一种储能系统的制作方法

1.本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种储能系统。


背景技术：

2.为了应对全球能源紧缺，以及改善电网质量和削峰填谷，锂电池储能系统的应用越来越广泛。由于锂电池的特点，需要用bms(battery management system，电池管理系统)对电池包的电芯温度和电压进行监控以确保锂电池的使用安全。
3.目前电池系统都是用多节电芯通过串并联方式组成模组，再组成电池包，然后再串并联成一个电池系统，一旦其中1节电芯出现异常，bms会立即切断主回路继电器，使整个系统停止工作。如果只要有1个电芯出现异常就切断主回路，系统有效利用率低，并且有些紧急用电场合突然断电会造成巨大损失。


技术实现要素：

4.本实用新型提供了一种储能系统，以实现当某一储能模块出现故障后,系统会自动切除故障储能模块，保证系统能够照常工作。
5.本实用新型提供了一种储能系统，包括：
6.串联的至少两级储能模块；
7.每个储能模块包括：第一连接端、第二连接端、串联结构和第一开关，串联结构连接于第一连接端和第二连接端之间；第一开关与串联结构并联；
8.串联结构包括电池包和第二开关，第二开关与电池包串联；
9.控制模块，控制模块与第一开关及第二开关连接，配置为控制第一开关及第二开关的导通状态；
10.其中，在相连的两级储能模块中，第一级储能模块的第二连接端与第二级储能模块的第一连接端电连接。
11.可选的，储能模块中：
12.第二开关的第一端与第一连接端电连接，第二开关的第二端与电池包的第一端电连接，电池包的第二端与第二连接端电连接，第二开关的控制端与控制模块电连接；
13.或者，电池包的第一端与第一连接端电连接，电池包的第二端与第二开关的第一端电连接，第二开关的第二端与第二连接端电连接，第二开关的控制端与控制模块电连接。
14.可选的，串联结构还包括至少一个第三开关，第三开关与第二开关及电池包串联，控制模块还配置为控制第三开关的导通状态。
15.可选的，储能模块还包括至少一个第四开关，第四开关与串联结构并联，控制模块还配置为控制第四开关的导通状态。
16.可选的，第一开关为晶闸管；和/或，第二开关为晶闸管。
17.可选的，储能模块还包括隔离驱动模块，第一开关的控制端及第二开关的控制端均通过隔离驱动模块与控制模块电连接。
18.可选的，储能系统还包括afe模块，afe模块与电池包及控制模块电连接，用于采集电池包的参数并发送至控制模块。
19.可选的，电池包包括一节电芯或者串联的至少两节电芯。
20.可选的，储能系统还包括直流转交流模块，在串联的至少两级储能模块中，第一级储能模块的第一连接端通过主正继电器与直流转交流模块电连接；最后一级储能模块的第二连接端通过主负继电器与直流转交流模块电连接。
21.可选的，储能系统还包括继电器控制单元，继电器控制单元配置为控制主正继电器及主负继电器的导通状态。
22.本实用新型实施例的技术方案，通过在储能系统中设置串联的至少两级储能模块，每个储能模块包括：第一连接端、第二连接端、串联结构和第一开关，串联结构连接于第一连接端和第二连接端之间。第一开关与串联结构并联。串联结构包括电池包和第二开关，第二开关与电池包串联。并设置控制模块与第一开关及第二开关连接，配置为控制第一开关及第二开关的导通状态。且在相连的两级储能模块中，第一级储能模块的第二连接端与第二级储能模块的第一连接端电连接。解决了当前某一储能模块出现故障系统就会切断整个回路的问题，实现了当某一储能模块出现故障后,系统会自动切除故障储能模块，保证系统能够照常工作。
23.应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本实用新型的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本实用新型的范围。本实用新型的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
24.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1是本实用新型实施例提供的一种储能系统的结构示意图；
26.图2是本实用新型实施例提供的另一种储能系统的结构示意图；
27.图3是本实用新型实施例提供的又一种储能系统的结构示意图；
28.图4是本实用新型实施例提供的又一种储能系统的结构示意图；
29.图5是本实用新型实施例提供的又一种储能系统的结构示意图；
30.图6是本实用新型实施例提供的又一种储能系统的结构示意图。
具体实施方式
31.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
32.需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
