模块化电池存储系统技术方案

电池存储系统包括多电平转换器和多个存储部分。每个存储部分包括至少一个保持装置和至少一个电缆，该至少一个保持装置用于保持至少一个电池，该至少一个电缆具有用于电连接电池中的至少一个的至少一个连接器。多电平转换器包括彼此串联连接的多个转换器模块，并且每个转换器模块具有被配置为旁路该转换器模块的至少一个旁路开关以及被配置为在所述旁路开关接通时同时使电池断开连接的电池开关。电池存储系统还包括控制器，该控制器具有用于检测每个存储部分中电池的存在的装置以及用于基于电池的存在来配置所述多个转换器模块的开关以使得所述多个转换器模块提供所要求的电压的装置。电压的装置。电压的装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】模块化电池存储系统


[0001]本专利技术涉及一种基于电池的能量存储系统。它可以基于二次寿命的(second
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life)电动车辆电池。

技术介绍

[0002]用于再利用使用过的电池的装备的市场正在增加。因此，已经在例如电动车辆中使用过并且确实不再具有全容量的电池可以进一步被用于电网稳定。出于此目的，在电池存储系统中应可以使用多种类型的电池。此外，允许容易地更换单个电池可能是有益的，例如如果它们达到寿命终点或如果它们是有缺陷的。此外，电池存储系统应可使用可变数目的电池操作，并且优选地，即使电池被设置在随机存储位置处。
[0003]EP 2704247A2公开了一种具有集成冷却系统的电池机架(rack，支架)。这样的机架可以存储许多电池并且可以同时提供对电池的冷却。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的问题是提供一种灵活的电池存储系统，其可以采用可变数目的电池，并且其可以容易地被更换。此外，它可以允许使用不同类型的电池，该电池例如可以具有不同的电池电压和/或不同的容量。在独立权利要求中描述了该问题的解决方案。从属权利要求涉及对本专利技术的进一步改进。
[0005]一种电池存储系统可以包括与多个存储部分组合的多电平转换器。存储部分中的每个可以包括用于保持至少一个电池模块的装置。这样的保持装置可以包括机械支撑件，其可以是一组轨道、轮子或托盘或任何其他合适的装置。保持装置还可以包括用于将电池固定或紧固到电池模块或存储部分的装置。此外，每个存储部分可以包括具有至少一个连接器的至少一个电缆，该至少一个连接器被配置用于电连接电池中的至少一个。电缆还可以被配置用于连接存储部分中的多个电池。电缆可以具有足以用于电池电流的横截面和足以用于电池电压的绝缘。电缆连接器可以是插头或插座类型中任一个的标准电池连接器。它可以是单极或多极连接器。替代的电池连接器可以是电缆终端套管(cable shoe)或简单的非绝缘的导线端。
[0006]多电平转换器包括彼此串联连接使得它们可以形成模块串的多个模块。模块中的每个包括至少两个开关：旁路开关，其被配置为旁路所述模块；以及电池开关，其被配置为在所述旁路开关接通时同时使所述电池断开连接。此配置基本上导致两种切换状态。在模块的接通状态下，旁路开关断开，并且电池开关闭合，使得电池包括在串中。在关断状态下，旁路开关闭合并且电池开关断开，使得电池与串断开连接并且流过该串的电流由旁路开关维持。
[0007]电池存储系统还可以包括控制器，该控制器具有用于检测每个电池模块中电池的存在的装置。由于有可能使用不同类型的电池——其进一步具有不同的电压、不同的容量和不同的电流能力的不同类型的电池，该控制器可以被配置用于确定健康数据和/或操作
数据——例如电池电压、电池容量、健康状态、温度、电流、电压、电池单元信息以及另外的信息(例如品牌、类型、制造日期、操作小时、充电循环等)中的至少一个。这种信息可以直接地(例如通过测量电池电压)或间接地(例如通过查询电池中的电池控制器或电池管理系统)被收集。
[0008]控制器还可以包括用于配置模块中的开关的装置，使得模块可以被接通或关断。如果可用，模块还可以被配置用于其他状态。基于电池的存在进行开关状态的配置，使得多个模块在串上提供所要求的电压。
[0009]只有当控制器具有关于电池模块中的电池的存在的信息时，电池存储系统的可靠操作才是可能的。只有当电池存在时，模块才可以被切换到接通状态。否则，它必须处于关断状态，这样旁路该模块。
[0010]在另一个实施方案中，至少一个模块可以具有不同的接通状态。在第一正接通状态下，电池可以相对于前一和后一电池以正或前向方向连接，使得电池的负极连接到前一电池的正极，并且电池的正极连接到后一电池的负极。在负接通状态下，电池可以以反向极性连接，使得它们的正极连接到前一电池的正极，并且负极连接到后一电池的负极。正接通状态将增加电池电压的串的电压，而负接通状态将降低电池电压的串的电压。还可以存在多个电池并联连接的接通状态。在这样的接通状态下，总电流可以更高或电池的单独负载可以更低。
[0011]在一个实施方案中，检测电池的存在的至少一个装置可以包括电压测量装置，该电压测量装置可以测量电池电压。如果超过某个最小电池电压，则此装置可以仅提供电池存在信号。此外，可要求电池电压在最大电池电压之下。检测电池的存在的装置还可以包括重量检测装置，该重量检测装置可以被配置为检测电池的质量。该重量检测装置可以是机械开关，如果电池被放置在开关上，则可以触发该机械开关。它也可以是应变计或任何质量检测设备，其可以提供关于电池的尺寸和容量的估计。还可以存在体积检测装置，该体积检测装置可以被配置为检测电池体积。该体积检测装置也可以是由突出到开关附近的电池触发的机械开关。它也可以是体积或距离测量设备。如果已知电池的体积，则这也可以提供对电池的容量的指示。还可以存在被配置为检测电池外观的光学检测装置，该电池外观例如可以是尺寸或颜色，或电池的标记(如条形码、QR码或任何其他编码)。这也可以提供关于电池的特定类型的指示。
