專利名稱：一種采用超級電容與動力電池構(gòu)成的家用儲能裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種儲能裝置，特別是涉及一種采用超級電容與動力電池構(gòu)成的家用儲能裝置。
背景技術(shù)：
超級電容的出現(xiàn)使瞬間大功率大能量的輸出變得容易；動力電池，尤其是動力鋰電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程發(fā)展，使得大能量的儲能系統(tǒng)構(gòu)造變得簡潔。在能源日益緊缺時代到來的今天，更加關(guān)注在人們身邊發(fā)生的能源的流動，將能源尤其是電能的消耗和采集作為重要的關(guān)注對象，并充分地、最大效率地利用它們，已經(jīng)變得非常的重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種采用超級電容與動力電池構(gòu)成的家用儲能裝置，能夠充分地、最大效率地利用電能。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種采用超級電容與動力電池構(gòu)成的家用儲能裝置，包括主控制器、電網(wǎng)調(diào)度控制通訊裝置、η個能量轉(zhuǎn)換裝置、前置適配器、涓流處理器、充電控制器、電堆儲能系統(tǒng)和逆變控制器，其中，η ^ 1，所述的電堆儲能系統(tǒng)主要由超級電容和動力電池組組成；所述的主控制器與所述的電網(wǎng)調(diào)度控制通訊裝置相連；所述的主控制器還分別與依次串聯(lián)的前置適配器、涓流處理器、充電控制器、電堆儲能系統(tǒng)和逆變控制器相連；所述的η個能量轉(zhuǎn)換裝置的輸出端分別與所述的前置適配器輸入端相連；所述的充電控制器和逆變控制器通過各自的接觸器與交流母線相連；所述的接觸器的控制端與所述的主控制器相連。所述的電網(wǎng)調(diào)度控制通訊裝置設(shè)有無線通訊接口、有線通訊接口和光纖通訊接口中的一種或幾種。所述的主控制器采用由DSP芯片和FPGA芯片構(gòu)成。所述的能量轉(zhuǎn)換裝置為太陽能轉(zhuǎn)換器、潮汐能轉(zhuǎn)換器、風(fēng)能轉(zhuǎn)換器、聲能轉(zhuǎn)換器、 熱能轉(zhuǎn)換器、電能轉(zhuǎn)換器、或機械能轉(zhuǎn)換器。有益效果由于采用了上述的技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點和積極效果本發(fā)明所存儲的能量通過數(shù)據(jù)的實時傳送，電網(wǎng)調(diào)度中心的計算機管理系統(tǒng)將進(jìn)行負(fù)荷分配、優(yōu)化調(diào)度，然后給出逆變饋送電能的指令，其數(shù)據(jù)通訊指令經(jīng)過本系統(tǒng)的控制單元的過程控制，實現(xiàn)并網(wǎng)，從而達(dá)到最大效率地利用電能。本發(fā)明在控制器的協(xié)調(diào)控制下完成了能量存儲，無論哪種物理量，只要轉(zhuǎn)換成電能，也無論其電能的大小，系統(tǒng)都能將其捕獲和累積，在主控制器的直接管理與控制下實現(xiàn)了能量的蓄積，并在電網(wǎng)管理計算機系統(tǒng)的直接管理下完成向電網(wǎng)的并網(wǎng)能量傳輸。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。本發(fā)明的實施方式涉及一種采用超級電容與動力電池構(gòu)成的家用儲能裝置，如圖 1所示，包括主控制器1、電網(wǎng)調(diào)度控制通訊裝置2、七個能量轉(zhuǎn)換裝置3、前置適配器4、涓流處理器5、充電控制器6、電堆儲能系統(tǒng)7和逆變控制器8。電堆儲能系統(tǒng)7主要由超級電容和動力電池組組成，主控制器1分別與依次串聯(lián)的前置適配器4、涓流處理器5、充電控制器 6、電堆儲能系統(tǒng)7和逆變控制器8相連。七個能量轉(zhuǎn)換裝置3的輸出端分別與前置適配器 4輸入端相連。充電控制器6和逆變控制器8通過各自的接觸器9與交流母線相連；所述的接觸器9的控制端與所述的主控制器1相連。其中，主控制器為采用DSP芯片和FPGA芯片構(gòu)成的智能控制器系統(tǒng)，負(fù)責(zé)與電網(wǎng)系統(tǒng)的通訊聯(lián)絡(luò)和控制，接收電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)給出的指令和發(fā)出本裝置的實時動態(tài)訊息，同時控制著下屬的所有控制功能模塊。