CN209514433U - 功耗控制装置及储能系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种功耗控制装置及储能系统，涉及锂电池集装箱储能系统的技术领域，该装置包括：控制器、温度检测单元、温控设备和继电控制单元，可以在控制器接收到温度检测单元采集的电池包的温度参数和环境温度参数时，按照预设的功耗控制模式根据上述电池包的温度参数和环境温度参数通过继电控制单元控制温控设备的运行周期，从而能够通过控制温控设备的运行周期来实现减少因温控设备待机和不合理运行而产生的能量损耗，以及提高了电池的使用效率。

Description

功耗控制装置及储能系统

技术领域

本实用新型涉及锂电池集装箱储能系统技术领域，尤其是涉及一种功耗控制装置及储能系统。

背景技术

近几年储能及微电网行业急速发展，配合光伏、风电的集装箱式储能系统凭借其便于运输、安装、检修方便、适应性强等特点成为了电池储能系统的主要建设方式。但是电池的使用对环境要求较高，其性能根据不同的情况差异较大，而集装箱中有限空间内高度集成的电池组，对箱内环境的控制提出了更高的要求。

目前的集装箱储能系统，大多采用门上安装工业空调的方式对箱内电池环境进行控制，但是这种方式下，靠近空调的位置温度低，远离空调的位置温度高，造成箱内不同位置的电池温差过大，电池组一致性无法保证，对电池的寿命也有很大影响，并且，空调一直运行，易造成能量的浪费，降低了电池的使用效率。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供了一种功耗控制装置及储能系统，以缓解上述的技术问题。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种功耗控制装置，其中，该装置包括：控制器、温度检测单元、温控设备和继电控制单元；其中，温度检测单元和继电控制单元与控制器通讯连接，温控设备与继电控制单元连接；温度检测单元包括第一温度检测组件和第二温度检测组件；第一温度检测组件用于检测储能系统中电池包的温度参数，并将检测到的温度参数发送至控制器；第二温度检测组件用于检测储能系统所处环境的环境温度参数，并将检测到的环境温度参数发送至控制器；控制器用于接收电池包的温度参数和环境温度参数，按照预设的功耗控制模式根据温度参数和环境温度参数通过继电控制单元控制温控设备的运行周期。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，温控设备包括空调设备和风扇设备；继电控制单元包括交流接触器和继电器；空调设备通过交流接触器与控制器连接，风扇设备通过继电器与控制器连接；控制器用于通过交流接触器和继电器分别控制空调设备和风扇设备的运行周期。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，储能系统所处环境为室内环境，风扇设备包括内部扰流风扇和室内外空气交互风扇；其中，内部扰流风扇设置在室内环境中，室内外空气交互风扇设置在室内环境与室外环境的通风位置。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，第二温度检测组件包括室内温度传感器；室内温度传感器用于检测室内环境的环境温度参数；控制器用于在温度参数与室内环境的环境温度参数的温度差超过预设的第一温差阈值时，向内部扰流风扇对应的继电器发送触发信号，触发内部扰流风扇运行。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，第二温度检测组件还包括室外温度传感器；室外温度传感器用于检测室外环境的环境温度参数；控制器还用于当室内环境的环境温度参数与室外环境的环境温度参数的温度差超过预设的第二温差阈值时，向室内外空气交互风扇对应的继电器发送触发信号，触发室内外空气交互风扇运行。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，上述装置还包括断路器，断路器设置在交流接触器与控制器的连接通路上；控制器还用于当电池包的温度参数超过预设的第一温度阈值时，向空调控制器发送第一触发信号，触发空调设备启动制冷模式；以及，控制器还用于当电池包的温度参数低于预设的第二温度阈值时，向空调控制器发送第二触发信号，触发空调设备启动制热模式。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，上述装置还包括与控制器通信连接的储能变流器，储能变流器还与电池包连接；控制器还用于接收到待机信号时，通过储能变流器断开电池包的充放电回路。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，电池包包括多个单节电池，第一温度检测组件包括多个温度检测探头，每个单节电池均配置一个温度检测探头。

第二方面，本实用新型实施例还提供一种储能系统，该储能系统配置有上述的功耗控制装置；功耗控制装置与储能系统的电池管理系统连接。

结合第二方面，本实用新型实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，上述系统还包括与电池管理系统连接的低压供电模块；低压供电模块用于在电池管理系统的控制下对外部设备进行供电。

