阈值区间的第一电压电流控制指令。
本发明优选实施例中,所述智能控制系统根据输入端操作生成并向所述能源控制模块传输控制所述油类发动机启动的发动机启动控制指令,在判断所述油类发电机装置启动并达到稳定工作状态后向所述能源控制模块生成并传输控制所述油类发动机停止工作的停止控制指令,控制所述油类发动机与所述油类发电机断开;在所述油类发动机装置优选为汽油机时,油类发电机装置为无刷发电机本体,所述第一能源控制模块对应为无刷电机控制单元,所述无刷电机控制单元根据所述智能控制系统发送的启动控制指令控制所述汽油机带动所述无刷电机本体运动,并在带动所述无刷电机本体运动后自动断开与所述无汽油机的连接。
本发明优选实施例中,所述能源转换装置为清洁类能源转换装置时,所述生电装置包括:
清洁类发电装置,用于将清洁能源转化为交流的所述第一电能并输出;
所述整流控制单元对应为第二整流控制单元,用于接收所述清洁类发电装置输出的所述第一电能,将其转化为直流并输出;
所述能源控制模块对应为清洁类能源控制模块,用于向所述智能控制系统传输采集的所述清洁能源的浓度检测信号、温度检测信号、压力检测信号及所述第二整流控制单元的电压电流检测信号,并根据所述智能控制系统发送的相应控制指令控制所述清洁类发电装置和所述第二整流控制单元;
所述智能控制系统根据接收的所述清洁能源的浓度检测信号、温度检测信号、压力检测信号生成并向所述能源控制模块传输控制清洁能源处于安全状态的回路管路控制指令,根据接收的所述清洁类发电装置输出的电压电流检测信号生成控制电压和电流处于预设的第二保护阈值区间的第二电压电流控制指令。
本发明优选实施例中,所述生电装置还包括生成第一电能并向所述储能充电装置输出的市电充电模块和太阳能充电模块中的至少一种。
本发明优选实施例中,所述储能充电装置包括:
接收装置,用于接收每一所述能源转换装置输出的所述第一电能;
储能控制装置,根据所述智能控制系统发送的控制指令将所述接收装置接收的所述第一电能控制在输出功率效率最高点的阈值区间以将其增大,形成高密度的第二电能;
高密度储能装置,用于存储所述储能控制装置形成的高密度的所述第二电能,并将其以第三电能输出应用。
本发明优选实施例中,所述高密度储能装置为高密度储能电池组,所述储能控制装置为BMS控制装置。
本发明优选实施例中,所述储能控制装置包括:
高密度电能控制模块,用于根据所述智能控制系统中预配置的控制函数和恒定输出的第一电能的输出功率生成的高密度电能转换指令将恒定输出的第一电能的输出功率增大至几倍~几十倍,以形成高密度的第二电能;
电路保护模块,用于向所述智能控制系统传输采集的所述高密度储能装置的每一回路的电压检测信号、电流检测信号、温度检测信号和总回路的电压检测信号、电流检测信号、温度检测信号,并根据所述智能控制系统传输的相应控制指令控制每一回路和总回路处于正常工作的状态;
其中,所述智能控制系统根据所述电路保护模块传输的每一回路的电压检测信号、电流检测信号、温度检测信号对应生成控制该回路的电压电流均处于某一恒定值或某一恒定区间的单回路保护控制指令,根据接收的所述总回路的电压检测信号、电流检测信号生成控制该总回路的电压电流均处于某一恒定值或某一恒定区间的总回路保护控制指令,根据接收的每一回路的温度检测信号生成控制该单回路的工作温度处于预设的第三温度阈值区间的第三温度控制指令,根据接收的总回路的温度检测信号生成控制总回路的工作温度处于预设的第四温度阈值区间的第四温度控制指令。
本发明优选实施例中,所述储能控制装置还包括:
恒压恒流电路,设于所述接收装置的输出端与所述高密度储能装置的输入端之间,用于将第一电能以恒定的电流电压向所述高密度储能装置输出。
本发明优选实施例中,所述逆变转换应用装置包括:
并网组网装置,用于将所述高密度储能装置输出的第三电能转化为可进行逆变组网的交流电或可进行直接组网的直流电;
转换控制模块,用于向所述智能控制系统传输采集的电压、电流和温度检测信号,并根据所述智能控制系统生成并传输的相应控制指令将所述第三电能转化为可组网并网的交流电和/或直流电;
自适应应用模块,用于接收转化的交流电和/或直流电,并根据所述智能控制系统传输的第一应用控制指令将转化的交流电形成三相电系统进行输出应用;和/或,
根据所述智能控制系统传输的第二应用控制指令将转化的直流电在自动检测并自适应匹配相应的负载充接口进行输出应用。
本发明优选实施例中,在所述并网组网装置将所述高密度储能装置输出的第三电能转化为可进行逆变组网的交流电时,所述并网组网装置包括直流转交流的逆变桥输出电路,对应的所述转换控制模块包括:
