TWM483550U - 鉛酸電池及鋰電池倂聯複合式儲能電池供電系統 - Google Patents
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Description
本創作係有關於電池供電系統，尤其是一種鉛酸電池及鋰電池併聯複合式儲能電池供電系統。
儲能系統所需電池能量大，需要數十組或百組電池組並聯運行。傳統儲能系統，採用串並聯方式將個別電池組逐一並聯形成大容量的電池系統。但當電池組需要進行部份單體電池更換時，由於更換後之電池組電壓與其他並聯電壓不一致，隨意並接容易發生大電流事故，故不容易並聯。
電池組並聯後，由於電池組之個別單體電池特性改變，導致電池組總電壓改變，當電池系統進行充放電時，特性落後的電池組，無法完全充飽電或過放電。導致整個電池系統特性下滑，如不妥善控制，則會發生災害。
做為儲能電池系統，每日需要深循環充放電。傳統儲能電池系統，如果採用鉛酸電池作為系統電池，因為鉛酸電池不適合深循環充放電，一般鉛酸電池深循環壽命為300-400次，故鉛酸儲能電池系統壽命短，因而影響整個充電系統的整體壽命。
如果採用鋰電池儲能系統，利用鋰電池適合深循環充放電特性及能量密度比高的特性，做為儲能電池系統。但是鋰電池不適合衝擊電流(瞬間大
容量充電/放電)的應用。瞬間衝擊電流會影響鋰電池壽命
所以上述無論是使用鉛酸電池或鋰電池作為儲能系統皆有其缺點，因此本案希望能結合此兩種電池於一儲能結構中，並輔以控制系統而達到可同時截取此兩電池的優點於饋電電路的儲能結構中。
所以本創作的目的係為解決上述習知技術上的問題，本創作中提出一種鉛酸電池及鋰電池併聯複合式儲能電池供電系統。同時採用鉛酸電池及鋰電池複合式儲能電池系統，其中鉛酸電池具有快速瞬間大容量之充電，放電能力。鋰電池具有長時間，長壽命穩定充放電能力雙方結合為一，由鉛酸電池負責供應動態負載變動，鋰電池負責供應穩態負載及深循環充放電。
另外，鋰電池組由鋰電池單元及控制器所組成，由控制器負責鋰電池之充/放電控制。當鋰電池單元發生異常需要進行維護時，經由控制器可輕易脫離儲能電池系統。當儲能系統發生異常時，鋰電池控制櫃可分別限流保護，避免能量瞬間集中，發生災害。
為達到上述目的本創作中提出一種鉛酸電池及鋰電池併聯複合式儲能電池供電系統，包含：一直流匯流排；至少一鉛酸電池組並聯到該直流匯流排；該鉛酸電池組適合於衝擊電流下的供電；以及至少一鋰電池組並聯到該直流匯流排；
鋰電池儲能系統，利用鋰電池適合深循環充放電特性及能量密度比高的特性，做為儲能電池系統並適於穩定電流下的供電。
其中該每個鉛酸電池組可配置一鉛酸電池組監視器，其作用方式為當偵測到瞬間大的電流變化時即開啟該鉛酸電池組的電流供應，當電流進入平穩態時，即由鋰電池組供應電流到負載，鉛酸電池將自動停止供應電流到負載。
其中每個鋰電池組配置一鋰電池組控制器，其作用方式為當偵測到瞬間大的電流變化時即抑制該鋰電池組的供應瞬間大電流供應，當電流進入平穩態時，即開啟該鋰電池組以穩定電流供應電流到負載。另外，該鋰電池組包含數個鋰電池單元，這些鋰電池單元以並聯或串聯的方式形成該鋰電池組；維修時可以將該鋰電池單元個別抽換。
本案中所有的該鋰電池組控制器更進一步連接到一總控制器，使得操作人員可以在總控制端直接對各個鋰電池組進行各種設定。
由下文的說明可更進一步瞭解本創作的特徵及其優點，閱讀時並請參考附圖。
10‧‧‧直流匯流排
20‧‧‧鉛酸電池組
21‧‧‧鉛酸電池組監視器
30‧‧‧鋰電池組
31‧‧‧鋰電池組控制器
40‧‧‧總控制器
50‧‧‧再生能源發電系統
60‧‧‧市電
