專利名稱：電池備用電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電網(wǎng)系統(tǒng)，尤其涉及一種電池備用電源裝置。
背景技術(shù)：
隨著電力應(yīng)用科技的發(fā)展，需要依靠電力才能運作的電子設(shè)備不斷被開發(fā)出來， 使得人們對于電力的需求與日劇增，以至于突然的斷電常常給人們的生活帶來沖擊和不 便，尤其是對于工廠生產(chǎn)線或生活中特別重要的負(fù)載設(shè)備，一旦中斷供電，往往會對業(yè)者或 使用者造成重大的經(jīng)濟損失。然而，發(fā)電設(shè)備及輸變電系統(tǒng)均需要維修及保養(yǎng)，并且即使現(xiàn) 在的電網(wǎng)設(shè)施再先進，運行中也會發(fā)生故障，意外地斷電仍在所難免。因此，能夠在市電斷 電時，備用電源裝置非常重要?，F(xiàn)在使用的大功率備用電源，5千瓦(KW)以上的均為備用柴油發(fā)電機組發(fā)電，備 用柴油發(fā)電機組噪聲大，反應(yīng)時間長(10-15秒)，污染環(huán)境，缺點很多。因此，目前迫切的需要一種大功率、反應(yīng)速度快的備用電源裝置。
發(fā)明內(nèi)容為了現(xiàn)有技術(shù)中備用電源容量有限，可靠性差，維護成本高等問題，本實用新型提 供一種電池備用電源裝置，其特征在于所述電池備用電源裝置包括電池堆和電池堆管理 系統(tǒng)；所述電池堆包括多個串并聯(lián)的單體電池，所述電池堆管理系統(tǒng)包括電池堆控制單元 和多個單體電池監(jiān)控單元；所述單體電池監(jiān)控單元與所述單體電池通信連接，對所述單體 電池的工作模式進行監(jiān)控；所述單體電池監(jiān)控單元與所述電池堆控制單元通信連接，所述 電池堆控制單元根據(jù)所述單體電池監(jiān)控單元的監(jiān)控，控制所述單體電池所處的工作模式；所述電池備用電源裝置還包括中央控制系統(tǒng)，雙向換流系統(tǒng)和自動切換裝置；所 述中央控制系統(tǒng)分別與電池堆、電池堆管理系統(tǒng)、雙向換流系統(tǒng)、自動切換裝置和交流電網(wǎng) 通信連接；所述自動切換裝置分別與雙向換流系統(tǒng)、所述交流電網(wǎng)、用戶電力連接，所述雙 向換流系統(tǒng)與電池堆電力連接。本實用新型還可以通過下述技術(shù)方案進一步完善。所述中央控制系統(tǒng)對所述交流電網(wǎng)監(jiān)控，根據(jù)所述交流電網(wǎng)的參數(shù)信號，所述交 流電網(wǎng)通過所述雙向換流系統(tǒng)實現(xiàn)交流電與直流電之間的雙向轉(zhuǎn)換；所述中央控制系統(tǒng)通 過所述電池堆管理系統(tǒng)實現(xiàn)對所述電池堆的單體電池的工作狀態(tài)的控制；所述自動切換裝置，在交流電網(wǎng)斷電時，所述中央控制系統(tǒng)控制所述自動切換裝 置通過所述電池堆管理系統(tǒng)控制所述電池堆通過所述雙向換流系統(tǒng)和所述自動切換裝置 提供交流電。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本本實用新型的電池備用電源裝置的有益效果如下1)單個電池的內(nèi)阻小于5毫歐姆，可以多倍率充放電；雙向換流系統(tǒng)的開關(guān)采 用高效率的大功率電子開關(guān)，如雙向大功率快速通斷的絕緣柵雙極型晶體管(Insulated Gate Bipolar "Transistor，簡稱IGBT)電子開關(guān)，因此電池備用電源裝置的響應(yīng)速度快。[0012]2)鈦酸鋰電池轉(zhuǎn)換效率高，電能轉(zhuǎn)換效率高(可達98% )。3)具有自動切換裝置，可做應(yīng)急備用電源使用，備用性強，增加供電的可靠性。4)建設(shè)周期短，維護成本低，使用壽命長(可達30年)。本實用新型的電池備用電源裝置儲能容量有限，可靠性強，維護成本低，切換速度 快等優(yōu)點。

