电源系统技术方案

一种DC能量储存单元(101，127)，包括多个能量储存模块(10)，每个能量储存模块包括：串联电连接的多个电化学能量储存设备(120)；能量储存模块中的内部控制单元(125)；用于内部控制单元的电源；以及无线通信系统(125)；其中串联的多个能量储存设备的总电压大于或等于40V DC，其中多个能量储存模块(10)串联或并联耦合在一起，每个能量储存单元(101)包括无线网关(129)，该无线网关(129)用于能量储存单元控制器(128)与每个能量储存模块(10)之间的通信；其中每个能量储存模块还包括壳体(126a，126b)，该壳体至少部分地包括非磁性材料(126b)。

Power supply system

A DC energy storage unit (101127) includes a plurality of energy storage modules (10), each of which includes: a plurality of electrochemical energy storage devices (120) electrically connected in series; an internal control unit (125) in the energy storage module; a power supply for the internal control unit; and a wireless communication system (125); wherein the total voltage of the plurality of energy storage devices in series is greater than or Each energy storage unit (101) includes a wireless gateway (129) for communication between the energy storage unit controller (128) and each energy storage module (10); each energy storage module also includes a housing (126a, 126B), which at least partially includes non-magnetic materials Material (126B).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电源系统
本专利技术涉及一种向终端用户提供电能的电源系统，具体地，用于电化学电池或电池的电源系统。
技术介绍
各种类型的储存电能型功率单元在许多应用中变得越来越普遍，特别是用于存在与敏感环境中的排放有关的环境问题或公共健康问题的应用。储存电能功率单元通常用于提供电能以操作设备，从而避免使用点处的排放，尽管储存能量可能已经以许多不同的方式生成。储存电能还可以用于在从电网或从各种类型的发电系统(包括柴油发电机、燃气轮机或可再生能源)供应的系统中提供调峰。远程位置中的飞机、车辆、船舶、离岸钻井平台或钻井平台、以及其他动力设备是大规模储存电能的用户的示例。车辆驾驶员可以使用市中心的储存能量功率单元，并且从主干道上的内燃机充电，以减少城镇中的有害排放，或者它们可以从电力供应中充电。在大多数航行中相对靠近居住区域或处于敏感环境的渡轮正在被设计以混合动力或全电动驱动系统。当靠近岸边时，渡轮可以使用电池操作以向船舶供电，使用离岸柴油发电机为电池充电。在许多斯堪的纳维亚国家，可以从可再生能源获得电力以用于为电池充电意味着：需要全电动船舶，无需柴油或其他不可再生能源。无论是混合动力还是全电动，电池都可以在停靠时从岸电充电。实现功率单元(其足够可靠以长时间用作主电源)的电池技术的开发必须解决某些技术问题。
技术实现思路
按照本专利技术的第一方面，一种DC能量储存单元包括多个能量储存模块，每个能量储存模块包括：串联电连接的多个电化学能量储存设备；能量储存模块中的内部控制单元；用于内部控制单元的电源；以及无线通信系统；其中串联的多个能量储存设备的总电压大于或等于40VDC，其中多个能量储存模块串联或并联耦合在一起，每个能量储存单元包括无线网关，该无线网关用于能量储存单元与每个能量储存模块之间的通信；其中每个能量储存模块还包括壳体，该壳体至少部分地包括非磁性材料。能量储存单元的每个模块在其壳体中基本上是气密的，并且每个能量储存单元可以基本上是气密的。非磁性材料可以包括聚合物材料，具体地，可以包括聚乙烯、聚酰胺或热塑性塑料中的一种。模块的总电压的范围通常为50VDC至200VDC，但是优选地，串联的多个能量储存设备的总电压大于或等于100VDC。电源可以包括模块中的能量储存设备中的一个或多个能量储存设备，该一个或多个能量储存设备通过整流单元电连接到内部控制单元。整流单元可以包括二极管、晶体管、整流桥或晶闸管中的一种。该模块还可以包括传感器，该传感器用于检测温度、能量储存设备电压或能量储存设备电流中的至少一个。根据本专利技术的第二方面，一种DC电源系统包括根据第一方面的多个能量储存单元；本地DC母线，其连接在单元中的每个单元之间；系统控制器，其用于控制本地母线与DC系统母线之间的功率可用性；其中系统控制器包括用于与能量储存模块通信的无线通信系统。无线通信系统可以包括无线网络的节点，该网络具有环形、网状、线形、总线、完全连接、树形、星形或点对点拓扑。电源系统的电压的范围可以为500VDC至2KVDC。然而，电源系统的电压不受限制并且可以更低或更高，因为它可以容易调整到明显更高的电压，即，1KV、10KV或更高。