33.图1是本实用新型实施例提供的一种储能系统的结构示意图。参见图1，本实用新型实施例所提供的储能系统包括串联的至少两级储能模块10；每个储能模块10包括：第一连接端11、第二连接端12、串联结构13和第一开关14，串联结构13连接于第一连接端11和第二连接端12之间；第一开关14与串联结构13并联；串联结构13包括电池包132和第二开关131，第二开关131与电池包132串联；控制模块20，控制模块20与第一开关14及第二开关131连接，配置为控制第一开关14及第二开关131的导通状态；其中，在相连的两级储能模块10中，第一级储能模块10的第二连接端12与第二级储能模块10的第一连接端11电连接。
34.具体的，储能模块10是储能系统中用于储存和释放电能的部分。每个储能模块10包括：第一连接端11、第二连接端12、串联结构13和第一开关14。串联结构13连接于第一连接端11和第二连接端12之间，第一开关14与串联结构13并联，当第一开关14导通时，串联结构13将被旁路。串联结构13包括电池包132和第二开关131，第二开关131与电池包132串联。控制模块20与第一开关14及第二开关131连接，用于控制第一开关14及第二开关131的导通状态。这样设置使得当第一开关14断开，第二开关131导通时，储能模块10可以输出电能；第一开关14导通或第二开关131断开时，储能模块10由于旁路或断路无法输出电能。储能系统包含多个储能模块10，在相连的两级储能模块10中，第一级储能模块10的第二连接端12与第二级储能模块10的第一连接端11电连接。使得所有储能模块10串联在一起。当某一储能模块10的电池包132发生异常时，控制模块20控制第一开关14导通，第二开关131断开，储能模块10断路并被旁路，整个储能系统可以继续工作，不会受到影响。
35.本实用新型实施例提供的储能系统，包括串联的至少两级储能模块10和控制模块20，每个储能模块10包括：第一连接端11、第二连接端12、串联结构13和第一开关14，串联结构13包括电池包132和第二开关131，在相连的两级储能模块10中，第一级储能模块10的第二连接端12与第二级储能模块10的第一连接端11电连接。通过串联结构13连接于第一连接端11和第二连接端12之间，第一开关14与串联结构13并联，第二开关131与电池包132串联，控制模块20与第一开关14及第二开关131连接。示例性的，当某一储能模块10的电池包132发生异常时，控制模块20控制第一开关14导通，第二开关131断开，故障储能模块10断路并被旁路，与其相邻的两个储能模块之间可以通过第一开关131形成通路，整个储能系统可以继续工作，不会受到影响。实现了当某一个储能模块10出现故障后,系统会自动切除故障储能模块10，保证系统能够照常工作。
36.可选的，在储能模块10中，第二开关131的第一端与第一连接端11电连接，第二开关131的第二端与电池包132的第一端电连接，电池包132的第二端与第二连接端12电连接，第二开关131的控制端与控制模块20电连接；或者，电池包132的第一端与第一连接端11电连接，电池包132的第二端与第二开关131的第一端电连接，第二开关131的第二端与第二连接端12电连接，第二开关131的控制端与控制模块20电连接。
37.具体的，串联结构13中第二开关131与电池包132串联，控制模块20与第二开关131的控制连接。控制模块20通过控制第二开关131导通或断开实现对串联结构13的控制。第二开关131的第一端或第二端可以与第一连接端11连接也可以与第二连接端12连接，电池包132的第一端或第二端也可以与第一连接端11连接也可以与第二连接端12连接，不会影响串联结构13的功能。
38.可选的，图2是本实用新型实施例提供的另一种储能系统的结构示意图。在上述实施例的基础上，参见图2，串联结构13还包括至少一个第三开关133，第三开关133与第二开关131及电池包132串联，控制模块20还配置为控制第三开关133的导通状态。
39.具体的，第三开关133与第二开关131及电池包132串联，由控制模块20控制第三开关133的导通状态，当第三开关133和第二开关131导通时，串联结构13导通，储能模块10能够输出电能。当第三开关133断开时，串联结构13断开，储能模块10无法输出电能。由于第二开关131和第三开关133串联，只要有一个开关正常工作，即可在电池包132出现异常时断开电路，提高了储能系统的安全性。
40.可选的，在上述实施例的基础上，继续参见图2，储能模块10还包括至少一个第四开关15，第四开关15与串联结构13并联，控制模块20还配置为控制第四开关15的导通状态。