逆变桥驱动电路,用于根据驱动信号驱动与之电联的所述逆变桥输出电路,以将所述第三电能转化为可进行逆变组网的交流电;
并网组网控制电路,根据所述智能控制系统传输的逆变控制指令选择对应的控制电路并生成对应的驱动控制信号,将所述驱动信号向对应的所述逆变桥驱动电路传输;
其中,所述智能控制系统对接收的逆变桥输出电路输出的电压检测信号、电流检测信号和温度检测信号进行分析并生成逆变控制指令后,向所述并网组网控制电路传输。
本发明优选实施例中,所述并网组网装置还包括与所述逆变桥输出电路的输出端连接的正谐波滤波回路,所述逆变桥输出电路输出的转化的交流电经所述正谐波滤波回路滤波后输出。
本发明优选实施例中,所述电路保护模块为设于所述高密度储能装置的输出端与所述逆变桥输出电路的输入端之间的保护回路。
第二方面,本发明实施例还提供了一种便携式的发电储能控制方法,包括以上所述的便携式的发电储能控制装置,该所述控制方法包括:
将可发电能源转化为第一电能并输出;
接收每一所述第一电能,将其增大以转化为高密度的第二电能后存储,并以第三电能输出;
接收所述第三电能并进行适应性适用。
本发明优选实施例中,将所述第一电能增大以转化为高密度的第二电能并输出的方法,包括:
接收稳定输出的所述第一电能;
将所述第一电能的输出功率控制至输出功率效率最高点的阈值区间以将其增大,形成稳定输出的第四电能。
本发明优选实施例中,所述第二电能的输出功率为所述第一电能的输出功率的几倍至几十倍。
本发明优选实施例中,在将所述第一电能增大形成高密度的第二电能前通过对接收的每一所述第一电能进行恒压恒流控制,使得每一所述第一电能的电压电流恒定输出。
本发明优选实施例中,将所述第三电能进行适应性适用的方法,包括:
接收所述第三电能;
将第三电能转化为可进行直接组网的直流电或转化为可进行逆变组网的交流电;
接收转化的交流电和/或直流电,并将转化的交流电输出到电网进行逆变并网或任选三个转化的交流电以形成三相电系统进行应用;和/或,
将转化的直流电通过自动检测并自适应匹配相应的负载充接口进行应用。
本发明实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果:
1.利用高倍率、高密度储能充电装置,使得逆变转换应用装置中的逆变回路的内阻很低,而整个电源单元的内阻小可以短时间输出大功率,从而可以实现短时驱动绝大部分的常用设备,另一方面利用该特性可以实现小体积、大功率的短时负载驱动能力;
2.利用智能控制系统对能源转换、高密度的储能充电及逆变转换应用的整体系统进行管控,使能源转换电能始终工作在最高效率点区间范围,以最大限度地利用能源,提高了能源转化效率;
3.本设计将能源转换到高密度储能充电,储能充电的储能电量和对应输出功率的参数大配置有一对应相关的函数关系式,即配额定功率,以配置短时输出功率能力及时间、最大输出功率和维持时间等;
4.在不同电源的负载下,通过智能控制系统及相关控制模块单元进行整体系统化管理控制,可以达到最高效率的间歇工作,提高便携式的发电储能控制装置的整体效率和使用寿命;如在电源小功率负载使用时,如果储能充电装置有大于最低下限的储能能力时,智能控制系统便不再需要启动能源转换装置工作,以避免长时间启动能转换单元影响转换效率和其使用寿命;
5.本设计在将高密度的第二电能存储后以第三电能输出后能快速并网使用,同时增大输出功率,可以直接将输出接到独立电网或是市电,增大电网的供电能力降低电网的供电内阻,改善电网质量;也可以是将单台或将多台设备一起并网应用;
6.本发明设计通过3台以上以快速组成3相电源系统,可以方便为所需的匹配负载提供电源;
7.具有自适应检测匹配负载的能力,可满足不同的用户使用需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的便携式的发电储能控制装置的结构框图;
图2为图1中便携式的发电储能控制装置能源转换装置的一具体实施例的结构示意图;
图3为图2中能源转换电能单元的一具体实施例的结构示意图;
图4为图2中能源转换电能单元的另一具体实施例的结构示意图;
图5为图2中储能充电单元、储能单元的一具体实施例的结构示意图;
图6为图2中逆变转换、组网并网的结构示意图;
图7为本发明提供的便携式的发电储能控制方法的一实施例的原理框图;
图8为图7中将第一电能增大以转化为高密度的第二电能并输出的方法的一实施例的原理框图;
