具有可重复充电的储能器模块的模块化电池储能器系统以及用于运行电池蓄储能器系统的方法技术方案

在一种包括一组可重复充电的n个储能器模块(110)的模块化电池储能器系统(100)中，每个所述储能器模块(110)包括至少一个、优选地多个可重复充电的储能器元件。为所述n个储能器模块(110)中的每一个储能器模块分配开关(120)，通过所述开关可以启用和停用相应的储能器模块(110)。所述的n个储能器模块(110)可如此通过开关(120)相互联接，使得已启用的储能器模块的单电压U

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有可重复充电的储能器模块的模块化电池储能器系统以及用于运行电池蓄储能器系统的方法


[0001]本专利技术涉及一种模块化电池储能器系统，其包括一组n个可重复充电的储能器模块、以及一种用于运行这种模块化电池储能器系统的方法。

技术介绍

[0002]模块化电池储能器系统包括一组n个蓄能器模块，其中，n至少为2。储能器模块构造成可重复充电。在电池储能器系统内，这些储能器模块通常通过并联和/或串联相互连接。这些储能器模块可以各自包括单个的电化学电芯，但是或者也可以包括由两个或更多个这种电芯组成的复合体。在这种复合体之内，各个电化学电芯又可以通过并联和/或串联相互连接。
[0003]这种电池储能系统大多用作直流电源。但是，借助于多级逆变器，也可以将电池储能器系统联接在交流电网上。在这种逆变器中，时间上错开地以不同长度的时间段将各个储能器模块的电压相加。如果各个储能器模块的电压与相加的总电压相比足够小，可非常近似地产生例如正弦形的电压曲线。
[0004]从WO 2018/162122 Al中已知一种模块化电池储能器系统，在该电池储能器系统中，为各个储能器模块各自分配一个开关，通过该开关可以启用并停用相应的储能器模块。在此，储能器模块可如此相互联接，使得被启用的储能器模块的单电压可以相加成总电压。在此，为储能器模块中的每个储能器模块确定至少一个功率值，并且通过储能器模块中的至少两个在时间上重叠地、但是在不同长度的启用时间段上长度不同的方式被启用，产生随时间变化的总电压。根据相应的功率值，为各个储能器模块分配不同长度的启用时间段，从而也可以将不同类型的储能器模块很好地集成在系统中。
[0005]在这种类型的模块化电池储能器系统中，可以通过依次地联接各个储能器模块逐级地提高和降低总电压，从而结果可以产生所谓的阶梯形电压，该阶梯形电压接近正弦形的半波。原则上，通过合适地接入和切断各个储能器模块，可以在适当的时刻产生任意的曲线形状。
[0006]但通过接入和切断或确切地说启用和停用储能器模块，仅仅实现非常粗略地接近期望的输出电压。因此，为了进一步地调整可通过合适地开关储能器模块实现的阶梯式的电压，已经已知的是，在所产生的各个电压中进行脉宽调制(PWM)。因此，所述的WO2018/162122Al已经阐述了，分配给各个储能器模块的每个开关都构造成，进行这种脉宽调制。随后，可以将如此调制的单电压相加成总电压，由此，总电压更加接近期望的正弦形的电压波。
[0007]为了进行脉宽调制，通常需要高的频率。但由此出现的问题是，高的频率对电磁兼容性(EMV)有不利影响，并且需要复杂的屏蔽措施。但在复杂的屏蔽措施的情况下也可能无法解决该问题，从而在实际中电池储能器系统的功能性和可用性整体非常有限。此外，伴随着高频率出现的发热也使得需要对各个储能器模块进行冷却。
[0008]WO 2018/162122 Al已经提出，必要时分配给储能器模块的开关中的仅一个开关构造成用于产生PWM。然而，借此也无法令人满意地解决这类电池储能器系统中出现的问题，特别是关于电磁干扰辐射方面。