本实用新型实施例带来了以下有益效果：

本实用新型实施例提供的一种功耗控制装置及储能系统，该装置包括：控制器、温度检测单元、温控设备和继电控制单元，可以在控制器接收到温度检测单元采集的电池包的温度参数和环境温度参数时，按照预设的功耗控制模式根据上述电池包的温度参数和环境温度参数通过继电控制单元控制温控设备的运行周期，从而能够通过控制温控设备的运行周期来实现减少因温控设备待机和不合理运行而产生的能量损耗，以及提高了电池的使用效率。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种功耗控制装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的另一种功耗控制装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种功耗控制装置的拓扑示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种储能系统的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的另一种储能系统的结构示意图。

图标：102-控制器；202-空调设备；204-风扇设备；206-交流接触器；208-继电器；302-断路器；304-交流母线；306-储能变流器；308-电池包。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域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，都属于本实用新型保护的范围。

随着环保问题的日益突出及新能源的不断发展，例如风能、太阳能、锂电池的大量应用，储能集装箱得到了越来越多的推广及应用。目前，市场上的储能集装箱内部空间有限，电池柜占用了大部分的空间，因此，对箱内环境温度的控制提出了更高的要求。

目前，集装箱储能系统，大多采用门上安装工业空调的方式对箱内电池环境进行控制，但是这种方式下，靠近空调的位置温度低，远离空调的位置温度高，造成箱内不同位置的电池温差过大，对电池的寿命也有很大影响，并且，空调一直运行，易造成能量的浪费，降低了电池的使用效率。基于此，本实用新型实施例提供的一种功耗控制装置及储能系统，可以缓解上述技术问题。

为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种功耗控制装置进行详细介绍。

实施例一：

本实用新型实施例提供了一种功耗控制装置，如图1所示的一种功耗控制装置的结构示意图，该装置包括：控制器102、温度检测单元104、温控设备106和继电控制单元108；其中，温度检测单元和继电控制单元与控制器通讯连接，温控设备与继电控制单元连接；

具体地，温度检测单元104包括第一温度检测组件110和第二温度检测组件112；第一温度检测组件用于检测储能系统中电池包的温度参数，并将检测到的温度参数发送至控制器；第二温度检测组件用于检测储能系统所处环境的环境温度参数，并将检测到的环境温度参数发送至控制器；控制器用于接收电池包的温度参数和环境温度参数，按照预设的功耗控制模式根据温度参数和环境温度参数通过继电控制单元控制温控设备的运行周期。

具体实现时，电池包包括多个单节电池，多个单节电池通过铜线或者线缆串联或并联连接，第一温度检测组件也包括多个温度检测探头，其中，温度检测探头的数量与单节电池的数量相一致，且，每个单节电池均配置一个温度检测探头，用于采集单节电池的温度；在实际使用时，温度检测探头采集与其对应的单节电池的温度，并将每个单节电池的温度参数和第二温度检测组件采集的环境温度参数发送至控制器，控制器根据接收到的上述每个单节电池的温度参数、环境温度参数以及预先设定的功耗控制模式通过继电控制单元控制温控设备的运行周期。其中，预设的功耗控制模式为人为根据实际需求，对电池包的温度参数和环境温度参数设定的条件，只有当实际采集的电池包的温度参数和/或环境温度参数满足设定的条件时，控制器才会通过继电控制单元对温控设备的运行周期进行控制。

具体实现时，上述控制器为对电池包进行管理的电池管理系统，该控制器通常是整个功耗控制装置的中央处理器(Central Processing Unit，CPU)，可以配置相应的操作系统，以及控制接口等，具体地，可以是单片机、DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)、ARM(Advanced RISC Machines，ARM处理器)等能够用于自动化控制的数字逻辑控制器，可以将控制指令随时加载到内存进行储存与执行，同时，可以内置CPU指令及资料内存、输入输出单元、电源模组、数字模拟等单元，具体可以根据实际使用情况进行设置，本实用新型实施例对此不进行限制。

本实用新型实施例提供的一种功耗控制装置，该装置包括：控制器、温度检测单元、温控设备和继电控制单元，可以在控制器接收到温度检测单元采集的电池包的温度参数和环境温度参数时，按照预设的功耗控制模式根据上述电池包的温度参数和环境温度参数通过继电控制单元控制温控设备的运行周期，从而能够通过控制温控设备的运行周期来实现减少因温控设备待机和不合理运行而产生的能量损耗，以及提高了电池的使用效率。