图9为图7中将第三电能进行适应性适用的方法的一实施例的原理框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合具体实施例及相应的附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明中的各个实施例均采用递进的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其,对于系统实施例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述的比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
但本案人员在研究过程中发现:通过将功率段时间的输出功率做大到第一程度(比如几倍、几十倍(以达到5Kw~20Kw)、甚至更大)时,很多设备和负载特性都是短时功率波动很大,而实际使用也就几分钟到几十分钟,这个特性可以短时驱动绝大部分的常用设备,利用好这个特性,可以做到小体积,大功率短时负载驱动能力。根据以上内容,如图1和图2所示,本发明实施例提供了一种便携式的发电储能控制装置,该控制装置包括:
能源转换装置,用于将可发电能源转化为第一电能,并将其输出;
储能充电装置,用于接收能源转换装置输出的第一电能,在增大第一电能以将其转化为高密度的第二电能后存储,并以第三电能输出;
逆变转换应用装置,用于接收并应用储能充电装置输出的第三电能;
智能控制系统,根据能源转换装置、储能充电装置及逆变转换应用装置采集的数据信息及配置的控制函数生成相应的控制指令。
本发明实施例通过利用高倍率、高密度的储能充电装置和小内阻的逆变转换应用装置以短时间输出大功率,既可以实现体积小、重量轻的设计;也可实现储能电池功率密度大,以提供超强的大功率和超长的维持时间;同时具有自适应匹配的负载能力、自由组网和可变并网等优点。
再次参考图1,在本发明提供的一实施例中,能源转换装置包括:
生电装置,用于将可发电能源转化为稳定的第一电能;
整流控制单元,用于接收生电装置输出的交流的第一电能,在将其转化为直流并输出;
能源控制模块,用于向所述智能控制系统传输采集的所述生电装置和整流控制单元的数据信号,并根据所述智能控制系统据此生成并传输相应控制指令控制所述生电装置将可发电能源转化为第一电能,控制整流控制单元输出的电压电流处于正常工作状态。
由图2可知:在该便携式的发电储能控制装置中,智能控制系统是整个系统的主处理中心单元,负责协作能源转换装置、储能充电装置、逆变转换应用装置(逆变转换、并网和组装控制);其中能源转换装置把油类或者自然界的清洁能源高效率地转换为电能,并将其增大后储存在储能充电装置中,为其应用过程中的逆变转换、并网和组网控制提供直流的电能,以通过逆变转换、并网和组网控制,一方面可以直接提供用户直接使用,另一方面可以进行组网形成交流或者并入电网进行应用。
如图3所示,本发明提供的一实施例中,能源转换装置为油类能源转换装置时,生电装置包括油类发动机装置和油类发电机装置,其中,油类发电机装置,将油类能源转化为机械能,将机械能转化为交流的第一电能并输出;
油类发动机装置,与油类发电机装置装配,在接收到智能控制系统传输的启动控制指令时,启动油类发电机装置运动;并在油类发电机启动并达到稳定工作状态后自动断开与油类发电机装置的连接;
整流控制单元对应为第一整流控制单元,其用于接收油类发电机装置输出的交流的第一电能,将其转化为直流并输出;
能源控制模块对应为第一能源控制模块,用于向智能控制系统传输采集的油类发动机装置的发动机温度检测信号和油类发电机装置的油量检测信号、发电机温度检测信号、转速检测信号以及第一整流控制单元的电压电流检测信号,并根据智能控制系统生成的相应控制指令控制油类发电机装置、油类发动机装置及整流控制单元的工作;
进一步地,智能控制系统根据接收的发动机温度检测信号生成并向能源控制模块传输控制油类发动机装置的工作温度始终处于预设的第一温度阈值区间的第一温度控制指令,以将油类发动机装置的工作温度处于合理区间,对油类发动机装置起到保护的作用。
智能控制系统根据接收的油量检测信号生成并向能源控制模块传输控制油类发动机装置的油门大小的开度控制指令,以根据转化的第一电能将油量控制在合理范围内,保证第一电能的有效输出。
智能控制系统根据接收的发电机温度检测信号生成并向能源控制模块传输控制油类发电机装置的工作温度始终处于预设的第二温度阈值区间的第二温度控制指令,以将油类发电机装置的工作温度控制在合理范围内,避免油类发电机装置的工作温度过高或高低。
智能控制系统根据接收的转速检测信号生成并向能源控制模块传输控制油类发电机将机械能转化为稳定的第一电能的转速控制指令,以控制第一电能以稳定的输出功率输出。