圖1是本實用新型電池備用電源裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1所示的充電過程的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖1所示的交流電網(wǎng)斷電時電池備用電源裝置放電過程的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實施 例，對本實用新型的清潔能源補償?shù)膬δ茈娬竞途哂星鍧嵞茉囱a償?shù)膬δ芟到y(tǒng)進行進一步 詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本 實用新型。本實用新型實施例的電池備用電源裝置，如圖1所示，連接在交流電網(wǎng)和用戶之 間，對所述用戶供電；所述電池備用電源裝置包括電池堆和電池堆管理系統(tǒng)；所述電池堆 包括多個串并聯(lián)的單體電池，所述電池堆管理系統(tǒng)包括電池堆控制單元和多個單體電池監(jiān) 控單元；所述單體電池監(jiān)控單元與所述單體電池通信連接，對所述單體電池的工作模式進 行監(jiān)控；所述單體電池監(jiān)控單元與所述電池堆控制單元通信連接，所述電池堆控制單元根 據(jù)所述單體電池監(jiān)控單元的監(jiān)控，控制所述單體電池的工作模式；所述電池備用電源裝置還包括中央控制系統(tǒng)，雙向換流系統(tǒng)和自動切換裝置；所 述中央控制系統(tǒng)分別與電池堆、電池堆管理系統(tǒng)、雙向換流系統(tǒng)、自動切換裝置和交流電網(wǎng) 通信連接；所述自動切換裝置分別與雙向換流系統(tǒng)、所述交流電網(wǎng)、用戶電力連接，所述雙 向換流系統(tǒng)與電池堆電力連接。所述單體電池通過串聯(lián)，使所述電池堆的輸出電壓達到電壓設(shè)計要求(如在660 伏至810伏之間)；所述單體電池通過并聯(lián)，使電池堆的容量達到容量設(shè)計要求。所述中央控制系統(tǒng)對所述交流電網(wǎng)監(jiān)控，根據(jù)所述交流電網(wǎng)的參數(shù)信號，所述交 流電網(wǎng)通過所述雙向換流系統(tǒng)實現(xiàn)交流電與直流電之間的雙向轉(zhuǎn)換；所述中央控制系統(tǒng)通 過所述電池堆管理系統(tǒng)實現(xiàn)對所述電池堆的單體電池的工作狀態(tài)的控制；所述自動切換裝置，在交流電網(wǎng)斷電時，所述中央控制系統(tǒng)控制所述自動切換裝 置通過所述電池堆管理系統(tǒng)控制所述電池堆通過所述雙向換流系統(tǒng)和所述自動切換裝置 提供交流電。根據(jù)所述交流電網(wǎng)的參數(shù)信號，所述中央控制系統(tǒng)判斷需要對電池堆進行充電或 放電時；所述中央控制系統(tǒng)根據(jù)所述電池堆控制單元對每個單體電池工作模式的控制，實 現(xiàn)對所述電池堆的單體電池的工作狀態(tài)的控制。所述單體電池監(jiān)控單元包括單體電池電壓、電流和溫度的報警定值；當(dāng)所述單體 電池的電壓、電流和溫度超過報警定值時，所述電池堆控制單元將使該單體電池不再參與充電過程，只參與放電過程的工作模式；所述電池堆控制單元將該單體電池的工作模式傳 送至所述中央控制系統(tǒng)。所述單體電池監(jiān)控單元包括單體電池電壓、電流和溫度的報警定值；當(dāng)所述單體 電池的電壓、電流和溫度未達到報警定值時，所述單體電池監(jiān)控單元使該單體電池參與充 電過程或放電過程的工作模式；所述電池堆控制單元將該單體電池的工作模式傳送至所述 中央控制系統(tǒng)。所述單體電池監(jiān)控單元包括單體電池的電壓、電流和溫度故障設(shè)定值；當(dāng)所述單 體電池的電壓、電流和溫度超過故障設(shè)定值時，所述電池堆控制單元將切斷該單體電池的 電氣支路，使該單體電池不再參與充電過程和放電過程的工作模式；所述電池堆控制單元 將該單體電池的工作模式傳送至所述中央控制系統(tǒng)。如圖2所示，在用電低谷時，交流電網(wǎng)參數(shù)信號反饋到中央控制系統(tǒng)，中央控制系 統(tǒng)根據(jù)交流電網(wǎng)參數(shù)信號向雙向換流系統(tǒng)發(fā)出逆變控制信號；所述中央控制系統(tǒng)根據(jù)各個單體電池所處的工作模式，實現(xiàn)對所述電池堆的各個 單體電池的工作狀態(tài)的控制單體電池處于參與充電過程或放電過程的工作模式，對該單體電池進行充電；單體電池處于不再參與充電過程，只參與放電過程的工作模式，不對該單體電池 進行充電；單體電池處于不再參與充電過程和放電過程的工作模式，不對該單體電池進行充 電；雙向換流系統(tǒng)根據(jù)逆變控制信號將交流電網(wǎng)的交流電電能轉(zhuǎn)換為直流電電能 (與電池堆頻率和相位同步的直流電電能)儲存在電池堆內(nèi)，吸收富裕電量，把原本要浪費 掉的電能儲存起來，同時保證電壓的平穩(wěn)；在用電高峰時，交流電網(wǎng)參數(shù)信號反饋到中央控制系統(tǒng)，中央控制系統(tǒng)根據(jù)交流 