DC系统母线可以是车辆、船舶、飞机、离岸平台、钻井平台或动力设备的系统母线。附图说明现在将参考附图描述根据本专利技术的电源系统的示例，其中：图1示出了其中可以使用根据本专利技术的能量储存模块的电源系统的示例；图2示出了在图1的系统中使用的、根据本专利技术的能量储存模块的示例；以及图3示出了根据本专利技术的能量储存系统的示例，其包括多个图2的能量储存模块；图4a和图4b更详细地示出了能量储存模块的一部分；图5a和图5b示出了可以在图4a和图4b的示例中使用的冷却器的更多细节；图6示出了如何可以将根据本专利技术的多个能量储存模块堆叠在一起；以及图7示出了能量储存模块的一部分的更多细节。具体实施方式图1图示了包含根据本专利技术的能量储存模块10的能量储存系统(特别地，用在船舶或离岸平台上)的示例。该系统包括能量储存单元101，该能量储存单元101包括多个能量储存模块10，每个能量储存模块10包含串联电连接在一起的多个能量储存设备(未示出)。能量储存模块10通常包括一个或多个例如电池单元的能量储存设备(未示出)的堆叠，每个能量储存设备都安装在托架20或冷却器中(其在图6中更详细地示出)，并且与在下一托架或冷却器中或上的相邻的能量储存设备串联电连接在一起。优选地，电池单元是棱柱型或袋型电池单元，以获得良好的堆积密度。多个能量储存模块可以通过DC母线(未示出)串联连接在一起，以形成能量储存单元或隔间101。模块的单个电池单元的容量可以介于20Ah到100Ah之间，更常见的是，介于60Ah和80Ah之间，尽管可以使用容量低至几Ah或超过100Ah的电池单元。模块通常每个模块10包括10到30个能量储存设备，尽管每个模块可以有更多或更少的电池单元。每个隔间可以有多达40或50个模块，但是通常可以选择每个隔间9到21个模块。然而，可以根据应用的要求变化模块的精确数目。模块中的每个模块可以包括无线收发器125，模块10可以通过该无线收发器125与单元控制器128通信，或者直接与船舶的系统功率控制器103通信，从而允许控制器根据船舶的要求和可用的储存能量来确定哪些模块充电或放电。通信可以包括诸如每个模块或者模块中的每个电池单元的电压或温度的信息，或者可以用于向模块发送命令信号。系统功率控制器103控制能量储存系统的DC母线2b与船舶DC母线之间的功率传输。在每个模块内，可以存在与每个电池单元的传感器的有线连接，但是模块10通常是坚固的并且可能需要气密和防水，因此期望避免不必要地用电线穿透模块壳体。因此，每个模块10包括壳体(126a，126b)，该壳体(126a，126b)至少部分地包括非磁性材料。例如，模块外罩本体(126a)可以由钢制成，但是端板(126b)可以由诸如聚酰胺的聚合物材料制成。这允许去往和来自模块控制器125的无线信号通过端板穿透壳体并且提供单元控制器128与模块控制器之间的通信。传统上讲，电池模块使用金属壳体，其充当法拉第笼，从而使得无线通信不能实行。本专利技术通过至少部分地由非磁性材料(诸如聚合物材料)制造模块来克服该问题，该非磁性材料准许通过无线通信将来自DC能量储存单元的每个模块的通信信号向外传输到能量储存单元或隔间101的控制器128。单元或隔间本身可以包括金属材料，以抑制单元之间的信号，并且从而减少相邻单元中的无线信号的干扰。如果要从单元到系统控制器使用无线通信，则可以提供单元壳体的非磁性段以允许信号传输。通常，多个模块10通过内部母线2a串联连接在一起，该内部母线2a然后将系统中的模块10连接到每个单元1或隔间中的网关129，如图3中可以更详细地看到的。网关将模块连接到系统总线2b。隔间控制器128可以具有一些决策能力，并且还可以与系统控制器3通信。除了确定负载平衡本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种DC能量储存单元，包括多个能量储存模块，每个能量储存模块包括：串联电连接的多个电化学能量储存设备；所述能量储存模块中的一个内部控制单元；用于所述内部控制单元的一个电源；以及一个无线通信系统；其中串联的多个能量储存设备的总电压大于或等于40V DC，其中所述多个能量储存模块串联或并联耦合在一起，每个能量储存单元包括一个无线网关，所述无线网关用于所述能量储存单元与每个能量储存模块之间的通信；其中每个能量储存模块还包括一个壳体，所述壳体至少部分地包括一种非磁性材料。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170405 GB 1705520.3;20170405 GB 1705513.81.一种DC能量储存单元，包括多个能量储存模块，每个能量储存模块包括：串联电连接的多个电化学能量储存设备；所述能量储存模块中的一个内部控制单元；用于所述内部控制单元的一个电源；以及一个无线通信系统；其中串联的多个能量储存设备的总电压大于或等于40VDC，其中所述多个能量储存模块串联或并联耦合在一起，每个能量储存单元包括一个无线网关，所述无线网关用于所述能量储存单元与每个能量储存模块之间的通信；其中每个能量储存模块还包括一个壳体，所述壳体至少部分地包括一种非磁性材料。


2.根据权利要求1所述的单元，其中所述非磁性材料包括一种聚合物材料，具体地，包括以下各项中的一项：聚乙烯、聚酰胺或热塑性塑料。


3.根据权利要求1或2所述的单元，其中所述电源包括所述模块中的所述多个能量储存设备中的一个或多个能量储存设备，所述一个或多个能量储存设备通过一个整流单元电连接到所述内部控制单元。


4.根据权利要求3所述的单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·S·莫恩，A·斯科杰特内，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE