CN209434911U - 一种交直流兼容的储能系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种交直流兼容的储能系统，储能系统包括：电池包、电池管理系统、双向变流器，其中，双向变流器包括：DC/AC双向变流器及DC/DC双向变流器，分别用于实现交流与直流的双向变化、直流与直流的双向变化；双向变流器上还设置有直流接口和交流接口，直流接口和交流接口均用于连接设备；电池管理系统，与电池包、双向变流器分别连接，用于电池包管理，以使得电池包经DC/AC双向变流器和/或DC/DC双向变流器与设备之间进行能量传输。由此，通过DC/AC双向变流器和DC/DC双向变流器的应用，可兼容交直流，实现电池包与不同设备之间的能量传输，从而使储能系统的应用范围更加广泛，可适用于不同类型的设备。

Description

一种交直流兼容的储能系统

技术领域

本实用新型涉及能源技术领域，具体而言，涉及一种交直流兼容的储能系统。

背景技术

目前，市面上的主要储能装置的输入输出均为直流电，例如：锂电池等，但大多数用电设备均为交流用电设备，例如：空调等家用电器。且随着电力技术的发展，直流用电设备也快速发展。但市面上的储能装置由于其输入输出均为直流电，导致其无法适用于多种类型的设备，例如，其无法直接为交流用电设备供电，无法兼容交直流，限制了储能装置的应用范围。

针对相关技术中的储能装置无法适用于多种类型的设备的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

为解决相关技术中的储能装置无法适用于多种类型的设备的问题，本实用新型实施例提供一种交直流兼容的储能系统。所述储能系统包括：电池包、电池管理系统、双向变流器，其中，

所述双向变流器包括：DC/AC双向变流器及DC/DC双向变流器，所述DC/AC双向变流器，用于实现交流与直流的双向变化，所述DC/DC双向变流器，用于实现直流与直流的双向变化；所述双向变流器上还设置有直流接口和交流接口，所述直流接口和所述交流接口均用于连接设备；

所述电池管理系统，与所述电池包、所述双向变流器分别连接，用于所述电池包管理，以使得所述电池包经所述DC/AC双向变流器和/或所述DC/DC双向变流器与所述设备之间进行能量传输。

进一步地，所述设备的类型为以下任意一组：直流用电设备；直流电源；交流用电设备；交流电源；直流用电设备和交流电源；交流用电设备和直流电源。

进一步地，所述双向变流器还包括：控制器，所述控制器，用于实现所述双向变流器与所述电池管理系统之间的通讯，还用于根据所述设备的类型确定控制模式，并按所述控制模式控制所述DC/DC双向变流器和所述DC/AC双向变流器。

进一步地，所述控制器，还用于在所述类型为所述直流用电设备时，确定所述控制模式为直流放电模式，以使得所述电池包输送的直流电经所述DC/DC双向变流器调整后，在所述电池管理系统的控制下输送至所述直流用电设备；

所述控制器，还用于在所述类型为所述直流电源时，确定所述控制模式为直流充电模式，以使得所述直流电源输送的直流电经所述DC/DC双向变流器调整后，在所述电池管理系统的控制下输送至所述电池包进行储存；

所述控制器，还用于在所述类型为所述交流用电设备时，确定所述控制模式为交流放电模式，以使得所述电池包输送的直流电经所述DC/AC双向变流器转换后，在所述电池管理系统的控制下输送至所述交流用电设备；

所述控制器，还用于在所述类型为所述交流电源时，确定所述控制模式为交流充电模式，以使得所述交流电源输送的交流电经所述DC/AC双向变流器转换后，在所述电池管理系统的控制下输送至所述电池包进行储存；

所述控制器，还用于在所述类型为所述直流用电设备和交流电源时，确定所述控制模式为交流充电直流放电模式，以使得所述交流电源输送的交流电先后经所述DC/AC双向变流器和所述DC/DC双向变流器调整后，输送至所述直流用电设备；