41.具体的，第四开关15与串联结构13并联，由控制模块20控制第三开关133的导通状态，当第四开关15或第一开关14导通时，串联结构13被旁路，储能模块10无法输出电能。当第四开关15或第一开关14断开时，串联结构13导通，储能模块10可以输出电能。若储能模块10出现故障，控制模块20控制第四开关15或第一开关14导通即可保证储能系统继续工作。由于第一开关14和第四开关15并联，只要有一个开关正常工作，即可在电池包132出现异常时旁路该储能模块10，提高了储能系统的安全性。
42.可选的，第一开关14为晶闸管；和/或，第二开关131为晶闸管。
43.具体的，晶闸管是一种大功率开关型半导体器件，能够在高电压、大电流条件下工作，且工作过程可控，适合应用于储能系统中。示例性的，第一开关14和/或第二开关131可以为晶闸管。
44.可选的，图3是本实用新型实施例提供的又一种储能系统的结构示意图。在上述实施例的基础上，参见图3，储能模块10还包括隔离驱动模块30，第一开关14的控制端及第二开关131的控制端均通过隔离驱动模块30与控制模块20电连接。
45.具体的，第一开关14的控制端及第二开关131的控制端与隔离驱动模块30电连接，隔离驱动模块30与控制模块20电连接，隔离驱动模块30用于储能模块10与控制模块20隔离防止信号串扰并将控制模块20输出的控制信号隔离放大，以驱动开关。
46.可选的，图4是本实用新型实施例提供的又一种储能系统的结构示意图。在上述实施例的基础上，参见图4，储能系统还包括afe模块40，afe模块40与电池包132及控制模块20电连接，用于采集电池包132的参数并发送至控制模块20。
47.具体的，afe(active front end，整流/回馈单元)模块与电池包132及控制模块20电连接，用于检测电池包132的参数并将所检测到的参数发送至控制模块20进行判断。示例性的，一旦afe模块40检测到某一电池包132出现异常情况，控制模块20将关闭第二开关131并打开第一开关14，使故障电池包132被旁路，其他储能模块10正常工作。
48.可选的，电池包132包括一节电芯或者串联的至少两节电芯。
49.具体的，电芯是电池包132中的蓄电部分，一个电池包132中可以含有一个电芯或多个电芯。当电池包132中含有多个电芯时，电芯串联。
50.可选的，图5是本实用新型实施例提供的又一种储能系统的结构示意图。在上述实施例的基础上，参见图5，储能系统还包括直流转交流模块50，在串联的至少两级储能模块10中，第一级储能模块10的第一连接端11通过主正继电器61与直流转交流模块50电连接；最后一级储能模块10的第二连接端12通过主负继电器62与直流转交流模块50电连接。
51.具体的，由于储能模块10输出的是直流电，所以需要直流转交流模块50将直流电转换成交流电使用。第一级储能模块10的第一连接端11通过主正继电器61与直流转交流模块50电连接；最后一级储能模块10的第二连接端12通过主负继电器62与直流转交流模块50电连接。主正继电器61和主负继电器62在电路中起到开关的作用。
52.可选的，图6是本实用新型实施例提供的又一种储能系统的结构示意图。在上述实施例的基础上，参见图6，储能系统还包括继电器控制单元60，继电器控制单元60配置为控制主正继电器61及主负继电器62的导通状态。
53.具体的，继电器控制单元60用于控制主正继电器61和主负继电器62的导通状态。当继电器控制单元60控制主正继电器61和主负继电器62导通时，储能模块10导通，可以输出电能。当继电器控制单元60控制主正继电器61和/或主负继电器62断开时，储能模块10断开，无法输出电能。
54.示例性的，储能系统还包括总开关70、分流器64和保险丝63。总开关70用于控制储能系统的开启和关闭，分流器64用于测量储能模块10的电流，保险丝63用于保护储能系统，当储能系统出现异常时熔断以保护回路。
55.本实用新型实施例提供的储能系统，电芯单独或通过串联方式组成一个电池包，然后串联一个开关组成串联结构，再并联一个开关，组成一个储能模块。通过afe模块检测每一个储能模块里电芯的温度和电压，再将检测到的数据传输给控制模块，以监测电芯的运行状态。当储能系统正常工作时，控制模块控制储能系统向外输出电能，当afe模块检测到电芯工作异常时，控制模块控制储能模块中的第一开关导通，第二开关断开，即对故障储能模块进行旁路处理，使得其他储能模块可以正常工作，对整个储能系统的运行不造成影响。保证了用电安全，提高了储能系统利用率。
56.应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本实用新型中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本实用新型的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
57.上述具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型保护范围之内。