智能控制系统根据第一整流控制单元的电压电流检测信号生成并向能源控制模块传输控制电流和电压均处于预设的第一保护阈值区间的第一电压电流控制指令,以保证第一整流单元的电压电流不会产生过压过流的情况,起到保护的作用。
在该具体实施例中,油类(能源)发动机装置包括但不限于:柴油机、汽油机、煤油机、燃气机等目前主要市场化的油类;且该油类(能源)发动机装置可通过在市场上购买并加以利用。
在本发明提供的该实施例中,智能控制系统根据输入端操作生成并向能源控制模块传输控制带动油类发动机启动的发动机启动控制指令,在判断油类发电机装置启动并达到稳定工作状态后向能源控制模块生成并传输控制油类发动机停止工作的停止控制指令,控制油类发动机与油类发电机断开。
进一步地,油类发动机装置优选为汽油机时,油类发电机装置为无刷发电机本体,而第一能源控制模块对应为无刷电机控制单元,该无刷电机控制单元根据智能控制系统发送的启动控制指令控制汽油机带动无刷发电机本体运动,并在汽油机带动无刷发电机本体运动后,无刷电机本体与无刷电机控制单元的三相接口自动断开,以防止出现磁饱和烧坏电机、控制板等设备,且当无刷电机本体带起来并稳定运行后,会把能源源源不断的转换为电能,并通过整流控制单元转换为更加稳定的直流给高密度储能充电装置-高密度锂电池进行实时充电。在该优选实施例中,无刷发电机本体及无刷电机控制单元主要起到发电的作用。
在该优选实施例中,控制油类发动机装置的第一能源控制模块和智能控制系统进行一体化结构设计,以能够使体积做到最小、重量做到最轻,且便于便携式移动而提高其应用范围。
如图4所示,本发明的另一实施例中,能源转换装置为清洁类能源转换装置时,生电换装置包括清洁类发电装置,其中清洁类发电装置用于将清洁能源转化为交流的第一电能并输出。
在该具体实施例中,整流控制单元对应为第二整流控制单元,用于接收清洁类发电装置输出的第一电能,将其转化为直流并输出;
能源控制模块对应为清洁类能源控制模块,用于向智能控制系统传输采集的清洁能源的浓度检测信号、温度检测信号、压力检测信号及第二整流控制单元的电压电流检测信号,并根据智能控制系统发送的相应控制指令进行相应控制。
进一步地,在该具体实施例中,智能控制系统根据接收的清洁能源的浓度检测信号、温度检测信号、压力检测信号生成并向能源控制模块传输控制清洁能源处于安全状态的回路管路控制指令,根据接收的清洁类发电装置输出的电压电流检测信号生成控制电流和电压均处于预设的第二保护阈值区间的第二电压电流控制指令。上述内容中控制清洁能源处于安全状态主要是指保持清洁能源存储的安全。
在该具体实施例中,清洁能源优选为氢燃料电池等无污染的清洁类能源。与之对应的,通过采集清洁类发电装置的温度、电压、电流,以及清洁能源的浓度、压力等检测信号,经第二能源控制模块传输给智能控制系统进行分析判断后,把清洁能源高效、安全地转换为第一电能,在进一步通过第二整流控制单元将该第一电能转换为更加稳定的直流输出给高密度锂电池以进行实时充电,保证清洁类能源转换装置工作过程中的稳定性和安全性。在该具体实施例中,生电装置还包括生成第一电能并向储能充电装置输出的市电充电模块和太阳能充电模块中的至少一种,可以理解生电装置还包括其他能源生电装置,具体在此不做限制。
本发明提供的实施例中,很多设备和负载特性都是短时功率波动很大,但在实际使用过程中也就几分钟到几十分钟的短时负载驱动,据此提供一能将能源转换的电能增大以形成对高密度储能装置进行实时充电并经其对外负载驱动的储能充电装置,如图1和图5所示,该储能充电装置包括:
接收装置,用于接收每一能源转换装置输出的第一电能;
储能控制装置,根据智能控制系统发送的控制指令将接收装置接收的第一电能控制在输出功率效率最高点的阈值区间以将其增大,形成高密度的第二电能;
高密度储能装置,用于存储储能控制装置形成的高密度的第二电能,并将其以第三电能输出应用。
该储能充电装置在整个便携式的发电储能控制装置中起到桥梁的作用,在将接收的第一电能进行恒流恒压控制后再通过将其控制在输出功率效率最高点的阈值区间,以形成高密度的第二电能,输出给高密度储能装置-高密度锂电池组进行实时充电,并进一步经高密度锂电池组对外输出应用。优选地,若能源转换单元只有1KW功率时,但通过储能充电装置短时间输出功率可以增大到几倍、几十倍的输出功率(比如5Kw~20Kw甚至更大)。
如图5所示,为了确保高密度锂电池进行有效地充放电,在该具体实施例中,储能控制装置包括:
高密度电能控制模块,用于根据智能控制系统中预配置的控制函数和恒定输出的第一电能的输出功率生成的高密度电能转换指令将恒定输出的第一电能的输出功率增大至几倍~几十倍,以形成高密度的第二电能。