在图1的基础上，图2示出了另一种功耗控制装置的结构示意图，如图2所示，温控设备106包括空调设备202和风扇设备204；继电控制单元108包括交流接触器206和继电器208；空调设备202通过交流接触器206与控制器102连接，风扇设备204通过继电器208与控制器102连接；控制器用于通过交流接触器和继电器分别控制空调设备和风扇设备的运行周期。

为了便于理解，图3示出了一种功耗控制装置的拓扑示意图，如图3所示，空调设备202通过交流接触器206和断路器302连接到交流母线304上，风扇设备204直接通过继电器208连接到交流母线304上，如图3所示，虚线表示信号流，实线表示能量流，在实际应用时，控制器102与交流接触器和断路器通讯连接，当电池包的温度参数和环境温度参数满足预设的条件时，控制器可以通过交流接触器和继电器分别对空调设备和风扇设备的运行周期进行控制，同时，在实际使用时用户也可以通过打开或者关闭断路器对空调设备的运行周期进行控制。

进一步，储能系统所处环境为室内环境，风扇设备包括内部扰流风扇和室内外空气交互风扇；其中，内部扰流风扇设置在室内环境中，室内外空气交互风扇设置在室内环境与室外环境的通风位置。

如图2所示，第二温度检测组件112包括室内温度传感器210；室内温度传感器用于检测室内环境的环境温度参数；控制器用于在温度参数与室内环境的环境温度参数的温度差超过预设的第一温差阈值时，向内部扰流风扇对应的继电器发送触发信号，触发内部扰流风扇运行。

具体地，控制器将采集到的电池包中每个单节电池的温度参数与室内环境的环境温度参数一一进行温度差计算，当其中至少有个单节电池的温度参数与室内环境的环境温度参数的温度差超过预设的第一温差阈值时，控制器向内部扰流风扇对应的继电器发送触发信号，触发内部扰流风扇运行，保障电池包温度与室内温度的均衡，使得电池包的工作温度不至于因过热而降低电池包的使用效率和寿命。其中，第一温差阈值可以根据实际情况进行设置，本实用新型实施例不对第一温差阈值的数值设定进行限定。

如图2所示，第二温度检测组件110还包括室外温度传感器212；室外温度传感器用于检测室外环境的环境温度参数；控制器还用于当室内环境的环境温度参数与室外环境的环境温度参数的温度差超过预设的第二温差阈值时，向室内外空气交互风扇对应的继电器发送触发信号，触发室内外空气交互风扇运行。

通常，控制器将采集到的室外环境的环境温度参数与室内环境的环境温度参数进行温度差计算，当室外环境的环境温度参数与室内环境的环境温度参数的温度差超过预设的第二温差阈值时，控制器向室内外空气交互风扇对应的继电器发送触发信号，触发室内外空气交互风扇运行，保障电池包所在的室内温度与室外温度的均衡，使得电池包的工作温度不至于因过热而降低电池包的使用效率和寿命。其中，第二温差阈值可以根据实际情况进行设置，可以与上述第一温差阈值相同也可以不同，在此本实用新型实施例不对第二温差阈值的数值设定进行限定。

具体地，控制器还用于当电池包的温度参数超过预设的第一温度阈值时，向空调控制器发送第一触发信号，触发空调设备启动制冷模式；以及，控制器还用于当电池包的温度参数低于预设的第二温度阈值时，向空调控制器发送第二触发信号，触发空调设备启动制热模式。

具体实现时，考虑到单节电池的最佳运行温度通常为0～45℃，因此，上述第一温度阈值可设为35℃，当电池包中的至少一个单节电池的温度参数超过预设的第一温度阈值35℃时，控制器向交流接触器发送第一触发信号，触发空调设备启动制冷模式；第二温度阈值可设为5℃，当电池包中的至少一个单节电池的温度参数低于预设的第二温度阈值5℃时，控制器向交流接触器发送第二触发信号，触发空调设备启动制热模式；其中，第一温度阈值和第二温度阈值可以根据实际需要进行设置，对此，本实施例不对第一温度阈值和第二温度阈值的数值设置进行限定。

如图3所示，上述装置还包括与控制器通信连接的储能变流器306，储能变流器还与电池包308连接；控制器还用于接收到待机信号时，通过储能变流器断开电池包的充放电回路。

通常，当控制器接收到待机信号时，控制器可以通过储能变流器断开电池包的充放电回路，控制器还可以通过交流接触器和继电器分别断开空调设备和风扇设备，此时，在该装置中只有控制器待机工作，从而实现当储能系统需要长时间待机时，使得储能系统能够实现自身最小化功耗。

