CN210111619U - 储能装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种储能装置，其不需要对梯次电池进行测试、分容、分选、配组既能实现梯次电池的储能再利用。一种储能装置，包括梯次电池、一级DC/DC变换器、二级DC/DC变换器和变流器，其中：所述一级DC/DC变换器的低压侧与所述梯次电池相连接、高压侧与直流母线相连接，所述二级DC/DC变换器的低压侧与所述直流母线相连接、高压侧与所述变流器的直流侧相连接，所述变流器的交流侧与电网连接，而且所述一级DC/DC变换器将所述梯次电池的电压升压至第一电压平台，所述二级DC/DC变换器将所述直流母线的电压升压至第二电压平台。

Description

储能装置

技术领域

本公开涉及能源再利用领域，具体地，涉及一种储能装置。

背景技术

梯次电池是从电动汽车上退役下来的动力电池，其电压、荷电状态(State ofCharge，SOC)、内阻、自放电等参数会存在不一致的特性，因此，在将梯次电池应用于储能电站进行储能时，需要对梯次电池进行测试、分容、分选、配组，将电压、SOC等特性保持一致后才能串联成电池簇，因此工作繁重，而且可能会出现大电流环流，导致设备烧毁或人身伤亡。

实用新型内容

本公开的目的是提供一种储能装置，其不需要对梯次电池进行测试、分容、分选、配组既能实现梯次电池的储能再利用。

根据本公开的第一实施例，提供一种储能装置，其包括梯次电池、一级DC/DC变换器、二级DC/DC变换器和变流器，其中：所述一级DC/DC变换器的低压侧与所述梯次电池相连接、高压侧与直流母线相连接，所述二级DC/DC变换器的低压侧与所述直流母线相连接、高压侧与所述变流器的直流侧相连接，所述变流器的交流侧与电网连接，而且所述一级DC/DC变换器将所述梯次电池的电压升压至第一电压平台，所述二级DC/DC变换器将所述直流母线的电压升压至第二电压平台。

可选地，所述一级DC/DC变换器的数量是多个，所述梯次电池的数量是多个，而且所述一级DC/DC变换器与所述梯次电池一一对应地连接。

可选地，所述二级DC/DC变换器的数量是多个，所述变流器的数量是多个，而且所述二级DC/DC变换器与所述变流器一一对应地连接。

可选地，所述一级DC/DC变换器和所述二级DC/DC变换器为双向DC/DC变换器。

可选地，所述一级DC/DC变换器还在各个所述梯次电池的荷电状态不同的情况下控制各个所述梯次电池以不同倍率进行充放电。

可选地，所述储能装置还包括连接在所述一级DC/DC变换器与所述直流母线之间的一级断路器。

可选地，所述一级DC/DC变换器的数量是多个，所述一级断路器的数量是多个，而且所述一级DC/DC变换器与所述一级断路器一一对应地连接。

可选地，所述储能装置还包括连接在所述二级DC/DC变换器与所述变流器之间的二级断路器。

可选地，所述二级断路器的数量是多个，所述变流器的数量是多个，而且所述二级断路器与所述变流器一一对应地连接。

可选地，所述一级DC/DC变换器的采集线与相对应的所述梯次电池的采集线相连接，所述一级DC/DC变换器的通讯线与控制器局域网总线相连接；所述二级DC/DC变换器和所述变流器的通讯线均与所述控制器局域网总线相连接。

通过采用上述技术方案，利用两级DC/DC变换器对梯次电池进行升压，将内阻、SOC等参数不一致的各个梯次电池升压到相同的电压平台，进而实现了内阻、SOC等参数不一致的各个梯次电池的直接并联，不需要考虑每一个梯次电池自身的特性，省去了分选、配组等工作。而且，通过二级DC/DC变换器升压后的电压稳定、精确，不存在簇与簇并联后由于电压不一致发生的环流现象，提升了效率。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1示出根据本公开一种实施例的储能装置的功率流拓扑图。

图2示出根据本公开一种实施例的储能装置的又一功率流拓扑图。

图3示出根据本公开一种实施例的储能装置的通信流拓扑图。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

图1示出根据本公开一种实施例的储能装置的功率流拓扑图。如图1所示，该储能装置包括梯次电池1、一级DC/DC变换器2、二级DC/DC变换器5和变流器7，其中：一级DC/DC变换器2的低压侧与梯次电池1相连接、高压侧与直流母线4相连接，二级DC/DC变换器5的低压侧与直流母线4相连接、高压侧与变流器7的直流侧相连接，变流器7的交流侧与电网8连接，而且一级DC/DC变换器2将梯次电池1的电压升压至第一电压平台，二级DC/DC变换器5将直流母线4的电压升压至第二电压平台。