电路保护模块,用于向智能控制系统传输采集的高密度储能装置的每一回路的电压检测信号、电流检测信号、温度检测信号和总回路的电压检测信号、电流检测信号、温度检测信号,并根据智能控制系统传输的相应控制指令控制每一回路和总回路处于正常工作的状态;
其中,智能控制系统根据电路保护模块传输的每一回路的电压检测信号、电流检测信号、温度检测信号对应生成控制该回路的电压电流均处于某一恒定值或某一恒定区间的单回路保护控制指令,以对每一回路进行电压电流控制,避免每一回路出现过压或过流的情况(也包括过压和过流的情况),对每一(单)回路均能起到保护的作用;根据接收的总回路的电压检测信号、电流检测信号生成控制该总回路的电压电流均处于某一恒定值或某一恒定区间的总回路保护控制指令,以对总回路进行电压电流控制,避免总回路出现过压或过流的情况(也包括过压和过流的情况),对总回路起到保护的作用;根据接收的每一回路的温度检测信号生成控制该单回路的工作温度处于预设的第三温度阈值区间的第三温度控制指令,以控制每一回路的工作温度处于合理的温度范围内,避免出现温度过高或过低的情况;根据接收的总回路的温度检测信号生成控制总回路的工作温度处于预设的第四温度阈值区间的第四温度控制指令,以控制总回路的工作温度处于合理的温度范围内,避免出现温度过高或过低的情况。
进一步地,再次参考图5,储能控制装置还可包括:
恒压恒流电路,设于接收装置的输出端与高密度储能装置的输入端之间,用于将第一电能以恒定的电流电压向高密度储能装置输出。可以理解,该恒压恒流电路为优选方案,也即在第一电能输出之前对恒压恒流进行控制后即可确保输出的第一电能为合理范围内的恒定(稳定)状态,则可不再通过该恒压恒流电路对电压电流进行稳定控制。
本发明实施例通过设计恒压恒流控制模块、高密度电能控制模块和电路保护模块以在充电时将对高密度电池充电的电压电流均以设定在效率最高点的某一固定值或某一固定区间的稳定输出,一方面既使得能源转电能的效率最高,另一方面对高密度电池的寿命起到延迟作用。
即本发明通过对高密度锂电池充电时进行电压、电流及温度数据的采集检测及分析判断,实时对相关电路进行控制,以防出现电流、电压和温度出现过高或者低压等不利于高密度锂电池工作的现象。
本发明优选实施例中,高密度储能装置为高密度储能电池组,储能控制装置为BMS(Battery Management System,电池管理系统)控制装置实现以高密度的第二电能对高密度储能电池组的充电,并根据不同的情况对各电能的输出进行统筹控制。本发明实施例通过采用高密度电池组,可以提供超强以及超长的持续供电能力,且通过BMS(BatteryManagement System,电池管理系统)控制装置以能够根据不同的负载进行自动检测以进行相应的自适应匹配,具有自适应负载应用的能力。优选地,高密度电池组为高密度锂电池组。
如图1和图6所示,本发明实施例中储能充电装置的输出电能的应用主要包括直流到交流的逆变组网以及直流到直流的组网控制模块,据此逆变转换应用装置包括:
并网组网装置,用于将高密度储能装置输出的第三电能转化为可进行逆变组网的交流电或可进行直接组网的直流电;
转换控制模块,用于向智能控制系统传输采集的电压、电流和/或温度检测信号,并根据智能控制系统生成并传输的相应控制指令将第三电能转化为可组网并网的交流电和/或直流电;
自适应应用模块,用于接收转化的交流电和/或直流电,并根据智能控制系统传输的第一应用控制指令将转化的交流电(任选三台)以形成三相电系统进行输出应用;和/或,
根据智能控制系统传输的第二应用控制指令将转化的直流电在自动检测并自适应匹配相应的负载充接口进行输出应用。
也即在该具体实施例中,对第三电能的应用可根据需要进行选择(一种或多种),且包括但不限于以上描述的相关方面。
在本发明的该具体实施例中,对并网组网装置转化的交流电或直流电进行应用主要包括:该储能充电装置中逆变并网可以根据用户需求把电量输出到电网,一方面交流输出的标准满足220V/50hz、110V/60hz等不同国家的标准,另一方面也可将3台组成三相电系统,使得并网简单且易于操作。
在该具体实施例中,该储能充电装置中的组网控制既具有常用的USB充电接口;也具有12V/24V/36V的常用规格电压接口;还具有自适应匹配负载的能力,比如可对锂电工具、园林工具的锂电池进行自适应匹配后对其充电;更进一步地,本发明设计还可根据特殊用户匹配相应的对外充接口,对该外充接口的具体结构包括目前已有的常规充接结构。
本发明优选实施例中,在并网组网装置将高密度储能装置输出的第三电能转化为可进行逆变组网的交流电时,并网组网装置包括直流转交流的逆变桥输出电路,则对应的转换控制模块包括:
逆变桥驱动电路,用于根据驱动信号驱动与之电联的逆变桥输出电路,以将第三电能转化为可进行逆变组网的交流电;
并网组网控制电路,根据智能控制系统传输的逆变控制指令选择对应的控制电路并生成对应的驱动控制信号,将驱动信号向对应的逆变桥驱动电路传输;
其中,智能控制系统对接收的逆变桥输出电路输出的电压检测信号、电流检测信号和温度检测信号进行分析并生成逆变控制指令后,向并网组网控制电路传输。
本发明优选实施例中,并网组网装置还包括与逆变桥输出电路的输出端连接的正谐波滤波回路,逆变桥输出电路输出的转化的交流电经正谐波滤波回路滤波后输出,以解决电压电流畸变的问题。优选实施例中,电路保护模块包括设于高密度储能装置的输出端与逆变桥输出电路的输入端之间的保护回路。
本发明提供的控制系统首先要进行能量的转换-将能源转换为电能,再将转化的稳定的电能增大以形成高密度的电能存储在高密度锂电池单元,供高密度锂电池能够持续时间长、高能量的输出,一方面高密度电池可以采用DC/DC以及自适应控制算法直接自动匹配各种用户所需的各种直流电源,另一方面也可以组网形成交流电,并入电网以供需要交流使用的用户使用。
如图7所示,本发明实施例还提供了一种便携式的发电储能控制方法,其包括以上所述的便携式的发电储能控制装置,该控制方法包括:
S1:将可发电能源转化为第一电能并输出;
S2:接收每一第一电能,将其增大以转化为高密度的第二电能后存储,并以第三电能输出;
S3:接收第三电能并进行适应性适用。
如图8所示,步骤S2:将第一电能增大以转化为高密度的第二电能并输出的方法,包括:
S21:接收第一电能;
S22:将所述第一电能的输出功率控制至输出功率效率最高点的阈值区间以将其增大,以形成高密度的第二电能。
在该具体实施例中,步骤S22中第二电能的输出功率为所述第一电能的输出功率的几倍至几十倍。
更进一步地,在该具体实施例中,在第一电能增大形成高密度的第二电能前还可将通过对接收的每一所述第一电能进行恒压恒流控制,使得接收的每一第一电能的电压电流恒定输出,以确保每一第一电能的电压电流均处于合理区间,保证第一电能的输出功率处于稳定且适合进行增大以形成高密度的第二电能的工作状态。
如图9所示,步骤S3:将第三电能进行适应性适用的方法,包括:
S31:接收第三电能;
S32:将第三电能转化为可进行直接组网的直流电或转化为可进行逆变组网的交流电;
S33:接收转化的交流电和/或直流电,并将转化的交流电形成三相电系统进行应用;和/或,
将转化的直流电通过自动检测并自适应匹配相应的负载充接口进行应用。
本发明实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果:
1.利用高倍率、高密度储能充电装置,使得逆变转换应用装置中的逆变回路的内阻很低,同时整个电源单元的内阻小可以短时间输出大功率,从而可以实现短时驱动绝大部分的常用设备,且利用该特性可以做到小体积、大功率的短时负载驱动能力;
2.利用智能控制系统对能源转换、高密度的储能充电及逆变转换应用的整体系统进行管控,使能源转换电能始终工作在最高效率点区间范围,以最大限度地利用能源,提高了能源转化效率;
3.本设计将能源转换到高密度储能充电,储能充电的储能电量和对应输出功率的参数大配置有一对应相关的函数关系式,即配额定功率,以配置短时输出功率能力及时间、最大输出功率和维持时间等;
4.在不同电源的负载下,通过智能控制系统及相关控制模块单元进行整体系统化管理控制,可以达到最高效率的间歇工作,提高便携式的发电储能控制装置的整体效率和使用寿命;如在电源小功率负载使用时,如果储能充电装置有大于最低下限的储能能力时,智能控制系统便不再需要启动能源转换装置工作,以避免长时间启动能转换单元影响转换效率和其使用寿命;
5.本设计在将高密度的第二电能存储后以第三电能输出后能快速并网使用,同时增大输出功率,可以直接将输出接到独立电网或是市电,增大电网的供电能力降低电网的供电内阻,改善电网质量;也可以是将单台或将多台设备一起并网应用;
6.本发明设计通过3台以上以快速组成3相电源系统,可以方便为所需的匹配负载提供电源;
7.具有自适应检测匹配负载的能力,可满足不同的用户使用需求。
以上所述仅为本发明的实施例而已,并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (14)

1.一种便携式的发电储能控制装置,其特征在于,该控制装置包括:
能源转换装置,用于将可发电能源转化为第一电能,并将其输出;
储能充电装置,用于接收所述能源转换装置输出的第一电能,在增大所述第一电能以将其转化为高密度的第二电能后存储,并以第三电能输出;