電網(wǎng)參數(shù)信號向雙向換流系統(tǒng)發(fā)出逆變控制信號；所述中央控制系統(tǒng)根據(jù)各個單體電池所處的工作模式，實現(xiàn)對所述電池堆的各個 單體電池的工作狀態(tài)的控制單體電池處于參與充電過程或放電過程的工作模式，該單體電池進行放電；單體電池處于不再參與充電過程，只參與放電過程的工作模式，該單體電池進行 放電；單體電池處于不再參與充電過程和放電過程的工作模式，該單體電池不進行放 H1^ ο雙向換流系統(tǒng)根據(jù)逆變控制信號將電池堆存儲的直流電電能轉(zhuǎn)換為交流電電能 (與交流電網(wǎng)頻率和相位同步的交流電電能)傳輸給交流電網(wǎng)，補充交流電網(wǎng)的電能供應(yīng) 量，平穩(wěn)電網(wǎng)電壓，減少發(fā)電機組的投運。如圖3所示，在交流電網(wǎng)斷電時，所述中央控制系統(tǒng)中央控制系統(tǒng)根據(jù)交流電網(wǎng) 參數(shù)信號向雙向換流系統(tǒng)發(fā)出逆變控制信號；所述中央控制系統(tǒng)根據(jù)各個單體電池所處的 工作模式，實現(xiàn)對所述電池堆的各個單體電池的工作狀態(tài)的控制單體電池處于參與充電過程或放電過程的工作模式，該單體電池進行放電；單體電池處于不再參與充電過程，只參與放電過程的工作模式，該單體電池進行放電；單體電池處于不再參與充電過程和放電過程的工作模式，該單體電池不進行放 電。即電池堆儲能系統(tǒng)通過所述雙向換流系統(tǒng)和自動切換裝置向用戶提供交流電，起到備 用電源的作用。優(yōu)選的，所述單體電池是內(nèi)阻小于5毫歐姆鈦酸鋰電池。優(yōu)選的，所述雙向換流系統(tǒng)包括電力模塊雙向換流器，所述電力模塊雙向換流器 用于交流電和直流電電能之間的雙向轉(zhuǎn)換。優(yōu)選的，所述雙向換流系統(tǒng)的開關(guān)采用電子開關(guān)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的電池備用電源裝置的有益效果如下5)單個電池的內(nèi)阻小于5毫歐姆，可以多倍率充放電；雙向換流系統(tǒng)的開關(guān)采 用高效率的大功率電子開關(guān)，如雙向大功率快速通斷的絕緣柵雙極型晶體管(Insulated Gate Bipolar "Transistor，簡稱IGBT)電子開關(guān)，因此電池備用電源裝置的響應(yīng)速度快。6)鈦酸鋰電池轉(zhuǎn)換效率高，電能轉(zhuǎn)換效率高(可達98% )。7)具有自動切換裝置，可做應(yīng)急備用電源使用，備用性強，增加供電的可靠性。建設(shè)周期短，維護成本低，使用壽命長(可達30年)。最后應(yīng)當(dāng)說明的是，很顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本實用新型進行各種改動 和變型而不脫離本實用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實用新型的這些修改和變型屬 于本實用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實用新型也意圖包含這些改動和變型。
權(quán)利要求1.一種電池備用電源裝置，連接在交流電網(wǎng)和用戶之間，對所述用戶供電；其特征在于所述電池備用電源裝置包括電池堆和電池堆管理系統(tǒng)；所述電池堆包括多個串并聯(lián)的 單體電池，所述電池堆管理系統(tǒng)包括電池堆控制單元和多個單體電池監(jiān)控單元；所述單體 電池監(jiān)控單元與所述單體電池通信連接，對所述單體電池的工作模式進行監(jiān)控；所述單體 電池監(jiān)控單元與所述電池堆控制單元通信連接，所述電池堆控制單元根據(jù)所述單體電池監(jiān) 控單元的監(jiān)控，控制所述單體電池所處的工作模式；所述電池備用電源裝置還包括中央控制系統(tǒng)，雙向換流系統(tǒng)和自動切換裝置；所述中 央控制系統(tǒng)分別與電池堆、電池堆管理系統(tǒng)、雙向換流系統(tǒng)、自動切換裝置和交流電網(wǎng)通信 連接；所述自動切換裝置分別與雙向換流系統(tǒng)、所述交流電網(wǎng)、用戶電力連接，所述雙向換 流系統(tǒng)與電池堆電力連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池備用電源裝置，其特征在于所述中央控制系統(tǒng)對所述交流電網(wǎng)監(jiān)控，根據(jù)所述交流電網(wǎng)的參數(shù)信號，所述交流電 