[0012]此实施方案允许电池存储系统的非常灵活的配置。不要求每个存储部分被进一步连接到布线(cabling)的电池占用。仅需要有足够的电池可用，这意味着就位并且被连接以达到所要求的串输出电压。电池存储系统可以通过简单地添加电池并且连接它们来动态地用电池填充。然后，控制器可以检测电池的存在，并且如果需要则将其包括在多电平转换器切换序列中。基本上，甚至在多电平转换器的全负载下，也可以插入新的电池，因为在存储部分的未占用位置中，关联的模块处于关断位置。为了移除电池，必须向控制器作出指示，使得其将相应的模块切换到关断状态。这可以经由软件命令、通过手动开关或自动开关设备(如位置检测器、存在检测器)或通过电池存在检测器本身来进行。
[0013]存储部分可以包括用于保持至少一个电池或多个电池的多个机械装置。这些装置可以是导轨、抽屉、辊或其他装置，其可以支撑电池和/或简单地将电池推入存储部分中或将它们拉出存储部分。还可以存在提升设备以将电池提升到存储部分的正确高度。
[0014]存储部分还可以提供用于居中和/或对准电池的装置。它们还可以包括用于将电池保持或固定在存储部分内的装置。还可以存在机械阻尼器或减震器以在插入或移除电池时减小机械负载，该机械负载例如可能是由电池到达电池轨的端部导致的。
[0015]如果电池已经被正确地插入到存储部分中，则可以存在机械反馈。此外，可以存在控制器已检测到电池的存在的指示，例如通过屏幕、显示面板上或应用程序处的软件。以此方式，可以指示另外的有缺陷的电池。
[0016]存储部分还可以包括至少一个连接器，该连接器被机械地保持在与特定电池类型匹配的固定位置中，使得当电池滑动到存储部分中时，这些连接器自动地连接到电池。
[0017]至少一个电缆和至少一个连接器可以包括用于至少一个通信接口的电缆和/或连接器以与电池通信数据。通过此通信，控制器可以例如从电池本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.电池存储系统(100)，包括多电平转换器(200)和多个存储部分(110)，其中每个存储部分(110)包括
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至少一个保持装置(130)，其被配置用于保持至少一个电池(120)，以及
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至少一个电连接装置(140)，其被配置用于电连接所述至少一个电池(120)，并且其中所述多电平转换器(200)包括彼此串联连接的多个转换器模块(210)，并且所述转换器模块(210)中的至少一个与所述存储部分(110)中的至少一个相关联，所述转换器模块(210)中的每个包括至少一个旁路开关(212)和至少电池开关(214)，所述至少一个旁路开关(212)被配置为旁路所述至少一个电池(120)，所述电池开关(214)被配置为在所述旁路开关(212)旁路所述至少一个电池(120)时同时使所述至少一个电池(120)断开连接，所述电池存储系统(100)还包括控制器(190)，所述控制器(190)具有用于检测每个存储部分(110)中至少一个电池的存在的装置(180)以及用于基于电池的存在来配置所述多个转换器模块(210)的开关(212，214)以使得所述多个转换器模块(210)提供所要求的电压的装置(194)。2.根据权利要求1所述的电池存储系统，其特征在于，每个转换器模块(210)至少具有：接通状态，其中所述旁路开关(212)断开，并且所述电池开关(214)闭合，以及关断状态，其中所述旁路开关(212)闭合以旁路所述至少一个电池(120)，并且所述电池开关(214)断开。3.根据前述权利要求中任一项所述的电池存储系统，其特征在于，所述控制器(190)被配置为：如果在所关联的存储部分(110)处未检测到至少一个电池的存在，则将转换器模块(210)切换到关断状态。4.根据前述权利要求中任一项所述的电池存储系统，其特征在于，用于检测电池(120)的存在的所述装置(180)被配置为检测在电池(120)和转换器模块(210)之间的电连接。5.根据前述权利要求中任一项所述的电池存储系统(100)，其特征在于，至少一个存储部分(110)具有用于检测电池的存在的至少一个装置(180)，所述装置(180)包括以下中的至少一个：
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电压测量装置，其被配置为测量电池电压，
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重量检测装置，其被配置为检测电池质量，
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体积检测装置，其被配置为检测电池体积，
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光学检测装置，其被配置为检测电池外观或标记。6.根据前述权利要求中任一项所述的电池存储系统，其特征在于，所述控制器(190)被配置为与包括在...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：斯塔布尔能源有限责任公司，
类型：发明
国别省市：