一种能量存储装置的制作方法

本实用新型属于电池储能领域，更具体地说，是涉及一种能量存储装置。

背景技术：

随着新能源汽车的推广，产生了大量的退役电池，但这些退役的电池除了能在汽车、设备中作为动力能源使用，还有一个非常重要的功能是能量存储。电池储能由于具有循环效率高、工况转换快、电站建设用地要求不高、地理适应性强的特点而备受关注。目前，我国正大力开展大规模电池储能技术的研究，探索电池充放电站的安全稳定运行模式，以全面提高电池储能电站的综合经济性，支撑坚强智能电网的快速发展。

目前市场上，虽然利用电池的储能装置有很多，但多数的储能装置都是运用相同型号的电池组进行充放电，对退役的不同型号的电池不能充分利用，仍然造成大量的电池浪费。同时，常见的基于电池的储能装置，是根据充放电电压信息对所有电池组同时充电或者放电，使装置调度不灵活。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种能量存储装置，旨在实现储能装置能适用不同型号的电池组，并能任意扩展电池组，减少电池浪费，使装置调度具有灵活性。

本实用新型实施例提供了一种能量存储装置，包括一控制模块、一交直流模块、多个直流充放电模块和多个电池组；

所述交直流模块将输入的交流电转换为直流电输出，将输入的直流电转换为交流电输出，以及对交流电进行工频隔离滤波；

所述多个直流充放电模块，均与所述交直流模块相连，控制所述多个电池组充放电，并将所述多个电池组的放电电压转换为相同电压输出；

所述多个电池组与所述多个直流充放电模块一一对应连接；

所述控制模块与各个所述直流充放电模块连接，还与所述交直流模块连接，控制所述交直流模块、所述直流充放电模块和所述电池组进行充放电。

可选的，所述交直流模块包括：工频隔离单元和电压变换单元；

所述工频隔离单元，一端适于与交流电网连接，另一端与所述电压变换单元的一端连接，将所述交流电网的交流电进行工频隔离滤波；

所述电压变换单元，另一端与所述交直流模块连接，将工频隔离滤波后的交流电网的交流电转换为直流电，还将所述多个直流充放电模块输出的直流电转换为交流电。

可选的，所述工频隔离单元为工频隔离变压器。

可选的，所述电压变换单元包括：电感L1、电感L2、电感L3，开关管Q1，开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4、开关管Q5和开关管Q6；所述开关管Q1，所述开关管Q2、所述开关管Q3、所述开关管Q4、所述开关管Q5和所述开关管Q6均包括一个二极管；

所述开关管Q1源极与所述开关管Q4漏极连接，开关管Q1漏极与所述开关管Q2漏极和所述Q3漏极的公共端连接，并与所述直流充放电模块电连接；

所述开关管Q2源极和所述开关管Q5漏极连接；

所述开关管Q3源极和所述开关管Q6漏极连接；

所述开关管Q4源极与所述开关管Q5源极和所述开关管Q6源极公共端连接，并与所述直流充放电模块电连接；

所述电感L1第一端与所述开关管Q1源极和所述开关管Q4漏极的公共端连接，第二端与所述电感L2第二端和所述电感L3第二端的公共端连接，并与所述工频隔离单元电连接；

所述电感L2的第一端与所述开关管Q2源极和所述开关管Q5漏极的公共端连接；

所述电感L3的第一端与所述开关管Q3源极和所述开关管Q6栅极的公共端连接。

可选的，所述电压变换单元还包括：

滤波电容C1，正极与所述开关管Q1漏极、所述开关管Q2漏极、所述开关管Q3漏极的公共端连接，负极与所述开关管Q4源极、所述开关管Q5源极、所述开关管Q6源极的公共端连接。

可选的，所述直流充放电模块包括：电感L4、电感L5、电感L6，开关管Q7，开关管Q8、开关管Q9、开关管Q10、开关管Q11和开关管Q12；所述开关管Q7，所述开关管Q8、所述开关管Q9、所述开关管Q10、所述开关管Q11和所述开关管Q12均包括一个二极管；

所述开关管Q7源极与所述开关管Q10漏极连接，开关管Q7漏极与所述开关管Q8漏极和所述Q9漏极的公共端连接，并与所述交直流模块电连接；

所述开关管Q8源极和所述开关管Q11漏极连接；

所述开关管Q9源极和所述开关管Q12漏极连接；

所述开关管Q10源极与所述开关管Q11源极和所述开关管Q12源极公共端连接，并与所述交直流模块电连接；

所述电感L4第一端与所述电池组电连接，第二端与所述开关管Q7源极和所述开关管Q10漏极的公共端连接；

所述电感L5第一端与所述电池组电连接，第二端与所述开关管Q8源极和所述开关管Q11漏极的公共端连接；

所述电感L6第一端与所述电池组电连接，第二端与所述开关管Q9源极和所述开关管Q12栅极的公共端连接。

可选的，所述直流充放电模块还包括：

滤波电容C3，正极与所述电感L4的第一端、所述电感L5的第一端和所述电感L6的第一端的公共端连接，负极与所述开关管Q10源极、所述开关管Q11源极和所述开关管Q12源极的公共端连接。

