混合能量存储模块系统技术方案

本发明专利技术涉及能量存储模块系统，更详细而言，涉及一种相互弥补锂电池与铅蓄电池，并根据负载要求的电力量而选择性地使用的混合能量存储模块系统。本发明专利技术的混合能量存储模块系统作为供应驱动负载所需电力的能量存储模块系统，包括能量存储装置、第一感知单元及第二感知单元、控制器。能量存储装置包括至少一个锂电池模块和至少一个铅蓄电池模块。另外，包括构成得使它们以互不相同的排列模式连接的切换网络。能量存储装置连接于负载的两端并供应电力。切换网络可以包括相互连接锂电池模块与铅蓄电池模块的路径和安装于该路径上的多个开关。第一感知单元测量锂电池模块的温度及电压，第二感知单元测量铅蓄电池模块的温度及电压。控制器为了变更能量存储装置的锂电池模块和铅蓄电池模块的排列模式而发挥控制切换网络的作用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及能量存储模块系统，更详细而言，涉及一种相互弥补锂电池与铅蓄电池，并根据负载要求的电力量的变化而适宜地选择使用的混合能量存储模块系统。
技术介绍
能量存储系统是另行存储剩余的电力，在必要的时机进行供应的系统。能量存储系统根据存储方式可以大致分为物理性能量存储系统与化学性能量存储系统。作为代表性的物理性能量存储系统，可以是抽水发电系统和压缩空气存储系统、惯性轮等，作为化学性能量存储，有锂电池、铅蓄电池、NaS电池等。就能量存储系统而言，如果存储在夜间弃置的电气等并在高峰时段使用，则可以解决电力供求问题，立足以此，正在对能量存储系统进行着活跃的研究。作为小规模能量存储系统的一个示例，有电动汽车的电池。电动汽车作为利用电动机驱动的汽车，加装有大容量的电池。作为这种电池，过去使用铅蓄电池，但现在主要使用镍氢电池和锂电池等，今后，预计主要使用锂电池。过去曾使用的铅蓄电池存在价格相对很便宜、具有高可靠性的优点，但每单位重量的功率低，体积大，如果长时间使用，则输出电压低下，放电率低，当经常暴露于要求高功率的负载时，存在寿命因过热而缩短的问题，因而在电动汽车中不优先选择，而是回避使用。另外，还存在通过再生制动而回收的电能不适合充电的问题。锂电池与其它电池相比，作为高功率、高密度电池而倍受瞩目。但是，锂电池价格非常昂贵，性能极大地被温度所左右，特别是在高温下，出现电解质分解，因此，寿命显著下降。另外，还存在起火及爆炸的危险。为了改善这种问题，在韩国公开专利公报第2010-0001877号、第2003-0100891号、第2003-0100893号等中公开了用于冷却电池的方法。现在使用的铅蓄电池每10㎏可以存储1kW h左右的电能，利用1kW h左右的电能，电动汽车可以行驶5至10㎞。因此，为了行驶作为现在汽车行驶距离的700㎞左右，即使使用高密度的铅蓄电池，也需要1吨左右的铅蓄电池。因此，无法把诸如铅蓄电池的低密度的二次电池用作电池。但是，当是通过一次充电便能够行驶100㎞左右的电动汽车时，由于行驶距离短，因而没有必须使用高密度电池的必要。相反，如果能够使用低价的铅蓄电池，则存在节省费用、没有起火及爆炸危险、无需用于冷却的复杂结构的优点。另外，配置电池时，不需要考虑起火或爆炸的危险，因而还具有可以更自由地配置电池的优点。但是，如上所述，铅蓄电池如果长时间使用，则输出电压降低而难以行驶，与锂电池相比，功率低，难以应对诸如停止后起步或上坡路行驶时那样要求高功率的情形，当经常暴露于要求高放电率的负载时，存在寿命缩短的问题。另外，铅蓄电池存在难以在基于再生制动的电能充电中使用的问题。另外，当是交替使用互不相同种类的电池的以往的混合电池系统时，能量随着使用的电池种类的变化而急剧变化，存在乘客或使用者会感受到因该变化而导致的冲击的问题。另外，存在能源效率也下降的问题。另外，在把混合电池系统用于插电式混合动力汽车的情况下，当使增程器(range extender)驱动，在行驶同时进行充电时，存在需要利用铅蓄电池驱动而对锂电池充电的问题。现有技术文献韩国公开专利公报第2010-0001877号韩国公开专利公报第2003-0100891号韩国公开专利公报第2003-0100893号韩国注册专利公报第10-1281066号日本公开专利公报第2010-093993号
技术实现思路
技术课题本专利技术的目的是提供一种能够应对高功率的要求并且可靠性高的混合能量存储模块系统。例如，作为通过一次充电便能够行驶100㎞左右的能量存储模块系统，提供一种可靠性高、价格非常低廉的电动汽车用混合能量存储模块系统。另外，其目的在于提供一种能量消耗效率提高、功率的急剧变化得到缓和、寿命提高的混合能量存储模块系统。另外，其目的在于提供一种能够提高再生制动装置的能量回收效率的混合能量存储模块系统。另外，其目的在于提供一种能够最大化插电式混合动力汽车的增程器的利用率的混合能量存储模块系统。解决课题的方案旨在达成所述目的的本专利技术的混合能量存储模块系统，作为供应驱动负载所需电力的能量存储模块系统，包括能量存储装置、第一感知单元及第二感知单元、控制器。能量存储装置包括至少一个锂电池模块和至少一个铅蓄电池模块。另外，包括构成得使它们以互不相同的排列模式连接的切换网络。能量存储装置连接于负载的两端并供应电力。切换网络可以包括相互连接锂电池模块与铅蓄电池模块的路径及安装于该路径上的多个开关。第一感知单元测量锂电池模块的温度及电压，第二感知单元测量铅蓄电池模块的温度及电压。