在本公开中，低压侧和高压侧是基于电压来限定的。以一级DC/DC变换器2为例。如果一级DC/DC变换器2是将输入的第一电压升压至第二电压并输出而且第一电压低于第二电压，那么一级DC/DC变换器2的输入侧就是其低压侧，一级DC/DC变换器2的输出侧就是其高压侧。

在本公开中，梯次电池1可以是单体梯次电池，也可以是梯次电池模组。单体梯次电池是由单个梯次电池电芯构成的梯次电池。梯次电池模组是由任意数量的梯次电池电芯串联而成的梯次电池模组，例如，由4个梯次电池电芯串联成的梯次电池模组、8个梯次电池电芯串联成的梯次电池模组、10个梯次电池电芯串联成的梯次电池模组、12个梯次电池电芯串联成的梯次电池模组、或者16个梯次电池电芯串联成的梯次电池模组等。而且，本公开对储能装置中的各个梯次电池1具体是单体梯次电池还是梯次电池模组不做限制，也不限制被实现为梯次电池模组的梯次电池1所包括的梯次电池电芯的数量。

举例而言。在第一实施例中，储能装置中的所有梯次电池1都是单体梯次电池。在第二实施例中，储能装置中的所有梯次电池1都是梯次电池模组，但是各个梯次电池模组所包括的梯次电池电芯的数量可以相同，也可以不同，例如：一种实现方式可以是所有梯次电池模组各自所包括的梯次电池电芯的数量都是相同的；另一种实现方式可以是所有梯次电池模组各自所包括的梯次电池电芯的数量均是不同的；还有一种实现方式可以是部分梯次电池模组各自所包括的梯次电池电芯的数量是相同的、而另一部分梯次电池模组各自所包括的梯次电池电芯的数量是不同的，例如，第一个梯次电池1为由4个梯次电池电芯串联而成的12.8V的梯次电池模组，而其余梯次电池1均为由8个梯次电池电芯串联而成的25.6V的梯次电池模组。在第三实施例中，储能装置中的部分梯次电池1是单体梯次电池，而另一部分梯次电池1是梯次电池模组，而且各个梯次电池模组也可以采用上述第二实施例中描述的实现方式来实现。

一级DC/DC变换器2、二级DC/DC变换器5是能够将直流电压升压/降压的装置。例如，一级DC/DC变换器2可以将对应的梯次电池1的电压升压至同一电压平台，例如200V，也即，如果各个梯次电池1的电压互不相同，但是都位于一级DC/DC变换器2的输入电压范围内，例如位于10V-60V的范围，则各个一级DC/DC变换器2能够将相对应的梯次电池1的电压均升压至第一电压平台。再例如，二级DC/DC变换器5能够将直流母线的电压也即第一电压平台升压至第二电压平台，例如700V-900V，以适应变流器7的直流侧电压平台范围。

从电动汽车上退役下来的梯次电池，其外形、电压平台、SOC等属性各异，因此由属性各异的梯次电池电芯串联成的梯次电池的外形、电压平台、SOC等属性也会存在差异。而通过采用上述技术方案，利用两级DC/DC变换器对梯次电池进行升压，将内阻、SOC等参数不一致的各个梯次电池升压到相同的电压平台，进而实现了内阻、SOC等参数不一致的各个梯次电池1的直接并联，不需要考虑每一个梯次电池自身的特性，省去了分选、配组等工作。而且，通过二级DC/DC变换器升压后的电压稳定、精确，不存在簇与簇并联后由于电压不一致发生的环流现象，提升了效率。

在一种可能的实施方式中，一级DC/DC变换器2的数量是多个，梯次电池1的数量是多个，而且一级DC/DC变换器2与梯次电池1一一对应地连接。也即，一级DC/DC变换器2的个数与梯次电池1的个数相同并且一对一地连接。另外，二级DC/DC变换器5的数量是多个，变流器7的数量是多个，而且二级DC/DC变换器5与变流器7也是一一对应地连接。也即，二级DC/DC变换器5的个数与变流器7的支路个数相同并且一对一地连接。而且，虽然图1中仅示出了单支变流器支路，但是在实际应用中，储能装置可以包括单支变流器、2支变流器、4支变流器、5支变流器等等。

可选地，一级DC/DC变换器2和二级DC/DC变换器5为双向DC/DC变换器。这样，就能够实现储能装置的充电和放电。

在一种可能的实施方式中，一级DC/DC变换器2能够在各个梯次电池1的荷电状态不同的情况下控制各个梯次电池1以不同倍率进行充放电。例如，假设根据本公开实施例的储能装置处于放电阶段，而且第一个梯次电池1的SOC为50％，其余梯次电池1的SOC为100％，则与第一个梯次电池1相对应的一级DC/DC变换器2会适当减小第一个梯次电池1的放电倍率，而与其余梯次电池1相对应的其余一级DC/DC变换器2会适当提高其余梯次电池1的放电倍率，保证直流母线4中的电流达到需求，最终能够实现将所有并联梯次电池1的电量同时放空，提升整簇梯次电池的放电量，保证使用率的提升。储能装置处于充电阶段的操作与处于放电阶段的操作类似，不再赘述。因此，通过充电倍率、放电倍率的调整，能够实现各个梯次电池1的独立控制，以控制充放电电流的方式实现了各个梯次电池1之间的均衡，提高了均衡效率，并在一定程度上提升了储能的容量、效率以及安全性。