100‧‧‧負載
圖一顯示本案之系統示意圖。
圖二顯示本案系統尚配置再生能源發電系統之示意圖。
圖三顯示本案系統尚配置再生能源發電系統與市電之示意圖。
圖四顯示本案系統尚配置再生能源發電系統、市電及總控制器之示意圖。
茲謹就本案的結構組成，及所能產生的功效與優點，配合圖式，舉本案之一較佳實施例詳細說明如下。
請參考圖一至圖四所示，顯示本創作之，包含下列元件：本案之鉛酸電池及鋰電池併聯複合式儲能電池供電系統，包含：一直流匯流排10，用於連接本案的其他元件，使得這些元件的電流可經由直流匯流排10傳送。
至少一鉛酸電池組20並聯到該直流匯流排10；鉛酸電池組20適合衝擊電流(瞬間大容量充電/放電)的應用，瞬間衝擊電流並不會急劇影響鉛酸電池組20。所以當整個供電系統的負載100突然上升而使得電流急劇增加時，該鉛酸電池組20可以快速的提升所供應的電流以符合系統的需要。惟做為儲能電池系統，每日需要深循環充放電。但鉛酸電池不適合深循環充放電，一般鉛酸電池深循環壽命為300-400次，故鉛酸儲能電池系統壽命短。
其中該鉛酸電池組20可包含數個鉛酸電池單元(圖中沒
有顯示)，這些鉛酸電池單元可以並聯或串聯的方式形成該鉛酸電池組20。
每個鉛酸電池組20可配置一鉛酸電池組監視器21，其作用方式為當偵測到瞬間大的電流變化時即自動由鉛酸電池組20的電流供應，當電流進入平穩態時，即自動停止該鉛酸電池組20以供應電流到負載100。
至少一鋰電池組30並聯到該直流匯流排10；鋰電池儲能系統，利用鋰電池適合深循環充放電特性及能量密度比高的特性，做為儲能電池系統。但是鋰電池不適合衝擊電流(瞬間大容量充電/放電)的應用。瞬間衝擊電流會影響鋰電池壽命，惟做為儲能電池系統，每日需要深循環充放電，鋰電池適合深循環充放電。所以系統使用鋰電池組30作為穩態電流時的供電電源，可以使得整個系統的壽命延長。
其中該鋰電池組30可包含數個鋰電池單元(圖中沒有顯示)，這些鋰電池單元可以並聯或串聯的方式形成該鋰電池組30。維修時可以將該鋰電池單元個別抽換。
每個鋰電池組30可配置一鋰電池組控制器31，其作用方式為當偵測到瞬間大的電流變化時即中斷該鋰電池組30的電流供應，當電流進入平穩態時，即開啟該鋰電池組30以供應電流到負載100。當個別鋰電池組更換完成後，縱使串接電壓與其他鋰電池組不一致，但經由鋰電池控制器31
電壓調節控制，可非常容易與其他鋰電池組並接。
所有的該鋰電池組控制器31可以更進一步連接到一總控制器40，使得操作人員可以在總控制端直接對各個鋰電池組30進行各種設定。
其中所有的電池組並聯於該直流匯流排10，因此形成一供電系統，該供電系統可已並接或串接至少一負載100；該供電系統尚包含：至少一電流源，較佳者其為再生能源發電系統50，如太陽能或風力供電系統；其中該電流源以並聯的方式饋入一直流匯流排10；該電流源主要是用於饋電予上述之該至少一鉛酸電池組20及該至少一鋰電池組30；或者是該電流源也可以直接饋電於下游的負載100，取決於電力控制系統的設定。
另外，該供電系統尚包含：至少一市電60，其中該市電60以並聯的方式饋入一直流匯流排10。該市電60主要是用於饋電予上述之該至少一鉛酸電池20組及該至少一鋰電池組30；或者是該市電60也可以直接饋電於下游的負載100，取決於電力控制系統的設定。
本案的作用如下，當有負載100加入該直流匯流排10時，該鉛酸電池組20可快速提升供應電流，以供電於該負
100載。當該直流匯流排10的電流供應達到一穩定值時，該鋰電池組控制器31偵測到電流供電相當穩定，所以開啟該鋰電池組30以令該鋰電池組30直接供電予該負載100，並視需要降低該鉛酸電池組30的電流供應。如果有另一負載100加入時，系統重覆此一動作。以達到可同時保護該鉛酸電池組20及鋰電池組30的目的。