技术实现思路

[0009]相对地，本专利技术的目的是，提供改进的模块化电池储能系统，该模块化电池储能系统一方面提供成本适宜的解决方案，并且另一方面在运行中非常稳定并且不易受到干扰。特别是，该电池储能系统应能够将通过各个储能器模块产生的电压馈入交流电网中。
[0010]该目的通过具有权利要求1所述的特征的模块化电池储能器系统，以及通过根据另一独立权利要求所述的用于运行这种模块化电池储能系统的方法实现。从属权利要求的主题是模块化电池储能系统的和用于运行该电池储能器系统的方法的优选实施方案。
[0011]根据本专利技术的模块化电池储能器系统，包括一组可重复充电的n个储能器模块。在此，根据本专利技术的模块化电池储能器系统始终具有以下特征：
[0012]a.n个储能器模块各自包括可重复充电的至少一个、优选地多个储能器元件，以及
[0013]b.n个储能器模块中的每一个单独的储能器模块被分配有开关，通过该开关可以启用并停用相应的储能器模块，以及
[0014]c.n个储能器模块可如此通过开关相互联接，使得被启用的储能器模块的单电压U
单
可以相加成总电压U
总
，并且
[0015]d.电池储能系统包括用于控制分配给n个储能器模块的开关的控制装置，
[0016]本专利技术的核心点在于，模块化电池储能器系统具有调制单元(特征e.)，该调制单元的突出之处在于以下特征i.至iii.：
[0017]i.调制单元如此与n个可联接的储能器模块相连接，使得调制单元能够调制总电压U
总
，
[0018]ii.调制单元包括脉宽调制开关，并且
[0019]iii.调制单元包括壳体，该壳体包围脉宽调制开关并且被构造成，为壳体外部的电子组件屏蔽来自脉宽调制开关的电磁干扰辐射。
[0020]用于脉宽调制的开关属于现有技术并且可供购买。根据本专利技术优选地，根据本专利技术的模块化电池储能器系统的突出之处在于如下附加特征a.至c.中的至少一个：
[0021]a.所述脉宽调制开关包括多个半导体开关。
[0022]b.所述脉宽调制开关包括具有四个半导体开关的H
‑
桥电路。
[0023]c.H
‑
桥电路包括两个导线支路，两个导线支路分别具有两个半导体开关，两个半导体开关通过电容器相互连接。
[0024]在本专利技术中，特别优选地，以相互组合的方式实现直接上述特征a.至c.。
[0025]特别优选地，半导体开关是MOSFET。但作为MOSFET的备选，例如也可以使用双极晶体管，特别是具有绝缘栅极的双极晶体管(IGBT)作为半导体开关元件。
[0026]在其它优选的实施方式中，根据本专利技术的模块化电池储能器系统的突出之处在于如下附加特征a.和b.中的至少一个：
[0027]a.所述调制单元包括滤波扼流圈，所述滤波扼流圈在放电方向上连接在脉宽调制开关之后。
[0028]b.所述壳体也包围滤波扼流圈。
[0029]在本专利技术中，特别优选地，以相互组合的方式实现直接上述特征a.和b.。
[0030]根据本专利技术的电池储能器系统能够通过相应地启用和停用各个储能器模块产生阶梯形的总电压，该总电压借助于调制单元和包含在调制单元中的脉宽调制开关被转换成整体进行了脉宽调制的电压曲线，该电压曲线非常接近期望的电压曲线。在此，通过脉宽调制(PWM)减弱了在各个电压台阶之间的过渡。借助于连接在之后的滤波扼流圈，进一步地光顺该电压曲线，从而产生期望的曲线形状。由此，例如以特别有利的方式实现了将通过各个储能器模块产生的直流电压转换成正弦形的曲线，其中，该电压可以被馈入交流电网中。
[0031]根据本专利技术的电池储能系统的特别的优点在于，集中地在调制单元中进行PWM，相加的单电压流入该调制单元中。在此，调制单元将脉宽调制开关本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种模块化电池储能器系统(100)，所述模块化电池储能器系统包括一组可重复充电的n个储能器模块，其中，所述模块化电池储能器系统具有以下特征：a.所述n个储能器模块(110)各自包括至少一个、优选地多个可重复充电的储能器元件，并且b.所述n个储能器模块(110)中的每个单独的储能器模块被分配有开关(120)，通过所述开关能够启用或停用相应的储能器模块(110)，并且c.所述n个储能器模块(110)能够通过所述开关(120)如此相互联接，使得已启用的储能器模块的单电压U
单
能够相加成总电压U
总
，并且d.所述电池储能器系统(100)包括控制装置(130)，用于控制分配给所述n个储能器模块(110)的开关(120)，其特征在于，e.所述电池储能系统(100)包括调制单元(200)，所述调制单元具有以下特征：i.所述调制单元(200)如此与可连接的所述n个储能器模块(110)连接，使得所述调制单元能够调制所述总电压U
总
，ii.所述调制单元(200)包括脉宽调制开关(210)，并且iii.所述调制单元(200)包括壳体(240)，所述壳体包围所述脉宽调制开关(210)并且被构造成，为所述壳体外部的电子组件屏蔽来自所述脉宽调制开关(210)的电磁干扰辐射(280)。2.根据权利要求1所述的模块化电池储能器系统，其具有以下附加特征中的至少一个：a.所述脉宽调制开关(210)包括多个半导体开关(211)；b.所述脉宽调制开关(210)包括具有四个半导体开关(211)的H
‑
桥电路；c.所述脉宽调制开关(210)包括具有四个半导体开关(211)的H
‑
桥电路，并且所述H
‑
桥电路包括两个导线支路，所述两个导线支路各自具有两个半导体开关(T1、T2和T3、T4)，所述两个半导体开关通过电容器(212)相互连接。3.根据权利要求1或根据权利要求2所述的模块化电池储能器系统，其具有以下附加特征中的至少一个：a.所述调制单元(200)包括滤波扼流圈(220)，所述滤波扼流圈在放电方向上连接在所述脉宽调制开关(210)之后；b.所述壳体(240)也包围所述滤波扼流圈(220)。4.根据权利要求1至3中任一项所述的模块化电池储能器系统，其具有以下附加特征中的至少一个：a.所述调制单元(200)包括在放电方向上连接在所述脉宽调制开关(210)之前的低通滤波器(250)；b.所述调制单元(200)包括在放电方向上连接在所述脉宽调制开关(210)之后的低通滤波器(260)；c.所述调制单元(200)包括在放电方向上连接在所述脉宽调制开关(210)之前或之后的低通滤波器(250)，并且...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：瓦尔达微电池有限责任公司，
类型：发明
国别省市：