具有故障保护的模块化电能存储制造技术

一种设备，其包含：电力转换器；配置成连接到电源的一个或多个电源端子；以及一个或多个负载端子。所述设备进一步包含配置成连接到两个或更多个电能存储装置的两个或更多个储能端子。包含在所述设备中的两个或更多个保护电路电连接在相应的储能端子与所述电力转换器之间，每个所述保护电路具有一个保护电路。所述两个或更多个保护电路配置成在所述电能存储装置中的相应一个发生故障之后断开所述相应端子与所述电力转换器的连接。应端子与所述电力转换器的连接。应端子与所述电力转换器的连接。

Modular power storage with fault protection

【技术实现步骤摘要】
具有故障保护的模块化电能存储
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2019年12月31日提交的第62/955,498号美国临时申请的优先权，所述申请以全文引用的方式并入本文中。


[0003]本公开涉及储能领域。

技术介绍

[0004]电能存储系统可使用例如电池、飞轮、燃料电池、储热材料、电化学存储材料、液流电池和动力存储材料的存储元件。电池电力存储系统(BESS)包含例如用于公用设施的大型系统以及例如移动充电器的小型系统。所述存储系统可从例如电网、太阳能发电系统、风力涡轮机、移动太阳能面板、发电机和/或涡轮机的能量源充电。当负载的替代源例如更昂贵和/或不可用时，存储系统可释放能量以供电负载消耗。