图2示出了根据本公开一种实施例的储能装置的又一功率流拓扑图，如图2所示，储能装置还包括连接在一级DC/DC变换器2与直流母线4之间的一级断路器3。这样，在对梯次电池1进行维护的过程中，只需要将与需要维护的梯次电池相连接的一级断路器3断开，即可更换新的梯次电池，不需要对更换的梯次电池的容量、电压等参数进行匹配和补电工作，提高效率。

进一步参考图2，一级DC/DC变换器2的数量是多个，一级断路器3的数量是多个，而且一级DC/DC变换器2与一级断路器3一一对应地连接。这样，就能够实现各个梯次电池1的独立维护。

仍然参考图2，储能装置还包括连接在二级DC/DC变换器5与变流器7之间的二级断路器6。可选地，二级断路器6的数量是多个，变流器7的数量是多个，而且二级断路器6与变流器7一一对应地连接。通过如此设置，在对梯次电池1进行维护的过程中，通过断开某个或某些二级断路器6，就能够批量地更换梯次电池1，不需要对更换的梯次电池1的容量、电压等参数进行匹配和补电工作，提高了效率。

以上是从功率流方面描述了根据本公开实施例的储能装置。接下来从通信流方面进一步描述根据本公开实施例的储能装置。

图3示出了根据本公开一种实施例的储能装置的通信流拓扑图。如图3所示，一级DC/DC变换器2的采集线与相对应的梯次电池1的采集线相连接，用于采集相应梯次电池1的温度、电压等信息。一级DC/DC变换器1的通讯线与控制器局域网(Controller AreaNetwork，CAN)总线相连接。二级DC/DC变换器5和变流器7的通讯线均与CAN总线相连接。这样，一级DC/DC变换器2、二级DC/DC变换器5、变流器7就能够利用CAN的方式实现通信。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (10)

1.一种储能装置，其特征在于，包括梯次电池、一级DC/DC变换器、二级DC/DC变换器和变流器，其中：

所述一级DC/DC变换器的低压侧与所述梯次电池相连接、高压侧与直流母线相连接，所述二级DC/DC变换器的低压侧与所述直流母线相连接、高压侧与所述变流器的直流侧相连接，所述变流器的交流侧与电网连接，而且所述一级DC/DC变换器将所述梯次电池的电压升压至第一电压平台，所述二级DC/DC变换器将所述直流母线的电压升压至第二电压平台。

2.根据权利要求1所述的储能装置，其特征在于，所述一级DC/DC变换器的数量是多个，所述梯次电池的数量是多个，而且所述一级DC/DC变换器与所述梯次电池一一对应地连接。

3.根据权利要求1所述的储能装置，其特征在于，所述二级DC/DC变换器的数量是多个，所述变流器的数量是多个，而且所述二级DC/DC变换器与所述变流器一一对应地连接。

4.根据权利要求1所述的储能装置，其特征在于，所述一级DC/DC变换器和所述二级DC/DC变换器为双向DC/DC变换器。

5.根据权利要求1所述的储能装置，其特征在于，所述一级DC/DC变换器还在各个所述梯次电池的荷电状态不同的情况下控制各个所述梯次电池以不同倍率进行充放电。

6.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的储能装置，其特征在于，所述储能装置还包括连接在所述一级DC/DC变换器与所述直流母线之间的一级断路器。

7.根据权利要求6所述的储能装置，其特征在于，所述一级DC/DC变换器的数量是多个，所述一级断路器的数量是多个，而且所述一级DC/DC变换器与所述一级断路器一一对应地连接。

8.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的储能装置，其特征在于，所述储能装置还包括连接在所述二级DC/DC变换器与所述变流器之间的二级断路器。

9.根据权利要求8所述的储能装置，其特征在于，所述二级断路器的数量是多个，所述变流器的数量是多个，而且所述二级断路器与所述变流器一一对应地连接。

10.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的储能装置，其特征在于，

所述一级DC/DC变换器的采集线与相对应的所述梯次电池的采集线相连接，所述一级DC/DC变换器的通讯线与控制器局域网总线相连接；

所述二级DC/DC变换器和所述变流器的通讯线均与所述控制器局域网总线相连接。

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