所述控制器，还用于在所述类型为所述交流用电设备和直流电源时，确定所述控制模式为直流充电交流放电模式，以使得所述直流电源输送的直流电先后经所述DC/DC双向变流器和所述DC/AC双向变流器调整后，输送至所述交流用电设备。

进一步地，所述系统还包括：

显示屏，所述显示屏与所述电池管理系统、所述双向变流器分别连接，用于根据用户的操作向所述电池管理系统和所述双向变流器分别下发指令，以使得所述电池包在所述电池管理系统的控制下，与所述双向变流器之间进行能量传输，

其中，所述指令与所述类型相对应，在所述类型为直流用电设备或交流用电设备时，所述指令为放电指令，在所述类型为直流电源或交流电源时，所述指令为充电指令，在所述类型为直流用电设备和交流电源时，所述指令为AC/DC指令，在所述类型为交流用电设备和直流电源时；所述指令为DC/AC指令。

进一步地，所述DC/DC双向变流器与所述DC/AC双向变流器集成在同一块开关电源电路板内。

进一步地，所述电池包由多个锂离子电池模组经过串联和/或并联组成，每个锂离子电池模组由多个单体锂离子电芯经过串联和/或并联组成，所述电池包具有正极、负极接口。

进一步地，所述电池管理系统，用于对所述单体锂离子电芯的工作参数进行采集，根据所述工作参数与对应的阈值的大小关系确定所述电池模组是否故障，并在所述电池模组发生故障时，进行故障报警及保护停机的操作；

其中，所述工作参数包括电压和/或温度。

进一步地，所述系统还包括：电子器件，连接在所述电池包与所述双向变流器之间，包括：熔断器、电流检测器、正极主回路继电器、负极主回路继电器、预充继电器、预充电阻、低压电源及分流器；

其中，所述电池包与所述双向变流器通过主正回路和主负回路连接，所述熔断器与所述正极主回路继电器位于所述主正回路上，所述分流器与所述负极主回路继电器位于所述主负回路上，所述预充继电器与所述预充电阻串联后与所述正极主回路继电器并联，所述正极主回路继电器、负极主回路继电器、预充继电器均由所述电池管理系统或所述双向变流器控制闭合与断开，所述低压电源为所述储能系统提供电源。

应用本实用新型的技术方案，提出了一种交直流兼容的储能系统，所述储能系统包括：电池包、电池管理系统、双向变流器，其中，双向变流器包括：DC/AC双向变流器及DC/DC双向变流器，DC/AC双向变流器，用于实现交流与直流的双向变化，DC/DC双向变流器，用于实现直流与直流的双向变化；双向变流器上还设置有直流接口和交流接口，直流接口和交流接口均用于连接设备；电池管理系统，与电池包、双向变流器分别连接，用于电池包管理，以使得电池包经DC/AC双向变流器和/或DC/DC双向变流器与设备之间进行能量传输。由此，通过DC/AC双向变流器和DC/DC双向变流器的应用，可兼容交直流，实现电池包与不同设备之间的能量传输，从而使储能系统的应用范围更加广泛，可适用于不同类型的设备。

附图说明

图1是根据本实用新型实施例的一种交直流兼容的储能系统；

图2是根据本实用新型实施例的一种双向变流器的内部结构。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细描述，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本实用新型的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。

为解决相关技术中的储能装置无法适用于多种类型的设备的问题，本实用新型实施例提供一种交直流兼容的储能系统。如图1所示，储能系统包括：电池包1、电池管理系统2、双向变流器3，其中，

如图2所示，双向变流器3包括：DC/AC双向变流器5及DC/DC双向变流器6，DC/AC双向变流器5，用于实现交流与直流的双向变化，DC/DC双向变流器6，用于实现直流与直流的双向变化；双向变流器3上还设置有直流接口和交流接口(图1中，交流接口用AC+、AC-表示，直流接口用DC+、DC-表示)，直流接口和交流接口均用于连接设备；