实施例二：

进一步，本实用新型实施例还提供了一种储能系统，如图4所示的一种储能系统的结构示意图，该储能系统包括上述的功耗控制装置402；功耗控制装置与储能系统的电池管理系统404连接。

在图4的基础上，图5示出了另一种储能系统的结构示意图，如图5所示，上述系统还包括与电池管理系统连接的低压供电模块502；低压供电模块用于在电池管理系统的控制下对外部设备进行供电。

采用上述储能系统，可实现对温控设备运行周期的控制，综上所述，本实用新型实施例提供的储能系统，具有以下有益效果：

(1)为现有的储能系统的风扇设备主电路添加继电器，通过电池管理系统控制继电器实现风扇设备的启停。

(2)为现有储能系统的空调设备主电路添加交流接触器，同时电池管理系统与空调设备进行通讯，通过控制交流接触器或者远程通讯实现控制空调系统的启停。

(3)通过电池包的温度参数和环境温度参数，智能调节空调设备和风扇设备的运行周期，减少二者的重复性工作，为现有的储能系统降低系统损耗。

(4)通过电池管理系统与储能变流器进行通讯，当电池管理系统接收待机指令时，控制储能变流器停机，减小待机损耗。

本实用新型实施例提供的储能系统，与上述实施例提供的功耗控制装置具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统的具体工作过程，可以参考前述装置实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种功耗控制装置，其特征在于，所述装置包括：控制器、温度检测单元、温控设备和继电控制单元；

其中，所述温度检测单元和所述继电控制单元与所述控制器通讯连接，所述温控设备与所述继电控制单元连接；

所述温度检测单元包括第一温度检测组件和第二温度检测组件；所述第一温度检测组件用于检测储能系统中电池包的温度参数，并将检测到的所述温度参数发送至所述控制器；

所述第二温度检测组件用于检测所述储能系统所处环境的环境温度参数，并将检测到的所述环境温度参数发送至所述控制器；

所述控制器用于接收电池包的温度参数和所述环境温度参数，按照预设的功耗控制模式根据所述温度参数和所述环境温度参数通过所述继电控制单元控制所述温控设备的运行周期。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述温控设备包括空调设备和风扇设备；

所述继电控制单元包括交流接触器和继电器；

所述空调设备通过所述交流接触器与所述控制器连接，所述风扇设备通过所述继电器与所述控制器连接；

所述控制器用于通过所述交流接触器和所述继电器分别控制所述空调设备和所述风扇设备的运行周期。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述储能系统所处环境为室内环境，所述风扇设备包括内部扰流风扇和室内外空气交互风扇；

其中，所述内部扰流风扇设置在所述室内环境中，所述室内外空气交互风扇设置在所述室内环境与室外环境的通风位置。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第二温度检测组件包括室内温度传感器；所述室内温度传感器用于检测所述室内环境的环境温度参数；

所述控制器用于在所述温度参数与所述室内环境的环境温度参数的温度差超过预设的第一温差阈值时，向所述内部扰流风扇对应的所述继电器发送触发信号，触发所述内部扰流风扇运行。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第二温度检测组件还包括室外温度传感器；所述室外温度传感器用于检测所述室外环境的环境温度参数；

所述控制器还用于当所述室内环境的环境温度参数与所述室外环境的环境温度参数的温度差超过预设的第二温差阈值时，向所述室内外空气交互风扇对应的所述继电器发送触发信号，触发所述室内外空气交互风扇运行。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括断路器，所述断路器设置在所述交流接触器与所述控制器的连接通路上；

所述控制器还用于当所述电池包的温度参数超过预设的第一温度阈值时，向空调控制器发送第一触发信号，触发所述空调设备启动制冷模式；以及，所述控制器还用于当所述电池包的温度参数低于预设的第二温度阈值时，向所述空调控制器发送第二触发信号，触发所述空调设备启动制热模式。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括与所述控制器通信连接的储能变流器，所述储能变流器还与所述电池包连接；

所述控制器还用于接收到待机信号时，通过所述储能变流器断开所述电池包的充放电回路。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电池包包括多个单节电池，所述第一温度检测组件包括多个温度检测探头，每个所述单节电池均配置一个所述温度检测探头。

9.一种储能系统，其特征在于，所述储能系统配置有权利要求1-8任一项所述的功耗控制装置；所述功耗控制装置与所述储能系统的电池管理系统连接。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述系统还包括与所述电池管理系统连接的低压供电模块；

所述低压供电模块用于在所述电池管理系统的控制下对外部设备进行供电。