电池系统和将电池连接到电池系统的方法_3

文档序号:8383082阅读:来源:国知局
用于使从逆变器13输出的AC电压的相位与电网3的 AC电压的相位匹配W便防止无功功率损耗。此外,逆变器13也可W执行诸如电压波动范围 限制、功率因数校正、DC分离去除和瞬变现象保护等的功能。当不使用逆变器13时,可W 停止逆变器13的操作W最小化电力消耗。
[005引转换器14是连接在DC链路单元12和电池系统20之间的电力转换设备。转换器 14包括用于在放电模式中将从电池系统20输出的电力的电压转换为用于逆变器13的DC 链路电压的DC-DC转换器。另外,转换器14可W包括用于在充电模式中将从电力转换单元 11或逆变器13输出的电力的电压转换为用于电池系统20的电压的DC-DC转换器。即,转 换器14可W是输入和输出方向可变的双向转换器。当转换器14不被用于充电或放电电池 系统20时,可W停止转换器14的操作W最小化电力消耗。
[0059] 集成控制器15监测电力生成系统2、电网3、电池系统20和负载4的状态,并根据 监测的结果控制电力转换单元11、逆变器13、转换器14、电池系统20、第一开关30和第二 开关40的操作。集成控制器15可W监测在电网3中是否发生电力故障、电力生成系统2 是否生成电力、由电力生成系统2生成的电力量、电池系统20的充电状态、由负载4消耗的 电力量、时间等。当供应给负载4的电力不足时,例如,由于在电网3中发生电力故障,集成 控制器15可W控制负载4确定负载4当中所包括的使用电力的设备的优先级,并且将电力 供应给具有的高优先级的使用电力的设备。
[0060] 第一开关30和第二开关40串联连接在逆变器13和电网3和之间,并且通过在集 成控制器15的控制下接通或断开来控制电力生成系统2和电网3之间的电流流动。第一 开关30和第二开关40可W根据电力生成系统2、电网3和电池系统20的状态而接通或断 开。
[0061] 具体地,为了将来自电力生成系统2和/或电池系统20的电力供应给负载4、或者 将来自电网3的电力供应给电池系统20,第一开关30被接通。为了将来自电力生成系统2 和/或电池系统20的电力供应给电网3、或者将来自电网3的电力供应给负载4和/或电 池系统20,第二开关40被接通。开关设备,诸如能够传送大电流的继电器,可W被用作第一 开关30和第二开关40。
[0062] 当在电网3中出现电力故障时,第二开关40被断开而且第一开关30被接通。目P, 来自电力生成系统2和/或电池系统20的电力被供应给负载4,并且同时防止供应给负载 4的电力流入电网3。能量存储系统1与出现电力故障的电网3的隔离防止能量存储系统 1将电力供应给电网3。因此,在电网3的配电线路上工作W便例如修复电网3中的故障的 工人将不会受到来自能量存储系统1的电力的电击。
[0063] 电池系统20接收和存储由电力生成系统2生成的电力和/或从电网3输出的电 力,并将所存储的电力供应给负载4或电网3。电池系统20可W包括用于存储电力的部分、 W及用于控制和保护所述用于存储电力的部分的部分。在下文中,将参照图2详细描述电 池系统20。
[0064] 图2是示出根据实施例的电池系统20的配置的示图。
[0065] 参照图2,电池系统20可W包括电池架化atte巧rack)110、架电池管理系统 〇3atte;rymanagementsystem,BM巧 120 和架保护电路 130。
[0066] 电池架110存储从电力生成系统2和/或电网3供应的电力,并且将所存储的电 力供应给电力生成系统2和/或电网3。电池架110可W包括多个子单元,其将参照图3详 细描述。
[0067] 图3示出根据实施例的电池架的配置的示图。