电池管理系统2，与电池包1、双向变流器3分别连接，用于电池包1管理，以使得电池包1经DC/AC双向变流器5和/或DC/DC双向变流器6与设备之间进行能量传输。

由此，通过DC/AC双向变流器5和DC/DC双向变流器6的应用，可兼容交直流，实现电池包1与不同设备之间的能量传输，从而使储能系统的应用范围更加广泛，可适用于不同类型的设备。

可理解的是，双向变流器3的接口包括交流接口和直流接口，使用者可根据需求使用选择直流接口或交流接口。直流接口用于连接直流设备，交流接口用于连接交流设备。双向变流器3可自动检测交、直流接口处连接的设备，并根据设备的类型进行工作。例如，如果交流接口处连接一交流用电设备，则储能系统可自动开始工作，为交流用电设备提供电能。也可以在连接设备后，由用户控制储能系统是否开始工作。

在一种可能的实现方式中，设备的类型为以下任意一组：直流用电设备；直流电源；交流用电设备；交流电源；直流用电设备和交流电源；交流用电设备和直流电源。双向变流器3还包括：控制器7，控制器7，用于实现双向变流器3与电池管理系统2之间的通讯，还用于根据设备的类型确定控制模式，并按控制模式控制DC/DC双向变流器6和DC/AC双向变流器5。

具体地，控制器3，还用于在类型为直流用电设备时，确定控制模式为直流放电模式，以使得电池包1输送的直流电经DC/DC双向变流器6调整后，在电池管理系统2的控制下输送至直流用电设备；

控制器3，还用于在类型为直流电源时，确定控制模式为直流充电模式，以使得直流电源输送的直流电经DC/DC双向变流器6调整后，在电池管理系统2的控制下输送至电池包1进行储存；

控制器3，还用于在类型为交流用电设备时，确定控制模式为交流放电模式，以使得电池包1输送的直流电经DC/AC双向变流器6转换后，在电池管理系统2的控制下输送至交流用电设备；

控制器3，还用于在类型为交流电源时，确定控制模式为交流充电模式，以使得交流电源输送的交流电经DC/AC双向变流器5转换后，在电池管理系统2的控制下输送至电池包1进行储存；

控制器3，还用于在类型为直流用电设备和交流电源时，确定控制模式为交流充电直流放电模式，以使得交流电源输送的交流电先后经DC/AC双向变流器5和DC/DC双向变流器6调整后，输送至直流用电设备；

控制器3，还用于在类型为交流用电设备和直流电源时，确定控制模式为直流充电交流放电模式，以使得直流电源输送的直流电先后经DC/DC双向变流器6和DC/AC双向变流器5调整后，输送至交流用电设备。

也就是说，双向变流器3的交、直流功能可单独交流或直流使用，也可交流和直流同时使用。可理解的是，DC/DC双向变流器6和DC/AC双向变流器5相当于功能控制模块，用于实现双向变流器3的功能。且交流与直流和直流与直流的双向变化的功能实现在同一块开关电源电路板内，也可理解为，DC/DC双向变流器6与DC/AC双向变流器5集成在同一块开关电源电路板内。

在一种可能的实现方式中，系统还包括：显示屏，显示屏与电池管理系统2、双向变流器3分别连接，用于根据用户的操作向电池管理系统2和双向变流器3分别下发指令，以使得电池包1在电池管理系统2的控制下，与双向变流器3之间进行能量传输，其中，指令与类型相对应，在类型为直流用电设备或交流用电设备时，指令为放电指令，在类型为直流电源或交流电源时，指令为充电指令，在类型为直流用电设备和交流电源时，指令为AC/DC指令，在类型为交流用电设备和直流电源时；指令为DC/AC指令。可理解的是，控制器7还可实现显示屏与双向变流器3之间的通讯。且显示屏还可以显示系统数据，例如：储能系统当前的控制模式，且用户还可以根据实际需要通过显示屏输入停止放电指令或停止充电指令，以灵活控制储能系统与设备之间的能量传输。与图1相对应，图2中8、9、10分别代表电池侧、交流侧与直流侧。交流侧为交流接口，直流侧为直流接口。

