[发明专利]用于不间断电源（UPS）系统的转换电路装置

说明书

一种用于将锂电池连接至用于铅酸蓄电池的标准逆变器/充电器的转换电路装置以及用于家庭和设施的不间断电源(UPS)系统，该系统包括：用于铅酸蓄电池的标准逆变器/充电器；至少一个锂电池；以及转换电路装置，所述转换电路装置将至少一个锂电池连接至标准逆变器/充电器，所述转换电路装置将至少一个锂电池的状态转变为与铅酸蓄电池的状态对应的信号。

技术领域

本发明涉及用于将锂电池或锂电池组连接至用于铅酸蓄电池的标准逆变器/充电器的电路装置。

背景技术

用于家庭和设施的不间断电源(UPS)系统已经部署多年并且通常由连接至逆变器/充电器的48Vdc铅酸蓄电池组组成，所述逆变器/充电器被连接至电网以及家庭或设施。逆变器/充电器适于监测电池组的充电状态并且在需要时优选地在电力消耗低时以及/或者在诸如夜间能源公司对电力充电较少时对电池组再充电。逆变器/充电器还提供以下功能：a)当电力消耗正常时，将AC电力从电网直接传输至家庭或设施；b)当电力消耗超过电网容量或用于调峰时，将电力从电池组注入家庭或设施以确保家庭或设施的电力消耗不超过使电力成本变得更高的阈值；以及c)在电网电力中断期间，仅从电池组向家庭或设施提供备用电力。

逆变器/充电器通过从电网获取输入AC电力、将该AC电力转换为DC电力并且将DC电流引导至电池组来对铅酸蓄电池组充电。与此相对，逆变器/充电器通过从电池组获取DC电力、将该DC电力转换为AC电力并且将AC电流引导至家庭或设施从铅酸蓄电池组提供电力。

用于铅酸蓄电池的标准逆变器/充电器使用简单的算法以对电池再充电。如图1所示，通常在三个阶段对铅酸蓄电池充电：1)恒流充电；2)恒压充电或补充充电(toppingcharge)；以及3)浮充电。恒流充电适用大部分的充电并且占据所需充电时间的大约一半；补充充电在较低的充电电流下继续进行以维持电池的电压并且提供饱和；并且浮充电补偿由自放电引起的损失。无缝地进行从阶段1至阶段2的切换并且在电池达到设定电压限制时发生。当电池开始饱和时电流开始下降，当电流降低至额定电流的百分之三的水平时达到完全充电。

锂金属聚合物(LMP)电池以及较小程度上的锂离子电池由于它们特定的化学特性和在充电、放电及浮动期间监测和控制其温度的需求以及监测电池中的每个单独单元的电压的特定需求，需要比铅酸蓄电池更复杂的用于再充电的算法。由于这些原因，在现有的用于家庭和设施的不间断电源(UPS)系统中，不可能简单地用锂电池组替换铅酸蓄电池组。必须替换包括逆变器/充电器的整个系统。

锂电池具有比铅酸蓄电池更高的能量密度，比铅酸蓄电池需要更少的维护并且持续时间更长，因此锂电池理想地适用于用于家庭和设施的不间断电源(UPS)系统。然而，替换整个UPS系统而不仅仅是电池组的初始成本阻碍家庭和企业所有者切换成锂电池，即使这代表了从中期至长期范围(3年至5年)的节约也是如此。

因此，需要适于将锂电池组连接至用于铅酸蓄电池的标准逆变器/充电器的电路装置，并且因此允许用锂电池组替换铅酸蓄电池组。

发明内容

本发明的目的是至少改善现有技术中存在的一些不便之处。

本发明的另一目的是提供一种转换电路装置，所述转换电路装置将至少一个锂电池连接至用于铅酸蓄电池的标准逆变器/充电器，所述转换电路装置将至少一个锂电池的状态转变为与铅酸蓄电池组的状态对应的信号，以便使用用于铅酸蓄电池的标准逆变器/充电器对至少一个锂电池进行充电或放电。

在一个方面，本发明提供了转换电路装置，所述转换电路装置包括DC-DC转换器，所述DC-DC转换器适于将逆变器/充电器的充电电流从一个电压电平变换并且转换为另一电压电平或者变换为较高或较低的恒流充电电流。

在另一方面，转换电路装置被连接至所述至少一个锂电池的ECU，所述ECU将至少一个锂电池的各种状态中继至转换电路装置，并且转换电路装置将至少一个锂电池的各种状态电地转变为至逆变器/充电器的电压读数。