[发明专利]能量储存系统

说明书

一种能量储存系统，包括一个或多个能量储存单元(1)，每个能量储存单元包括一个或多个能量储存模块(5)，并且每个能量储存模块包括串联连接的多个电化学能量储存设备。DC开关器件(10a，11a)与能量储存单元(1)或每个能量储存单元串联设置。DC开关器件包括半导体器件(10a，10b)和与半导体器件并联的整流单元(11a，11b)。

技术领域

本发明涉及一种能量储存系统，特别是一种包括用于为终端用户储存电能的电化学能量储存设备的系统。

背景技术

在很多应用中，储存电能的模块或各种类型的功率单元变得越来越普遍，特别是用于存在与敏感环境中的排放有关的环境问题或公共健康问题的场合。为了避免在设备的使用地点处的排放，通常用储存电能的单元来提供电能以操作设备，那些储存的能量可能已经以很多不同的方式生成。储存的电能还可以用于在从电网或从各种类型的发电系统(包括柴油发电机、燃气轮机或可再生能源)供电的系统中提供调峰。远程位置处的飞机、车辆、船舶、海上钻井平台或钻井平台和其他动力设备是大规模储存电能的用户的示例。车辆驾驶员可以使用市中心的储能电力单元，并且通过主干道上的内燃机进行充电，以减少城镇中的有害排放，或者驾驶员们可以用电力电源来充电。在大多数航行中相对靠近居住区域或在敏感环境中的渡轮正在被设计为具有混合动力或全电动驱动系统。当靠近岸边时，渡轮可以利用储存的能量操作以驱动船舶，并且通过使用海上的柴油发电机为电池充电。在很多斯堪的纳维亚国家，能够利用来自可再生能源的电力来对储能单元充电，这意味着只要储能单元对于航程距离来说足够可靠，则可以使用完全电动的船舶，其中完全不使用柴油或其他不可再生能源。无论是混合动力还是完全电动，储能单元可以在靠岸停泊时从岸上的电源充电。为了发展技术以实现足够可靠以长期用作主电源的储能单元，必须解决某些技术问题。

发明内容

根据本发明的第一方面，一种能量储存系统包括一个或多个能量储存单元，每个能量储存单元包括一个或多个能量储存模块，每个能量储存模块包括串联连接的多个电化学能量储存设备；其中该系统还包括与能量储存单元或每个能量储存单元串联的DC开关器件；其中DC开关器件包括半导体器件和与半导体器件并联的整流单元。

开关器件还可以包括与半导体器件和并联整流单元串联的限流器。

开关器件还可以包括与限流器串联的另外的半导体器件和并联整流单元，另外的半导体器件和并联整流单元相对于该半导体器件和并联整流单元被反置(inverted)。

限流器可以包括电感器。

半导体器件可以包括晶体管或继电器，该晶体管特别是绝缘栅双极晶体管。

整流单元可以包括二极管、桥式整流器、继电器或晶闸管中的一项。

能量储存模块中的两个或更多个串可以并联连接。

能量储存单元还可以包括位于能量储存模块与负载之间的隔离器以提供电流隔离。

在串的两极处设置隔离器。

能量储存单元还可以包括与能量储存模块并联的DC链路电容器。

开关器件可以位于单元中的两个能量储存模块之间。

开关器件可以位于单元的两个能量储存模块之间的大约中点处。

根据本发明的第二方面，提供了一种控制两个或更多个能量储存单元的充电和放电的方法，能量储存单元包括电连接在一起的多个能量储存模块，每个能量储存模块包括串联连接的多个电化学能量储存设备；其中能量储存单元并联连接在一起，该方法包括将开关器件接通达预定时间段以允许电荷流入或流出能量储存单元；在预定时间段结束时断开开关器件；以及重复接通和断开以控制单元的平均电流。

可以根据系统要求选择开关的占空比，占空比等于时间ON除以(时间ON+时间OFF)。

附图说明