網(wǎng)通過所述雙向換流系統(tǒng)實現(xiàn)交流電與直流電之間的雙向轉(zhuǎn)換；所述中央控制系統(tǒng)通過所 述電池堆管理系統(tǒng)實現(xiàn)對所述電池堆的單體電池的工作狀態(tài)的控制；所述自動切換裝置，在交流電網(wǎng)斷電時，所述中央控制系統(tǒng)控制所述自動切換裝置通 過所述電池堆管理系統(tǒng)控制所述電池堆通過所述雙向換流系統(tǒng)和所述自動切換裝置提供 交流電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電池備用電源裝置，其特征在于所述單體電池通過串聯(lián)，使所述電池堆的輸出電壓達到電壓設(shè)計要求；所述單體電池 通過并聯(lián)，使電池堆的容量達到容量設(shè)計要求。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池備用電源裝置，其特征在于根據(jù)所述交流電網(wǎng)的參數(shù)信號，所述中央控制系統(tǒng)判斷需要對電池堆進行充電或放電 時；所述中央控制系統(tǒng)根據(jù)所述電池堆控制單元對每個單體電池工作模式的控制，實現(xiàn)對 所述單體電池的工作狀態(tài)的控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電池備用電源裝置，其特征在于所述單體電池監(jiān)控單元包括單體電池電壓、電流和溫度的報警定值；當(dāng)所述單體電池 的電壓、電流和溫度超過報警定值時，所述電池堆控制單元使該單體電池不再參與充電過 程，只參與放電過程的工作模式；所述電池堆控制單元將該單體電池的工作模式傳送至所 述中央控制系統(tǒng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電池備用電源裝置，其特征在于所述單體電池監(jiān)控單元包括單體電池電壓、電流和溫度的報警定值；當(dāng)所述單體電池 的電壓、電流和溫度未達到報警定值時，所述單體電池監(jiān)控單元使該單體電池參與充電過 程或放電過程的工作模式；所述電池堆控制單元將該單體電池的工作模式傳送至所述中央 控制系統(tǒng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電池備用電源裝置，其特征在于所述單體電池監(jiān)控單元包括單體電池的電壓、電流和溫度故障設(shè)定值；當(dāng)所述單體電 池的電壓、電流和溫度超過故障設(shè)定值時，所述電池堆控制單元將切斷該單體電池的電氣 支路，使該單體電池不再參與充電過程和放電過程的工作模式；所述電池堆控制單元將該單體電池的工作模式傳送至所述中央控制系統(tǒng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池備用電源裝置，其特征在于 所述單體電池是內(nèi)阻小于5毫歐姆鈦酸鋰電池。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池備用電源裝置，其特征在于所述雙向換流系統(tǒng)包括電力模塊雙向換流器，所述電力模塊雙向換流器用于交流電和 直流電電能之間的雙向轉(zhuǎn)換。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池備用電源裝置，其特征在于 所述雙向換流系統(tǒng)的開關(guān)采用電子開關(guān)。
專利摘要本實用新型公開了一種電池備用電源裝置，其特征在于所述電池備用電源裝置包括電池堆和電池堆管理系統(tǒng)；所述電池堆包括多個串并聯(lián)的單體電池，所述電池堆管理系統(tǒng)包括電池堆控制單元和多個單體電池監(jiān)控單元；所述單體電池監(jiān)控單元與所述單體電池通信連接，對所述單體電池的工作模式進行監(jiān)控；所述單體電池監(jiān)控單元與所述電池堆控制單元通信連接，所述電池堆控制單元根據(jù)所述單體電池監(jiān)控單元的監(jiān)控，控制所述單體電池所處的工作模式。本實用新型的電池備用電源裝置儲能容量有限，可靠性強，維護成本低，切換速度快。
文檔編號H02J9/06GK201877881SQ20102058507
公開日2011年6月22日 申請日期2010年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月28日
發(fā)明者張權(quán)標(biāo), 洪明強 申請人:珠海銀通新能源有限公司