在一种应用性示例中，储能系统的直流接口可外接400V额定电压的直流电器，用户可在显示屏上下发放电指令，直流电器可正常工作，且用户可在显示屏上下发停止放电指令，直流电器停止工作。在直流电器正常工作时，检测输出侧的直流接口电压为400V。

储能系统的交流接口可外接220V额定电压的交流电器，用户可在显示屏上下发放电指令，交流电器可正常工作，经检测，此时输出侧交流接口电压为220V。用户还可在显示屏上下发停止放电指令，交流电器停止工作。

储能系统的直流接口可外接600V额定电压的直流电源，用户可在显示屏上下发充电指令，储能系统可正常充电，用户可在显示屏上下发停止充电指令，储能系统停止充电，储能系统交流接口外接220V额定电压的交流电源，在显示屏上下发充电指令，储能系统可正常充电，在显示屏上下发停止充电指令，储能系统停止充电。

储能系统直流接口外接700V额定电压的直流电器，交流接口外接110V额定电压的交流电器，在显示屏上下发放电指令，直流电器、交流电器均可正常工作，经检测输出侧直流接口电压为700V，输出侧交流接口电压为110V，在显示屏上下发停止放电指令，直流电器、交流电器可停止工作。也可单独控制直流电器停止工作或交流电器停止工作。储能系统直流接口外接300V额定电压的直流电源，交流接口外接270V额定电压的交流电源，在显示屏上下发充电指令，储能系统可正常充电，在显示屏上下发停止充电指令，储能系统停止充电。

储能系统直流接口外接500V额定电压的直流电源，交流接口外接200V额定电压交流用电器，在屏幕上下发DC/AC指令，200V额定电压交流用电器正常工作，储能系统交流接口外接380V额定电压的交流电源，直流流接口外接300V额定电压直流用电器，在屏幕上下发AC/DC指令，300V额定电压直流用电器正常工作。

需说明的是，上述应用性示例进一步说明了双向变流器3的交、直流功能可单独交流或直流使用，也可交流和直流同时使用。可由用户根据实际需要进行选择。

在一种可能的实现方式中，如图1所示，储能系统还包括：电子器件4，电子器件4包括熔断器、电流检测器、正极主回路继电器、负极主回路继电器、预充继电器、预充电阻、低压电源等；其中，电池包与双向变流器通过主正回路和主负回路连接，熔断器与正极主回路继电器位于主正回路上，分流器与负极主回路继电器位于主负回路上，预充继电器与预充电阻串联后与正极主回路继电器并联，正极主回路继电器、负极主回路继电器、预充继电器由电池管理系统或双向变流器的控制器控制系统正、负极主回路及预充回路的闭合与断开；低压电源为储能系统的电池管理系统2、显示屏、双向变流器3控制器等提供5V或12V或24V或48V电源。且电池包1由多个锂离子电池模组经过串联和/或并联组成，每个锂离子电池模组由多个单体锂离子电芯经过串联和/或并联组成，电池包具有正极、负极接口。电池管理系统2，用于对单体锂离子电芯的工作参数进行采集，根据工作参数与对应的阈值的大小关系确定电池模组是否故障，并在电池模组发生故障时，进行故障报警及保护停机的操作；其中，工作参数包括电压和/或温度。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本实用新型的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台移动终端(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本实用新型各个实施例所述的方法。

上面结合图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (9)

1.一种交直流兼容的储能系统，其特征在于，所述储能系统包括：电池包、电池管理系统、双向变流器，其中，

所述双向变流器包括：DC/AC双向变流器及DC/DC双向变流器，所述DC/AC双向变流器，用于实现交流与直流的双向变化，所述DC/DC双向变流器，用于实现直流与直流的双向变化；