控制器为了变更能量存储装置的锂电池模块和铅蓄电池模块的排列模式，发挥控制切换网络的作用。控制器包括接收部、测量部、比较部、信号生成部及发送部。接收部接收第一感知单元及第二感知单元测量的值和驱动负载所需的电力值。测量部利用接收部接收的第一感知单元及第二感知单元测量的值，测量锂电池模块及铅蓄电池模块的残存容量。比较部比较接收部接收的锂电池模块的温度与基准温度，比较铅蓄电池模块的电压与基准电压。信号生成部利用接收部接收的驱动所需的电力值与测量部测量的残存容量和比较部的比较结果，生成控制切换网络的控制信号。发送部把控制信号发送给切换网络。专利技术效果本专利技术的混合能量存储模块系统选择性地使用铅蓄电池模块和锂电池模块，能够防止铅蓄电池模块的输出电压低下与因锂电池模块温度上升导致的恶化。另外，一同使用价格低廉的铅蓄电池模块，因而节省制造费用。另外，通过模块系统而分步骤地缓和输出电力量的急剧变化，能量消耗效率提高，电池寿命也提高。另外，用于防止因锂电池的持续使用而导致锂电池温度上升的另外的冷却系统的必要性低，因而系统的结构简单。另外，铅蓄电池相当稳定，因而只把锂电池考虑乘客的安全而安装于安全的位置即可，因而容易配置于电动汽车。另外，在一部分实施例的情况下，当再生制动时发生瞬间过载时，锂电池模块交替充电，因而能量回收效率提高。另外，当应用于插电式混合动力汽车时，铅蓄电池的一部分模块用于车辆运行，同时，把增程器发电的能量第一次对锂电池充电，第二次对铅蓄电池模块再充电，利用这种方法，能够最大化利用率。附图说明图1是电动汽车系统的构成图。图2是本专利技术一个实施例的混合能量存储模块系统的框图。图3至6是显示图2所示能量存储装置的排列模式的图。图7是图2所示的控制器的框图。图8和9是表示因排列模式的转换导致的能量存储装置的输出变化的图。图10是表示本专利技术一个实施例的混合能量存储模块系统的作用的顺序图。具体实施方式下面参照附图，对本专利技术的一个实施例进行详细说明。下面介绍的实施例是为了向所属领域的技术人员充分传递本专利技术的思想而作为示例提供的。因此，本专利技术可以不限定于以下说明的实施例而以其它形态具体化。而且，在附图中，构成要素的宽度、长度、厚度等为了便利而可以夸张表现。在通篇说明书中，相同的参照符号代表相同的构成要素。本专利技术的混合能量存储模块系统可以用作多样的用途，以下以用于电动汽车的情形为例进行说明。在电动汽车中，包括混合动力车(HEV)、插电式混合动力车(PHEV)、纯电动车(EV)等。而且，在电动汽车中，不仅是乘用车、面包车、大巴，而且全部包括诸如电动踏板车或摩托车的二轮机动车、轮椅、电动叉车、清洁车、电动自行车等。下面以纯电动车本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合能量存储模块系统，作为供应驱动负载所需电力的能量存储模块系统，其特征在于，包括：能量存储装置，其包括至少一个锂电池模块、至少一个铅蓄电池模块、相互连接所述锂电池模块与铅蓄电池模块全体或一部分而形成互不相同的排列模式的切换网络，且连接于所述负载而供应电力；以及控制器，其具备生成对所述切换网络进行控制的控制信号的信号生成部、及把所述控制信号发送给所述切换网络的发送部，为了防止所述能量存储装置的输出的急剧变化，所述控制器生成控制信号，在所述能量存储装置的排列模式从所述锂电池模块串联连接的第二排列模式变换为所述铅蓄电池模块串联连接的第三排列模式时，或在所述能量存储装置的排列模式从所述第三排列模式变换为第二排列模式时，经过相互并联连接的多个锂电池模块组或一个锂电池模块与相互并联连接的多个铅蓄电池模块组或一个铅蓄电池模块串联连接的第一排列模式进行变换。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.01.20 KR 10-2015-00093691.一种混合能量存储模块系统，作为供应驱动负载所需电力的能量存储模块系统，其特征在于，包括：能量存储装置，其包括至少一个锂电池模块、至少一个铅蓄电池模块、相互连接所述锂电池模块与铅蓄电池模块全体或一部分而形成互不相同的排列模式的切换网络，且连接于所述负载而供应电力；以及控制器，其具备生成对所述切换网络进行控制的控制信号的信号生成部、及把所述控制信号发送给所述切换网络的发送部，为了防止所述能量存储装置的输出的急剧变化，所述控制器生成控制信号，在所述能量存储装置的排列模式从所述锂电池模块串联连接的第二排列模式变换为所述铅蓄电池模块串联连接的第三排列模式时，或在所述能量存储装置的排列模式从所述第三排列模式变换为第二排列模式时，经过相互并联连接的多个锂电池模块组或一个锂电池模块与相互并联连接的多个铅蓄电池模块组或一个铅蓄电池模块串联连接的第一排列模式进行变换。2.根据权利要求1所述的混合能量存储模块系统，其特征在于，所述控制器生成变换所述能量存储装置的排列模式的控制信号，在通过再生制动对所述能量存储装置充电时，只使所述能量存储装置的一个或一个以上的锂电池模块充电。3.根据权利要求1所述的混合能量存储模块系统，其特征在于，在所述能量存储装置充电时，所述控制器生成变换所述能量存储装置的排列模式...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷槿洙，
申请(专利权)人：JS阳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：韩国;KR