技术实现思路

[0005]以下是一些专利技术概念的简要概述，其仅出于说明目的，而不是广泛的概述，并且无意于指定关键或重要元件或限制或约束具体实施方式中的专利技术和实例。本领域技术人员将从具体实施方式中认识到其它新颖组合和特征。
[0006]电能存储系统可包含连接到电力转换器(例如，逆变器，电源，DC/DC转换器或双向逆变器)的多个储能模块，其中每个模块可利用独立的物理和电气连接而连接。逆变器可包含用于每个存储模块连接端子组的单独的保护电路板。逆变器中可包含多个保护电路。每个保护电路可包含用于检测存储模块的故障的多个传感器，或用于接收故障通知的通信电路。逆变器与模块之间的电气配置可使用总线配置。
附图说明
[0007]根据以下实施方式、权利要求书和附图将更好地理解本公开的这些和其它特征、方面和优势。本公开通过举例的方式说明且不受附图限制。在图式中，相同数字指代类似元件。
[0008]图1示出具有模块化电能存储的示例性系统的框图。
[0009]图2示出用于模块化电能存储的示例性电力装置的框图。
[0010]图3A示出具有模块化电能存储的示例性系统的两个视图。
[0011]图3B示出具有模块化电能存储以及导电和隔离支腿的布置的示例性系统。
[0012]图3C示出具有导电和隔离支腿的细节的示例性装置。
[0013]图4示出用于模块化电能存储的示例性充电器的两个视图。
[0014]图5示意性地示出示例性电池模块和示例性电力装置的内部配置。
[0015]图6示出在测试期间具有模块化电能存储的示例性系统。
[0016]图7示出用于模块化电能存储操作的示例性方法的流程图。
具体实施方式
[0017]形成本公开的一部分的附图示出本公开的实例。应理解，图式中所示和/或本文中所讨论的实例为非排他性的，且存在可如何实践本公开的其它实例。如本文所用，术语“或”是指非排他性的或(和/或)且可包含所列项目的任何组合。
[0018]本文公开了用于模块化便携式电能存储的方法、装置和系统，其中每个储能模块具有独立的电气和机械连接。多个储能模块可以可堆叠配置共享公共电力装置，从而提高了便携性。每个储能模块可利用例如星形配置的单独的电气和机械连接以电气和机械方式连接到电力装置。电能存储模块可使用例如电池、飞轮、燃料电池、液流电池、储热材料、电化学存储材料和动力存储材料的存储元件。例如，在电池能量存储系统(BESS)中，每个电池模块都可具有将其连接到电力装置的单独的电缆。例如，可将单独的电导线并入支撑脚中并横切例如电力装置或电池模块的装置。例如，电力装置的电路板可电连接到4个支撑脚，其中装置的每个拐角处都有一个支撑脚，且每个电池模块可电连接到所述支撑脚中的一个。在此实例中，可将4个电池模块连接到电力装置。其它示例性系统可包含5、6、8或10个支脚，且因此最多允许10个储能模块。系统可并有2到20个支撑脚，每个支撑脚与一个导线组合。可将BESS用作本公开中的主要实例，但是应理解的是，可以使用替代的电能存储系统代替BESS。
[0019]逆变器可包含用于每个存储模块连接端子组(“端子组”)的单独的保护电路板，例如端子组中的正端子和负端子。多个保护电路可包含在逆变器中，例如包含在端子组内、在多个端子组之间、在端子组与电力转换器电路之间以及在电力转换器电路内。如本文所用，端子是指用于传输电力的一组导线。每个保护电路可包含用于检测存储模块的故障的多个传感器，或用于接收故障通知的通信电路。逆变器与模块之间的电气配置可包含用于电力输送的星形配置或总线配置。星形配置在逆变器与每个模块之间可具有单独的电导线。总线配置在逆变器与每个模块之间可具有公共电导线。混合配置(组合了星形和总线特征)可用于BESS。
[0020]现在参考图1，其示出具有模块化电能存储的示例性系统100的框图。电力装置102可连接到电源101，例如发电系统、电力收集系统、电力网络、大型电能存储系统或电网。电力装置102分别使用单独的电气/机械连接器103A、103B...直到103n连接到多个储能模块104A、104B...直到104n。电力装置102可通过一个或多个交流(AC)或直流(DC)连接端子连接到负载106、107和/或108。当电源101不向负载106
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108提供电力时，电力装置102可将电力从储能模块104A
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104n传输到负载106
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108。可使用配置成向负载106
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108提供交流电的逆变器电路或配置成向负载提供直流电的转换器电路来执行电力传输。通过将每个储能模块选择性地放电到负载106
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108，电力装置102可以并行或一次一个(将一个储能模块耗尽，再从下一储能模块汲取电力)的方式管理储能模块104A
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104n的消耗。当电源101提供电力时，电力装置102可将电力引导到负载106
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108和/或到储能模块104A
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104n。
[0021]充电器109可连接到同一电源101或另一电源。充电器109可独立于连接103A
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103n而连接到储能模块104A
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104n，且充电器109可配置成独立于电力装置102而给储能模块104A
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104n中的一个或多个充电。例如，当电力装置102正在给一组储能模块充电时，充电器
109可以给第二组充电。例如，当电力装置的额定电流为50安培(A)且以全充电速率给一组储能模块充电需要80A时，充电器109可用于提供额外30A的充电电流。
[0022]现在参考图2，其示出用于模块化能量存储装置的示例性电力装置200的框图。电力装置200可包含配置成连接到电源201的电源端子205，所述电源例如正如图1的电源101的AC、DC或AC和DC电源。电力装置200可包含AC/DC或DC/AC转换器206和/或双向DC/DC转换器207，每个转换器都电连接到电源端子205。电力装置200可包含多个独立的存储端子202A
‑
202n(示出的子组202A、202B......202n)，所述存储本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种设备，其包括：电力转换器；至少一个电源端子，其配置成连接到电源；至少一个负载端子；多个储能端子，其配置成连接到多个电能存储装置；以及多个保护电路，其中所述多个保护电路中的每一个电连接在所述多个储能端子中的相应一个与所述电力转换器之间，其中所述多个保护电路配置成在所述多个电能存储装置中的相应一个发生故障之后断开所述相应端子与所述电力转换器的连接。2.根据权利要求1所述的设备，其中所述电力转换器包括AC/DC或DC/AC转换器。3.根据权利要求1或2中任一项所述的设备，其中所述电力转换器包括DC/DC转换器。4.根据权利要求1到3中任一项所述的设备，其中所述多个保护电路中的每一个包括配置成用于检测所述故障的至少一个传感器。5.根据权利要求1到4中任一项所述的设备，其中所述多个保护电路中的每一个包括通信电路，所述通信电路用于从所述多个电能存储装置中的所述相应一个接收故障通知。6.根据权利要求1到5中任一项所述的设备，其中所述电能存储装置包括选自由以下组成的组的至少一个存储元件：电池、储热材料、动力存储材料、燃料电池、液流电池和电化学存储材料。7.根据权利要求1到6中任一项所述的设备，其进一步包括：壳体；多个支腿，其中所述多个支腿中的至少一个支腿并有所述多个储能端子中的端子，其中所述至少一个支腿包括：电插头，电插座，导线，其电连接所述端子、所述电插头和所述电插座，以及隔离材料，其包覆所述支腿的至少部分；其中所述支腿延伸所述壳体的高度，其中所述隔离材料的至少部分和所述电插座的至少部分从所述壳体的底侧突出，其中所述电插头和所述电插座在所述支腿的相对端上。8.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：JW李，BR冈伯格，
申请(专利权)人：科卡姆有限公司，
类型：发明
国别省市：