可选的，所述控制模块通过CAN总线或RS485总线分别与所述多个直流充放电模块和所述交直流模块连接。

可选的，所述交直流模块通过直流母线分别与所述多个直流充放电模块连接。

可选的，各个所述直流充放电模块之间并行连接。

本实用新型实施例相对于现有技术的有益效果包括：本实用新型实施例中，直流充放电模块可以将所述不同型号电池组的不同电压值转换为相同电压值，每个直流充放电模块并行连接，且一一对应与电池组连接，实现装置能适用不同型号的电池组，并能任意扩展连接，减少电池浪费；所述控制模块可以通过所述电池组的信息选择性控制所述直流充放电模块充放电，进一步实现装置调度具的灵活性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，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能量存储装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的另一种能量存储装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的交直流模块的电路结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的直流充放电模块的电路结构示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定装置结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本实用新型实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本实用新型。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本实用新型的描述。

为了说明本实用新型所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

实施例一

参见图1，本实用新型实施例提供的一种能量存储装置，包括一个控制模块100、一个交直流模块200、多个直流充放电模块300和多个电池组400。

所述交直流模块200将输入的交流电转换为直流电输出，将输入的直流电转换为交流电输出，以及对交流电进行工频隔离滤波。

所述多个直流充放电模块300，均与所述交直流模块200相连，控制所述多个电池组400充放电，并将所述多个电池组400的放电电压转换为相同电压输出。

所述多个电池组400与所述多个直流充放电模块300一一对应连接。

所述控制模块100与各个所述直流充放电模块300连接，还与所述交直流模块200连接，控制所述交直流模块200、所述直流充放电模块300和所述电池组400进行充放电。

通过直流充放电模块300可以将所述不同型号电池组400的不同电压值转换为相同电压值，每个直流充放电模块300并行连接，且一一对应与电池组400连接，实现了装置能适用不同型号的电池组400，并能任意扩展连接，减少电池浪费。所述控制模块100可以通过所述电池组400的信息选择性控制所述直流充放电模块300充放电，进一步实现装置调度具的灵活性。

进一步地，请参阅图2，作为一种具体实施方式，能量存储装置包括一个控制模块100、一个交直流模块200、多个直流充放电模块300和多个电池组400。

控制模块100，与各个所述直流充放电模300连接，还与所述交直流模块200连接，控制所述交直流模块200、所述直流充放电模块300和所述电池组400进行充放电。控制模块100通过CAN总线或RS485总线分别与所述多个直流充放电模块300和交直流模块200相连，控制模块100与直流充放电模块300和交直流模块200相连的连接接口可以是以太网接口。

一个实施例中，控制模块100可以包括指令获取单元101、交直流信息管理单元102和充放电信息管理单元103。

指令获取单元101，用于获取上位机充放电指令。具体的，本实施例提供的上位机是指可以直接发出操控命令的计算机，优选的，可以是PC/host computer/master computer/upper computer等。

交直流信息管理单元102，用于获取交直流模块200的充电电压信息，所述充电电压信息包括交流电网的交流电电压信息。

充放电信息管理单元103，用于获取所述直流充放电模块300中所述电池组400型号信息，并根据所述电池组400型号信息向所述直流充放电模块300发送充放电指令。优选的，本实施例中电池组400的型号信息可以包括剩余电量、电池容量、最大充放电电流、最大充电电压和最低放电电压的差异。

在具体应用中，控制模块100可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备，也可以包括中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

一个实施例中，交直流模块200与控制模块100连接，还适于与多个直流充放电模块300连接，交直流模块200通过直流母线分别与多个直流充放电模块300连接。将输入的交流电转换为直流电输出，将输入的直流电转换为交流电输出，以及对交流电进行工频隔离滤波。

具体的，交直流模块200可以包括工频隔离单元201和电压变换单元202。

工频隔离单元201，适于与交流电网连接，将所述交流电网的交流电进行工频隔离滤波，也包括对直流充放电模块300输入的直流电进行工频隔离滤波。优选的，本实施例中所述工频隔离单元201为工频隔离变压器。

电压变换单元202，一端与所述工频隔离单元201连接，另一端与所述交直流模块200连接，将工频隔离滤波后的交流电网的交流电转换为直流电，也包括将所述多个直流充放电模块300输出的直流电转换为交流电。

具体的，参见图3，所述电压变换单元202可以包括：电感L1、电感L2、电感L3，开关管Q1，开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4、开关管Q5和开关管Q6。其中，所述开关管Q1，所述开关管Q2、所述开关管Q3、所述开关管Q4、所述开关管Q5和所述开关管Q6均包括一个二极管。第一二极管正极与所述开关管Q1的源极连接，负极与所述开关管Q1漏极连接。第二二极管正极与所述开关管Q2的源极连接，负极与所述开关管Q2漏极连接。第三二极管正极与所述开关管Q3的源极连接，负极与所述开关管Q3漏极连接。第四二极管正极与所述开关管Q4的源极连接，负极与所述开关管Q4漏极连接。第五二极管正极与所述开关管Q5的源极连接，负极与所述开关管Q5漏极连接。第六二极管正极与所述开关管Q6的源极连接，负极与所述开关管Q6漏极连接。

进一步地，所述开关管Q1源极与所述开关管Q4漏极连接，开关管Q1漏极与所述开关管Q2漏极和所述Q3漏极的公共端连接，并与所述直流充放电模块300电连接。

所述开关管Q2源极和所述开关管Q5漏极连接。所述开关管Q3源极和所述开关管Q6漏极连接。所述开关管Q4源极与所述开关管Q5源极和所述开关管Q6源极公共端连接，并与所述直流充放电模块300电连接。

所述电感L1第一端与所述开关管Q1源极和所述开关管Q4漏极的公共端连接，第二端与所述电感L2第二端和所述电感L3第二端的公共端连接，并与所述工频隔离单元201电连接。所述电感L2的第一端与所述开关管Q2源极和所述开关管Q5漏极的公共端连接。所述电感L3的第一端与所述开关管Q3源极和所述开关管Q6栅极的公共端连接。

另外，所述电压变换单元202还可以包括滤波电容C1。所述滤波电容C1，正极与所述开关管Q1漏极、所述开关管Q2漏极、所述开关管Q3漏极的公共端连接，负极与所述开关管Q4源极、所述开关管Q5源极、所述开关管Q6源极的公共端连接，用于对电压变换单元202输出的直流电进行滤波处理，对直流充放电模块300输入的直流电进行缓冲滤波，保护电压变换单元202电路。

一个实施例中，直流充放电模块300均与所述交直流模块200相连，也分别与多个电池组400一一对应连接，控制所述多个电池组400充放电，同时用于对交直流模块200输入的直流电进行整流处理，也包括将所述多个电池组400的放电电压转换为相同电压输出。优选的，本实施例中，所述多个直流充放电模块300并行连接，且分别与多个电池组400一一对应连接，直流充放电模块300可根据具体需求进行任意扩展。例如，直流充放电模块300对外放电时，输出的直流电不满足外部电源需求电量，直流充放电模块400可根据外部电源需求电量进行并行扩展，以满足外部电源需求电量。

具体的，参见图4，直流充放电模块300可以包括：电感L4、电感L5、电感L6，开关管Q7，开关管Q8、开关管Q9、开关管Q10、开关管Q11和开关管Q12。其中，所述开关管Q7，所述开关管Q8、所述开关管Q9、所述开关管Q10、所述开关管Q11和所述开关管Q12均包括一个二极管。第七二极管正极与所述开关管Q7的源极连接，负极与所述开关管Q7漏极连接。第八二极管正极与所述开关管Q8的源极连接，负极与所述开关管Q8漏极连接。第九二极管正极与所述开关管Q9的源极连接，负极与所述开关管Q9漏极连接。第十二极管正极与所述开关管Q10的源极连接，负极与所述开关管Q10漏极连接。第十一二极管正极与所述开关管Q11的源极连接，负极与所述开关管Q11漏极连接。第十二二极管正极与所述开关管Q12的源极连接，负极与所述开关管Q12漏极连接。

进一步地，所述开关管Q7源极与所述开关管Q10漏极连接，开关管Q7漏极与所述开关管Q8漏极和所述Q9漏极的公共端连接，并与所述交直流模块200电连接。

所述开关管Q8源极和所述开关管Q11漏极连接。所述开关管Q9源极和所述开关管Q12漏极连接。所述开关管Q10源极与所述开关管Q11源极和所述开关管Q12源极公共端连接，并与所述交直流模块200电连接。

