[发明专利]一种模块化的储能系统

权利要求书

1.一种模块化的储能系统，其特征在于，包括：

储能系统由≥1个储能簇并联组成，由1个监控系统管理所有的储能簇，1个储能簇由≥1个储能模块串联组成，即1个储能模块的正极接下1个储能模块的负极，负极接上一个储能模块的正极；

1个储能簇控制器管理1个储能簇的所有储能模块，1个储能簇内的储能模块是一致的，当储能系统内包含2种以上的的储能模块时，同一种储能模块组成≥1个储能簇后，再与其它储能模块组成的储能簇并联；

所述储能系统具有3级均衡功能，对储能元件的一致性要求低，能提高储能元件的使用寿命，便于组装、扩展、维护，通过储能模块的串联能构成高压储能簇，通过储能簇的并联能构成大容量的储能系统。

2.根据权利要求1所述的一种模块化的储能系统，其特征在于：

储能模块由储能元件、储能管理单元、双向DC/DC变流器、开关组成；1个储能模块内包含2种储能元件，2种储能元件分别接于双向DC/DC变流器的2端，储能元件包含能量型储能元件和功率型储能元件，1个储能模块至多包含1个能量型储能元件且至少包含1个功率型储能元件；

当储能模块的能量型储能元件是电池组时，电池管理单元对电池组进行全面的管理，具有检测电芯的电压和温度、电池组电压、充放电电流、绝缘电阻并估算电池组SOC（荷电状态）、电池组SOH（健康状态）的功能，并具有与监控系统和双向DC/DC变流器的通讯接口和通讯功能。

3.根据权利要求1所述的一种模块化的储能系统，其特征在于：

  双向DC/DC变流器2端具有电压差，低压端的电压始终低于高压端电压；储能多的储能元件位于低压端，当储能模块含有能量型储能元件时，能量型储能元件位于双向DC/DC变流器的低压端，功率型储能元件位于双向DC/DC变流器的高压端，当储能模块不含有能量型储能元件时，储能多的功率型储能元件位于双向DC/DC变流器的低压端，储能少的功率型储能元件位于双向DC/DC变流器的高压端；双向DC /DC变流器自动控制能量在2种储能元件之间交换。

4.根据权利要求1所述的一种模块化的储能系统，其特征在于：

储能模块的正极和负极通过1个开关相连；1个储能簇内，双向DC/DC变流器的高压端正极与位于此高压端的功率型储能元件的正极相连，并通过1个开关与储能模块正极相连，双向DC/DC变流器的高压端负极与位于此高压端的功率型储能元件的负极相连；

储能模块正常运行时，双向DC/DC变流器控制闭合双向DC/DC变流器的高压端正极与储能模块正极之间的开关，断开储能模块正极和储能模块负极之间的开关；

当储能模块与储能簇需要隔离时，双向DC/DC变流器控制断开双向DC/DC变流器的高压端正极与储能模块正极之间的开关，闭合储能模块正极和储能模块负极之间的开关；当储能模块重新接入储能簇时，双向DC/DC变流器控制闭合双向DC/DC变流器的的高压端正极与储能模块正极之间的开关，断开储能模块正极和储能模块负极之间的开关。

5.根据权利要求1所述的一种模块化的储能系统，其特征在于：

储能模块正常运行时，其输出端是具有模拟内阻的电压源，具有2个控制变量，1个是开路电压U_O，一个是模拟内阻R，当储能模块的输出电流为I_out时（储能模块放电为正，充电为负），储能模块的输出电压为U，以下公式成立：U=U_O-I_out*R；

双向DC/DC变流器具有检测储能模块的输出电流、双向DC/DC变流器的2端储能元件的输出电压和双向DC/DC变流器高压端的输出电流功能，采用电压外环、电流内环的控制方式，自动控制能量在2种储能元件之间交换；

默认1个储能簇内的每个储能模块的2个控制变量U_O、R是相同的，这2个控制变量通过双向DC/DC变流器和储能簇控制器更改设置，1个储能簇运行时，储能簇的输出电流I_out是储能簇内每个储能模块的输出电流，每个储能模块的输出功率就是U*I_out，因此，通过更改U_O、R就可以改变储能模块的输出电压U和储能模块输出功率U*I_out，间接改变位于双向DC/DC变流器低压端的储能元件的充电功率和放电功率。