[0068] 参照图3,电池架110包括作为子单元串联和/或并联连接的一个或多个电池巧 盘(tray) 111-1、. . .、lll-n。每个电池巧盘可W包括作为子单元的多个电池单元化atte巧 cell)。电池单体可W使用各种可再充电的二次电池。例如,在电池单体中使用的二次电池 可W包括媒-領电池、铅酸电池、媒金属氨化物(NiMH)电池、裡离子电池、裡聚合物电池等。
[006引电池架110可W根据电池巧盘111-1.....111-n的连接方法提供期望的输出,并 且通过正电极输出端子R+和负电极输出端子R-将电力输出到架保护电路130。
[0070] 电池架110可W包括分别与电池巧盘111-1、...、lll-n相对应的一个或多个巧盘 BMS112-l、...、112-n。巧盘BMS112-1、...、112-n监测各个相应电池巧盘 111-1、...、 111-n的电压、电流、温度等。监测结果可W被发送到相邻巧盘BMS。
[OCm] 巧盘BMS112-1、. ..、112-n的监测结果可W由一个巧盘BMS112-1收集。所收集 的监测数据Dm被发送到架BMS120。巧盘BMS112-1可W从架BMS120接收用于控制电池 架110的充电或放电的控制信号Sc。虽然已经描述的是,图3中放置在最高处的巧盘BMS 112- 1收集监测结果并且接收控制信号Sc,但是其他安排也是可能的。例如,放置在最低处 的巧盘BMS112-n可W收集监测结果并且接收控制信号Sc。在另一个实施例中,收集监测 结果并且发送监测数据Dm到架BMS120的巧盘BMS可W被设置为不同于接收控制信号Sc 的巧盘BMS。
[007引返回参照图2,架BMS120连接到电池架110,并且控制电池架110的充电和放电 操作。架BMS120可W执行过充电保护、过放电保护、过电流保护、过电压保护、过热保护、 电池单体平衡等功能。为此,架BMS120可W从电池架110接收与电压、电流、温度、剩余电 力量、寿命、W及充电状态等有关的监测数据Dm,基于监测结果生成控制信号Sc,并控制架 保护电路130。架BMS120可W将接收到的监测数据Dm供应给集成控制器15,并且从集成 控制器15接收与电池架110的控制有关的命令。
[0073] 图4是示出根据另一实施例的电池架的配置的示图。
[0074] 参照图4,电池架220包括作为子单元并联连接的一个或多个电池巧盘 211-1.....211-n。每个电池巧盘可W包括多个电池单体作为子单元。
[0075] 电池架220通过电池巧盘211-1、...、211-n的正电极输出端子R+和负电极输出 端子R-将电力输出到架保护电路130。
[0076] 在电池架220中,电池巧盘可W附加地并联连接W扩大电池系统20的容量,或者 新的电池巧盘可W连接到电池架220W便更换损坏的或发生故障的电池巧盘。当电池架 220的电压(R+和R-之间的电压)和新添加的电池巧盘的电压之间的差很大时,大电流流 入电池架220和新添加的电池巧盘之一,并且因此,可能引起系统的击穿。
[0077] 为了防止该样的问题,当新连接了电池巧盘时,该电池巧盘的电压被调整到基本 上等于电池架220的系统电压,然后将该电池巧盘连接到电池架220。为了实现该方法,需 要单独的充电或放电系统。
[0078] 因此,在所描述的技术中,当具有新的电池的电力源的模块被连接到电池架220 时,连接控制电路被设置在电池巧盘和电池架220之间W防止过电流流入电池巧盘或电池 架 220。
[0079] 下文中,为了便于说明,将描述电池巧盘当中的第二电池巧盘211-2被新连接到 电池架220。该里,连接控制电路被设置在第二电池巧盘211-2和电池架220之间的路径 上。然而,连接控制电路可W被设置在每个电池巧盘和电池架220之间的路径上。
[0080] 连接控制电路包括第一开关231-2、第二开关233-2和电阻元件235-2,第一开关 231-2设置在第二电池巧盘211-2和电池架220 (它是通过并联
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