所述电感L4第一端与所述电池组400电连接，第二端与所述开关管Q7源极和所述开关管Q10漏极的公共端连接。所述电感L5第一端与所述电池组400电连接，第二端与所述开关管Q8源极和所述开关管Q11漏极的公共端连接。所述电感L6第一端与所述电池组400电连接，第二端与所述开关管Q9源极和所述开关管Q12栅极的公共端连接。

另外，所述直流充放电模块300还可以包括滤波电容C3。

滤波电容C3，正极与所述电感L4的第一端、所述电感L5的第一端和所述电感L6的第一端的公共端连接，负极与所述开关管Q10源极、所述开关管Q11源极和所述开关管Q12源极的公共端连接，用于对电池组400输出的直流电进行滤波处理，以及对交直流模块200输入的直流电进行缓冲滤波，对电池组400起到保护作用。

在一个实施例中，所述能量存储装置通过控制模块100控制交直流模块200和直流充放电模块300对电池组400的充电工作过程为：

控制模块100通过CAN总线与交直流模块200和直流充放电模块300连接，获取交直流模块200的交流电信息以及直流充放电模块300中的电池组400的型号信息，所述型号信息包括剩余电量、电池容量、最大充放电电流、最大充电电压，最低放电电压的差异。并通过所述型号信息控制所述满足充电条件的电池组所对应连接的直流充放电模块300。

例如，第一电池组400和第二电池组400存储电量充足，第三电池组400剩余电量较少，但不满足此时交直流模块200的交流电最大电压值，第四电池组400和第五电池组400剩余电量较少，且满足交直流模块200的交流电最大电压值和最大电流值，则控制模块100控制所述第四电池组400和第五电池组400对应连接第四直流充放电模块300和第五直流充放电模块300进行充电操作。

交直流模块200将外部电网的交流电进行隔离处理，输入电压变换单元202，交流电流经电感L1，电感L2和电感L3进入开关管，通过开关管的配合将交流电转换为直流电，并将直流电输入需要充电的电池组400对应连接的直流充放电模块300。

直流电进入需要充电的电池组400对应连接的直流充放电模块300，优选的，本实施例直流充放电模块300采用的是三路PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)脉冲交错Buck-Boost(升降压)式并联拓扑，作用一是提高能量存储装置的功率，二是减少开关纹波，达到更高的恒流恒压精度。直流电流经开关管，开关管进行同步整流，三路PWM脉冲驱动导通角相差120度，实现对直流电的恒流处理。

需要充电的电池组400存储所述经过恒流处理的直流电。

一个实施例中，所述能量存储装置通过控制模块100控制电池组400对交直流模块200和直流充放电模块300放电工作过程为：

控制模块100获取交直流模块200的交流电信息以及直流充放电模块300中的电池组400的型号信息，根据所述型号信息控制所述满足放电条件的电池组所对应连接的直流充放电模块300对交直流模块200放电。

例如，第一电池组400和第二电池组400存储电量充足，则控制模块400控制第一电池组400和第二电池组400对应连接的第一直流充放电模块300和第二直流充放电模块300对交直流模块300进行放电；可选的，第一电池组400和第二电池组400存储电量充足，但依然不满足交直流模块300的所需电量，第三电池组400和第四电池组400有剩余电量，控制模块400同时控制四组满足放电要求的电池组400对应连接的直流充放电模块300对交直流模块300进行放电。

满足放电要求的电池组400向直流充放电模块300输入直流电。电池组400之间型号的不同，输出的直流电电压不同。

不同直流电电压输入满足放电要求的电池组400对应连接的直流充放电模块300。直流充放电模块300将所述不同直流电电压转换为外部电源需求的电压值，即将所述不同直流电电压转换为相同的直流电电压。直流充放电模块300将所述经过转换处理的直流电输入交直流模块200。

交直流模块200的电压变换单元202将所述经过转换处理的直流电转换为交流电，输入工频隔离单元201。工频隔离单元201对所述交流电进行隔离处理，输入外部交流电网，实现所述能量存储装置的放电过程。

根据上述实施例中能量存储装置充放电的过程可知，本实施例还可以实现错峰用电的效果。例如，能量存储装置通过控制模块100控制交直流模块200、直流充放电模块300和电池组400进行充放电操作，能在晚上从电网取电对电池充电，再在白天的用电高峰把电池内存储的能量取出使用或返回电网，达到错峰用电的效果。

进一步地，本实施例提供的能量存储装置中，直流充放电模块300可以将所述不同型号电池组400的不同电压值转换为相同电压值，每个直流充放电模块300并行连接，且一一对应与电池组400连接，实现了装置能适用不同型号的电池组400，并能任意扩展连接，减少电池浪费。所述控制模块100可以通过所述电池组400的信息选择性控制所述直流充放电模块300充放电，进一步实现装置调度具的灵活性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。