本案中同時採用鉛酸電池及鋰電池複合式儲能電池系統，其中鉛酸電池具有快速充電，放電能力。鋰電池具有長時間，長壽命穩定充放電能力雙方結合為一，由鉛酸電池負責供應動態負載變動，鋰電池負責供應穩態負載及深循環充放電。
鋰電池組30由鋰電池單元及鋰電池組控制器31所組成，由鋰電池組控制器31負責鋰電池之充/放電控制。當鋰電池單元發生異常需要進行維護時，經由鋰電池組控制器31可輕易脫離儲能電池系統。當儲能系統發生異常時，鋰電池組可分別限流保護，避免能量瞬間集中，發生災害。
綜上所述，本案人性化之體貼設計，相當符合實際需求。其具體改進現有缺失，相較於習知技術明顯具有突破性之進步優點，確實具有功效之增進，且非易於達成。本案未曾公開或揭露於國內與國外之文獻與市場上，已符合專利法規定。上列詳細說明係針對本創作之一可行實施例之具體說明，
惟該實施例並非用以限制本創作之專利範圍，凡未脫離本創作技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。
10‧‧‧直流匯流排
20‧‧‧鉛酸電池組
21‧‧‧鉛酸電池組監視器
30‧‧‧鋰電池組
31‧‧‧鋰電池組控制器
40‧‧‧總控制器
50‧‧‧再生能源發電系統
60‧‧‧市電
100‧‧‧負載
Claims (9)
- 一種鉛酸電池及鋰電池併聯複合式儲能電池供電系統，包含：一直流匯流排；至少一鉛酸電池組並聯到該直流匯流排；該鉛酸電池組適合於衝擊電流下的供電；以及至少一鋰電池組並聯到該直流匯流排；鋰電池儲能系統，利用鋰電池適合深循環充放電特性及能量密度比高的特性，做為儲能電池系統並適於穩定電流下的供電。
- 如申請專利範圍第1項之鉛酸電池及鋰電池併聯複合式儲能電池供電系統，其中該每個鉛酸電池組可配置一鉛酸電池組監視器，其作用方式為當偵測到瞬間大的電流變化時即開啟該鉛酸電池組的電流供應，當電流進入平穩態時，即關斷該鉛酸電池組以供應電流到負載。
- 如申請專利範圍第1項之鉛酸電池及鋰電池併聯複合式儲能電池供電系統，其中該鉛酸電池組包含數個鉛酸電池單元，這些鉛酸電池單元以並聯或串聯的方式形成該鉛酸電池組；維修時可以將該鉛酸電池單元個別抽換。
- 如申請專利範圍第1項之鉛酸電池及鋰電池併聯複合式儲能電池供電系統，其中每個鋰電池組配置一鋰電池組控 制器，其作用方式為當偵測到瞬間大的電流變化時即中斷該鋰電池組的電流供應，當電流進入平穩態時，即開啟該鋰電池組以供應電流到負載。
- 如申請專利範圍第1項之鉛酸電池及鋰電池併聯複合式儲能電池供電系統，其中該鋰電池組包含數個鋰電池單元，這些鋰電池單元以並聯或串聯的方式形成該鋰電池組；維修時可以將該鋰電池單元個別抽換。
- 如申請專利範圍第4項之鉛酸電池及鋰電池併聯複合式儲能電池供電系統，其中所有的該鋰電池組控制器更進一步連接到一總控制器，使得操作人員可以在總控制端直接對各個鋰電池組進行各種設定。
- 如申請專利範圍第1項之鉛酸電池及鋰電池併聯複合式儲能電池供電系統，尚包含至少一再生能源發電系統，其以並聯的方式饋入該直流匯流排。
- 如申請專利範圍第7項之鉛酸電池及鋰電池併聯複合式儲能電池供電系統，其中該再生能源發電系統為太陽能或風力發電系統。
- 如申請專利範圍第1項之鉛酸電池及鋰電池併聯複合式儲能電池供電系統，尚包含至少一市電，該市電以並聯的方式饋入該直流匯流排。
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