所述电池管理系统，与所述电池包、所述双向变流器分别连接，用于所述电池包管理，以使得所述电池包经所述DC/AC双向变流器和/或所述DC/DC双向变流器与设备之间进行能量传输。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述设备的类型为以下任意一组：直流用电设备；直流电源；交流用电设备；交流电源；直流用电设备和交流电源；交流用电设备和直流电源。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述双向变流器上还设置有直流接口和交流接口，所述直流接口和所述交流接口均用于连接所述设备；

所述双向变流器还包括：控制器，用于实现所述双向变流器与所述电池管理系统之间的通讯，还用于根据所述设备的类型确定控制模式，并按所述控制模式控制所述DC/DC双向变流器和所述DC/AC双向变流器。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，

所述控制器，还用于在所述类型为所述直流用电设备时，确定所述控制模式为直流放电模式，以使得所述电池包输送的直流电经所述DC/DC双向变流器调整后，在所述电池管理系统的控制下输送至所述直流用电设备；

所述控制器，还用于在所述类型为所述直流电源时，确定所述控制模式为直流充电模式，以使得所述直流电源输送的直流电经所述DC/DC双向变流器调整后，在所述电池管理系统的控制下输送至所述电池包进行储存；

所述控制器，还用于在所述类型为所述交流用电设备时，确定所述控制模式为交流放电模式，以使得所述电池包输送的直流电经所述DC/AC双向变流器转换后，在所述电池管理系统的控制下输送至所述交流用电设备；

所述控制器，还用于在所述类型为所述交流电源时，确定所述控制模式为交流充电模式，以使得所述交流电源输送的交流电经所述DC/AC双向变流器转换后，在所述电池管理系统的控制下输送至所述电池包进行储存；

所述控制器，还用于在所述类型为所述直流用电设备和交流电源时，确定所述控制模式为交流充电直流放电模式，以使得所述交流电源输送的交流电先后经所述DC/AC双向变流器和所述DC/DC双向变流器调整后，输送至所述直流用电设备；

所述控制器，还用于在所述类型为所述交流用电设备和直流电源时，确定所述控制模式为直流充电交流放电模式，以使得所述直流电源输送的直流电先后经所述DC/DC双向变流器和所述DC/AC双向变流器调整后，输送至所述交流用电设备。

5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：显示屏，所述显示屏与所述电池管理系统、所述双向变流器分别连接，用于根据用户的操作向所述电池管理系统和所述双向变流器分别下发指令，以使得所述电池包在所述电池管理系统的控制下，与所述双向变流器之间进行能量传输，

其中，所述指令与所述类型相对应，在所述类型为所述直流用电设备或所述交流用电设备时，所述指令为放电指令，在所述类型为所述直流电源或所述交流电源时，所述指令为充电指令，在所述类型为所述直流用电设备和交流电源时，所述指令为AC/DC指令，在所述类型为所述交流用电设备和直流电源时；所述指令为DC/AC指令。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述DC/DC双向变流器与所述DC/AC双向变流器集成在同一块开关电源电路板内。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电池包由多个锂离子电池模组经过串联和/或并联组成，每个锂离子电池模组由多个单体锂离子电芯经过串联和/或并联组成，所述电池包具有正极、负极接口。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，

所述电池管理系统，用于对所述单体锂离子电芯的工作参数进行采集，根据所述工作参数确定所述电池模组是否故障，并在所述电池模组发生故障时，进行故障报警及保护停机的操作；

其中，所述工作参数包括电压和/或温度。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：电子器件，连接在所述电池包与所述双向变流器之间，包括：熔断器、电流检测器、正极主回路继电器、负极主回路继电器、预充继电器、预充电阻、低压电源及分流器；

其中，所述电池包与所述双向变流器通过主正回路和主负回路连接，所述熔断器与所述正极主回路继电器位于所述主正回路上，所述分流器与所述负极主回路继电器位于所述主负回路上，所述预充继电器与所述预充电阻串联后与所述正极主回路继电器并联，所述正极主回路继电器、负极主回路继电器、预充继电器均由所述电池管理系统或所述双向变流器控制闭合与断开，所述低压电源为所述储能系统提供电源。