[发明专利]带缓冲装置的蓄电池组储能系统

说明书

技术领域

本发明涉及电动车、备用电源和UPS技术领域，特别涉及一种带缓冲装置的蓄电池组储能系统。

背景技术

近年来由于能源危机和环境污染问题使得电动车的研制和应用成为热点，而电动车用蓄电池组储能系统始终是电动车发展的瓶颈。由于汽车在运行过程中工况变化较大，如起步、加速、爬坡、刹车和下坡等情况经常出现，使得电动车电池组输入输出功率变化范围较大，对电池组寿命和安全性受到影响。另外，蓄电池组应用的另一大领域是备用电源和不间断电源(UPS)，在该系统中蓄电池组经常处于浮动充电状态，而需要其放电时要瞬间提供较大的功率，这都对蓄电池组的寿命和安全性产生影响。

蓄电池组是一种通过可逆的电化学反应实现能量贮存和转化的储能器。常用的蓄电池组包括锂离子电池组、镍氢电池组、镍镉电池组、铅酸电池组等。蓄电池组的充放电过程是一个可逆的电化学的反应过程。在这个过程中由于电极上的反应物粒子在电极双电层中扩散而形成浓差极化。电池组的浓差极化会在极短的时间内形成和消失，浓差极化使电池组内部产生能量消耗，表现为输出功率和能量降低，输入功率和能量增加，降低电池组使用性能。电池组的充放电过程采用脉冲方式进行，有利于降低蓄电池组浓差的影响，延长蓄电池组的使用寿命。

另外，用于UPS等蓄电池组储能系统在使用时，为了保障其随时处于满电状态以及输出电源不问断需要在蓄电池组正负极始终连接一个稳定电压的直流外电源，长期工作时会使蓄电池组正负极表面产生钝化现象，使蓄电池组的容量衰减加快，寿命降低，而且对于如锂离子电池组等易发生安全事故。而对于电容器组，由于其为物理储能元件，在其安全电压下其正负极两端长期加载一个恒定电压不会降低其性能，也不会发生安全事故。但由于电容器组的电容量有限，储存电量少，维持其功率特性的时间短，不适和单独用于UPS等系统储能应用。

因此，在电动车和UPS等领域单独使用蓄电池组工作时，常因连续大功率工作以及浮充电等运行模式使得蓄电池组的寿命和安全性降低，影响产业的发展。

发明内容

针对上述不足之处，本发明目提供一种带缓冲装置的蓄电池组储能系统。

本发明带缓冲装置的蓄电池组储能系统，包括电池组、电容器组和控制电路，其中所述电池组和电容器组一同极连接，电池组的另一极极通过控制电路连接电容器组另一极，电容器组一侧为输入输出端。

所述控制电路包括充电控制元件、放电控制元件和各自的触发电路。

所述触发电路包括晶体管和连接在其基极上的稳压二极管和电阻，触发电路跨接在电池组和电容器组之间。

所述充电控制元件和放电控制元件均为单向导电元件，反向并联，分别控制电池组的充电和放电。

所述蓄能系统，处于放电状态时，电容器组先开始放电，电容器组的电压开始下降，此时电池组处于隔离状态，当电容器组的电压下降到与蓄电池组电压差值达到一个设定的电压值时，放电控制元件的触发电路启动，放电控制元件导通，蓄电池组经由放电控制元件与负载连接，对负载放电的同时给电容器组充电，电容器组的电压升高；当蓄电池组电压与电容器组电压一致时，触发电路停止触发，放电控制元件自动关断，电池组重处于间歇隔离状态；当电容器组端电压再次下降并与电池组间的电压差值大于设定的限压值时，放电控制元件重新导通，蓄电池组进入下一个放电周期。

所述蓄能系统，处在充电状态时，电容器组先开始充电，电容器组的电压开始升高，此时电池组处于静止状态，当电容器组的电压升高到与蓄电池组电压差值达到一个设定的电压值时，充电控制元件的触发电路触发，充电控制元件导通，蓄电池组经由可控硅与充电电路连接，电容器组对蓄电池组充电的同时，外充电电路同时对电容器组充电，蓄电池组电压升高，电容器组的电压下降；当蓄电池组电压与电容器组电压一致时，充电控制元件关断，电池组处于间歇静止状态；当电容器组端电压再次升高并与电池组间的电压差值大于设定的阀值时，充电控制元件重新导通，蓄电池组进入下一个充电周期。

所述充电控制元件和放电控制元件都采用可控硅或IGBT大功率场效应管。

所述触发电路设定0-30秒的关断延迟时间。

所述电容器组和蓄电池组的电压差值的设定的电压值为蓄电池组总电压的0-15％。

所述电池组由至少一块电池组成。

所述电容器组由至少一个电容器和超级电容器组成。