多电压输出的户用储能系统的制作方法

本发明属于供电设备领域，具体提供一种多电压输出的户用储能系统。

背景技术：

通过使用户用储能系统，用户可以在白天利用分布式发电存储电量，夜晚通过户用储能系统输出使用，降低了对传统电网的依赖，实现了绿色能源的高效利用。基于通信行业的延续及60V安全电压的考虑，传统户用储能系统电压平台使用48V系统；随着市场对于户用储能系统容量及效率提升的需求，可通过采用200V以上的高压平台将系统效率提升10％以上，这种高压平台正逐渐成为户用储能系统新的选择。

但是在48V系统及200V以上高压系统需求并存的时代，如何实现同一个储能系统既可应用于48V低压系统，也可应用于200V以上高压系统，或者其他不同电压的系统，成为户用储能产品所需解决的一个关键问题。

相应地，本领域需要一种新的户用储能系统来解决上述问题。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有户用储能系统不能实现多电压灵活输出的问题，本发明提供了一种多电压输出的户用储能系统，该户用储能系统包括控制器、多个电子开关、CAN总线、多个电池模块和逆变器，所述电子开关经由直流母线将所述电池模块电连接到所述逆变器，所述控制器通过所述CAN总线分别与所述电池模块电连接，所述控制器控制所述电子开关的通断，以便实现所述电池模块的串联或者并联。

在本发明的优选技术方案中，每个所述电子开关都包括第一电子开关和第二电子开关，所述电池模块通过所述第一电子开关依次电连接，用以实现所述电池模块的串联输出；所述电池模块分别通过所述第二电子开关与所述直流母线电连接，用以实现所述电池模块的并联输出。

在本发明的优选技术方案中，所述控制器以互锁方式控制所述第一电子开关和所述第二电子开关，使得所述第一电子开关和所述第二电子开关不能同时闭合。

在本发明的优选技术方案中，所述多个电池模块中的第一个和最后一个的第二电子开关是单刀单掷开关，其他电池模块的第二电子开关是双刀双掷开关，并且所述多个电池模块的第一电子开关都是单刀单掷开关或者所述多个电池模块的第一电子开关都是单刀双掷开关。

在本发明的优选技术方案中，每个所述电池模块的内部都设置有直流熔断器，所述直流熔断器用于使特定电池模块独立地退出所述户用储能系统，而不影响其他电池模块的操作。

在本发明的优选技术方案中，每个所述电池模块的内部都设置有BMS，每个所述电池模块通过所述BMS与所述CAN总线连接。

在本发明的优选技术方案中，所述电池模块通过分布式发电设备进行充电。

在本发明的优选技术方案中，所述逆变器是DC/AC逆变器，所述DC/AC逆变器与所述直流母线电连接，用于将直流电转变成交流电输出。

在本发明的优选技术方案中，所述户用储能系统还包括显示装置，用于显示每个所述电池模块的工作状态并且/或者显示每个所述电池模块的输出电压和输出电流。

本领域技术人员容易理解的是，根据本发明的技术方案，通过控制器控制与电池模块电连接的电子开关的通断，能够实现多个电池模块的串联或并联，从而能够根据需求得到多个不同的输出电压。

附图说明

图1是本发明的户用储能系统的第一实施方式中所有电池模块串联时的系统拓扑框图。

图2是本发明的户用储能系统的第一实施方式中所有电池模块并联时的系统拓扑框图。

图3是本发明的户用储能系统的第二实施方式的系统拓扑框图。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。

在本发明的描述中，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。

在图1和图2所示的第一实施方式中，本发明的户用储能系统包括控制器、多个电子开关、CAN总线、DC/AC逆变器和多个电池模块。电池模块为标准电池模块，标准电压为48V。电子开关包括第一电子开关Kt和第二电子开关Km，第一电子开关Kt设置在电池模块与电池模块之间，用于将相邻的电池模块电连接，第二电子开关Km设置在电池模块和直流母线之间，将电池模块连接到直流母线上。需要说明的是，在图1和图2所示的第一实施方式中，第一个电池模块的第二电子开关Km1和最后一个电池模块的第二电子开关Kmn是单刀单掷开关，其他电池模块的第二开关Km均是双刀双掷开关，第一电子开关Kt都是单刀单掷开关。各电池模块通过CAN总线与控制器连接。DC/AC逆变器与直流输出母线电连接，用于将直流电转变成交流电输出。

如图1所示，第一电子开关Kt全部闭合，第二电子开关Km全部断开，所有电池模块依次串联，户用储能系统高压输出，输出电压是所有电池模块输出电压之和。若是输出电压为200V以上，户用储能系统至少需要5块电池模块组成。

如图2所示，第一电子开关Kt全部断开，第二电子开关Km全部闭合，所有电池模块分别与直流母线电连接并且彼此并联，户用储能系统低压输出，输出电压与标准电池模块的电压相同。

需要说明的是，第一电子开关Kt和第二电子开关Km的闭合与断开都是通过控制器进行控制。为了避免电池模块短路，控制器中还设置有互锁程序，用以保证第一电子开关Kt和第二电子开关Km不能同时闭合。进一步，还可以选用热继电器作为第一电子开关Kt。

每个电池模块内都设置有BMS，BMS通过CAN总线与控制器连接。每个电池模块内还设置有可拆卸更换的直流熔断器，当电池模块出现过载的情况时，直流熔断器会迅速被切断，电池模块断开与外部的连接。每个直流熔断器都用于使对应的电池模块独立地退出整个户用储能系统，而不影响其他电池模块的操作。直流熔断器与热继电器一同对电池模块起到双重保护的作用。

户用储能系统还设置了显示装置(图中未示出)，该显示装置与控制器连接，用于实时观察电池模块的工作状态和输出电压、电流和电池的使用情况等信息。

接下来参阅图3，在图3所示的第二实施方式中，第一电子开关Kt₁为单刀双掷开关，同样由控制器控制其断开与闭合。第一电子开关Kt₁的不动端与电池模块1#电连接，第一电子开关Kt₁的两个动端分别与电池模块2#的两个输出端电连接；第一电子开关Kt_(n-1)的不动端与电池模块(n-1)#电连接，第一电子开关Kt_(n-1)的两个动端分别与电池模块n#的两个输出端电连接。第二电子开关Km1和第二电子开关Kmn是单刀单掷开关，其他第二开关Km均是双刀双掷开关。

继续参阅图3，电池模块全部串联时，将所有第一电子开关Kt的刀头与左侧动端的连接；电池模块部分串联时，将控制该部分电池模块的第一电子开关Kt的刀头与左侧动端的连接，其余的第一电子开关Kt的刀头与右侧动端的连接。此种实施方式可实现2至n倍于单个标准电池模块的电压输出。较之只能1倍或n倍于单个标准电池模块的电压输出的第一实施方式，具有更多的电压输出选择。

继续参阅图3，当电池模块全部并联时，所有的第一电子开关Kt断开，第二电子开关Km全部闭合，所有电池模块分别与直流母线电连接，户用储能系统低压输出，输出压力与标准电池模块的电压相同。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。