逆变转换应用装置,用于接收并应用所述储能充电装置输出的第三电能;
智能控制系统,根据所述能源转换装置、所述储能充电装置及所述逆变转换应用装置采集的数据信息及配置的控制函数生成相应的控制指令;
所述能源转换装置包括:
生电装置,用于将可发电能源转化为稳定的第一电能;
整流控制单元,用于接收所述生电装置输出的交流的第一电能,将其转化为直流并输出;
能源控制模块,用于向所述智能控制系统传输采集的所述生电装置和整流控制单元的数据信号,并根据所述智能控制系统据此生成并传输的相应控制指令控制所述生电装置和所述整流控制单元;
在所述能源转换装置为油类能源转换装置时,所述生电装置包括:
油类发电机装置,将油类能源转化为机械能,将所述机械能转化为交流的所述第一电能并输出;
油类发动机装置,与所述油类发电机装置装配,在接收到所述智能控制系统传输的启动控制指令时,启动油类发电机装置运动;并在所述油类发电机启动并达到稳定工作状态后自动断开与所述油类发电机装置的连接;
所述整流控制单元对应为第一整流控制单元,其用于接收所述油类发电机装置输出的交流的第一电能,将其转化为直流并输出;
所述能源控制模块对应为第一能源控制模块,用于向所述智能控制系统传输采集的所述油类发动机装置的发动机温度检测信号和所述油类发电机装置的油量检测信号、发电机温度检测信号、转速检测信号以及所述第一整流控制单元的电压电流检测信号,并根据所述智能控制系统生成的相应控制指令控制所述油类发电机装置、所述油类发动机装置及所述整流控制单元的工作;
所述智能控制系统根据接收的所述发动机温度检测信号生成并向所述能源控制模块传输控制所述油类发动机装置的工作温度始终处于预设的第一温度阈值区间的第一温度控制指令;根据接收的所述油量检测信号生成并向所述能源控制模块传输控制所述油类发动机装置的油门大小的开度控制指令,根据接收的所述发电机温度检测信号生成并向所述能源控制模块传输控制所述油类发电机装置的工作温度始终处于预设的第二温度阈值区间的第二温度控制指令;根据接收的所述转速检测信号生成并向所述能源控制模块传输控制所述油类发电机将所述机械能转化为稳定的第一电能的转速控制指令;根据所述第一整流控制单元的电压电流检测信号生成并向所述能源控制模块传输控制电流和电压均处于预设的第一保护阈值区间的第一电压电流控制指令;
所述储能充电装置包括:
接收装置,用于接收每一所述能源转换装置输出的所述第一电能;
储能控制装置,根据所述智能控制系统发送的控制指令将所述接收装置接收的所述第一电能控制在输出功率效率最高点的阈值区间以将其增大,形成高密度的第二电能;
高密度储能装置,用于存储所述储能控制装置形成的高密度的所述第二电能,并将其以第三电能输出应用;
所述高密度储能装置为高密度储能电池组,所述储能控制装置为BMS控制装置;
所述储能控制装置包括:
高密度电能控制模块,用于根据所述智能控制系统中预配置的控制函数和恒定输出的第一电能的输出功率生成的高密度电能转换指令将恒定输出的第一电能的输出功率增大至几倍~几十倍,以形成高密度的第二电能;
电路保护模块,用于向所述智能控制系统传输采集的所述高密度储能装置的每一回路的电压检测信号、电流检测信号、温度检测信号和总回路的电压检测信号、电流检测信号、温度检测信号,并根据所述智能控制系统传输的相应控制指令控制每一回路和总回路处于正常工作的状态;
其中,所述智能控制系统根据所述电路保护模块传输的每一回路的电压检测信号、电流检测信号、温度检测信号对应生成控制该回路的电压电流均处于某一恒定值或某一恒定区间的单回路保护控制指令,根据接收的所述总回路的电压检测信号、电流检测信号生成控制该总回路的电压电流均处于某一恒定值或某一恒定区间的总回路保护控制指令,根据接收的每一回路的温度检测信号生成控制该单回路的工作温度处于预设的第三温度阈值区间的第三温度控制指令,根据接收的总回路的温度检测信号生成控制总回路的工作温度处于预设的第四温度阈值区间的第四温度控制指令。
2.根据权利要求1所述的便携式的发电储能控制装置,其特征在于,所述智能控制系统根据输入端操作生成并向所述能源控制模块传输控制所述油类发动机启动的发动机启动控制指令,在判断所述油类发电机装置启动并达到稳定工作状态后向所述能源控制模块生成并传输控制所述油类发动机停止工作的停止控制指令,控制所述油类发动机与所述油类发电机断开。
3.根据权利要求1所述的便携式的发电储能控制装置,其特征在于,所述能源转换装置为清洁类能源转换装置时,所述生电装置包括:
清洁类发电装置,用于将清洁能源转化为交流的所述第一电能并输出;
所述整流控制单元对应为第二整流控制单元,用于接收所述清洁类发电装置输出的所述第一电能,将其转化为直流并输出;
所述能源控制模块对应为清洁类能源控制模块,用于向所述智能控制系统传输采集的所述清洁能源的浓度检测信号、温度检测信号、压力检测信号及所述第二整流控制单元的电压电流检测信号,并根据所述智能控制系统发送的相应控制指令进行相应控制;
所述智能控制系统根据接收的所述清洁能源的浓度检测信号、温度检测信号、压力检测信号生成并向所述能源控制模块传输控制清洁能源处于安全状态的回路管路控制指令,根据接收的所述清洁类发电装置输出的电压电流检测信号生成控制电流和电压均处于预设的第二保护阈值区间的第二电压电流控制指令。
4.根据权利要求1所述的便携式的发电储能控制装置,其特征在于,所述生电装置还包括生成第一电能并向所述储能充电装置输出的市电充电模块和/太阳能充电模块中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的便携式的发电储能控制装置,其特征在于,所述储能控制装置还包括:
恒压恒流电路,设于所述接收装置的输出端与所述高密度储能装置的输入端之间,用于将第一电能以恒定的电流电压向所述高密度储能装置输出。
6.根据权利要求5所述的便携式的发电储能控制装置,其特征在于,所述逆变转换应用装置包括:
并网组网装置,用于将所述高密度储能装置输出的第三电能转化为可进行逆变组网的交流电或可进行直接组网的直流电;
转换控制模块,用于向所述智能控制系统传输采集的电压、电流和温度检测信号,并根据所述智能控制系统生成并传输的相应控制指令将所述第三电能转化为可组网并网的交流电和/或直流电;
自适应应用模块,用于接收转化的交流电和/或直流电,并根据所述智能控制系统传输的第一应用控制指令将转化的交流电形成三相电系统进行输出应用;和/或,
根据所述智能控制系统传输的第二应用控制指令将转化的直流电在自动检测并自适应匹配相应的负载充接口进行输出应用。
7.根据权利要求6所述的便携式的发电储能控制装置,其特征在于,在所述并网组网装置将所述高密度储能装置输出的第三电能转化为可进行逆变组网的交流电时,所述并网组网装置包括直流转交流的逆变桥输出电路,对应的所述转换控制模块包括:
逆变桥驱动电路,用于根据驱动信号驱动与之电联的所述逆变桥输出电路,以将所述第三电能转化为可进行逆变组网的交流电;
并网组网控制电路,根据所述智能控制系统传输的逆变控制指令选择对应的控制电路并生成对应的驱动控制信号,将所述驱动信号向对应的所述逆变桥驱动电路传输;
其中,所述智能控制系统对接收的逆变桥输出电路输出的电压检测信号、电流检测信号和温度检测信号进行分析并生成逆变控制指令后,向所述并网组网控制电路传输。
8.根据权利要求7所述的便携式的发电储能控制装置,其特征在于,所述并网组网装置还包括与所述逆变桥输出电路的输出端连接的正谐波滤波回路,所述逆变桥输出电路输出的转化的交流电经所述正谐波滤波回路滤波后输出。
9.根据权利要求7所述的便携式的发电储能控制装置,其特征在于,所述电路保护模块为设于所述高密度储能装置的输出端与所述逆变桥输出电路的输入端之间的保护回路。
10.一种便携式的发电储能控制方法,其特征在于,包括权利要求1至4任意一项所述的便携式的发电储能控制装置,该所述控制方法包括:
将可发电能源转化为第一电能并输出;
接收每一所述第一电能,将其增大以转化为高密度的第二电能后存储,并以第三电能输出;
接收所述第三电能并进行适应性适用。
11.根据权利要求10所述的便携式的发电储能控制方法,其特征在于,将所述第一电能增大以转化为高密度的第二电能并输出的方法,包括:
接收所述第一电能;
将所述第一电能的输出功率控制至输出功率效率最高点的阈值区间以将其增大,形成高密度的第二电能。
12.根据权利要求11所述的便携式的发电储能控制方法,其特征在于,
所述第二电能的输出功率为所述第一电能的输出功率的几倍至几十倍。
13.根据权利要求11所述的便携式的发电储能控制方法,其特征在于,
在将所述第一电能增大形成高密度的第二电能前通过对接收的每一所述第一电能进行恒压恒流控制,使得每一所述第一电能的电压电流恒定输出。
14.根据权利要求10所述的便携式的发电储能控制方法,其特征在于,将所述第三电能进行适应性适用的方法,包括:
接收所述第三电能;
将第三电能转化为可进行直接组网的直流电或转化为可进行逆变组网的交流电;
接收转化的交流电和/或直流电,将转化的交流电形成三相电系统进行应用;和/或,
将转化的直流电通过自动检测并自适应匹配相应的负载充接口进行应用。
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