為了實現(xiàn)對下屬模塊的有效控制，主控制器的接口可實現(xiàn)對下屬運行中所有的、需要的控制訊息進(jìn)行控制。如觸摸屏所需的人機界面接口、BMS 電堆管理接口等，通過這些接口協(xié)調(diào)控制所需的所有信號。主控制器為了完成與電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行通訊，主控制器還與電網(wǎng)調(diào)度控制通訊裝置相連。電網(wǎng)調(diào)度控制通訊裝置設(shè)有無線通訊接口、有線通訊接口和光纖通訊接口中的一種或幾種。無線通訊接口使用的信號可以是GPRS、藍(lán)牙、WiFi等；有線通訊接口可以是 Internet網(wǎng)絡(luò)通訊、載波通訊、專用通訊鏈接等；光纖通訊接口的設(shè)置是為了實現(xiàn)電力調(diào)度時采用光纖通訊。主控制器通過電網(wǎng)調(diào)度控制通訊裝置可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的鏈接和智能的通訊模式判定。其中，無線通訊接口、有線通訊接口和光纖通訊接口均為可選配件。能量轉(zhuǎn)換裝置可將不同物理量轉(zhuǎn)換為電能，如此可針對不同的物理量和外部電特性參數(shù)，選配不同的模組，以實現(xiàn)優(yōu)化的匹配過程。在本掛接的模組中，數(shù)量可以擴充，能量轉(zhuǎn)換裝置可針對不同的物理量進(jìn)行選擇，如太陽能、潮汐能、風(fēng)能、聲能、熱能、光能、電能、 機械能等。如圖1中采用的7種能量轉(zhuǎn)換裝置分別為太陽能轉(zhuǎn)換器，建立在家庭可見光照射空間的太陽能電池轉(zhuǎn)換板，可將太陽能轉(zhuǎn)換為電能；潮汐能轉(zhuǎn)換器，當(dāng)在有水流動的場合，或有潮汐變化的場合下接入的轉(zhuǎn)換器，可將潮汐能轉(zhuǎn)換為電能；風(fēng)能轉(zhuǎn)換器，在家庭能接收到風(fēng)能的位置將風(fēng)力發(fā)電的能量接收，可將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能；聲能轉(zhuǎn)換器，采用聲音的換能器，可將聲能轉(zhuǎn)換成電能；熱能轉(zhuǎn)換器，當(dāng)有溫差變化的季節(jié)，利用溫度的差異產(chǎn)生的熱能，將其轉(zhuǎn)為電能；電能轉(zhuǎn)換器，利用電網(wǎng)的低谷電進(jìn)行儲能的裝置；機械能轉(zhuǎn)換器，可以將健身過程中的機械能轉(zhuǎn)換成電能。前置適配器從不同的能量轉(zhuǎn)換器的輸出端口獲得能量，通過該前置適配器進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)化，統(tǒng)一轉(zhuǎn)換成電流傳輸?shù)哪Ｊ剑腿牒蠹壪到y(tǒng)。涓流處理器負(fù)責(zé)對前級送入的電流(包括微弱、變異的電流)進(jìn)行能量的積累，其核心的儲能部件可以采用超級電容，并將經(jīng)過集合的電能送入下面的充電模組。充電控制器可將前置的能量充入電堆儲能系統(tǒng)中進(jìn)行儲能。電堆儲能系統(tǒng)主要由超級電容和動力電池組組成，該電堆儲能系統(tǒng)由電池管理系統(tǒng)BMS系統(tǒng)管理，控制有效地儲能和充電過程。逆變控制器負(fù)責(zé)將儲能系統(tǒng)中的能量向電網(wǎng)傳輸，在接觸器系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制過程中，實現(xiàn)并網(wǎng)能量傳遞。充電控制器和逆變控制器通過各自的接觸器與交流母線相連，其中，接觸器是受電網(wǎng)調(diào)度控制的，當(dāng)電網(wǎng)管理系統(tǒng)過程中，電網(wǎng)認(rèn)為有富裕的電能時，系統(tǒng)便以通訊的方式給出訊息，經(jīng)過控制器的協(xié)調(diào)控制啟動電網(wǎng)向儲能系統(tǒng)的能量傳遞，即所謂的利用“低谷電”的儲能。本發(fā)明配置不同的能量轉(zhuǎn)換裝置，由其輸出的電量經(jīng)過涓流處理裝置的能量疊加，送抵充電器裝置，由充電機對電堆中的超級電容模組和動力電池組進(jìn)行充電儲能(能量的轉(zhuǎn)移)，然后交由逆變裝置，將能量送抵電網(wǎng)。當(dāng)有N個家庭式或企業(yè)式的儲能系統(tǒng)能給電網(wǎng)回饋能量時，其并網(wǎng)的控制和以電網(wǎng)為核心的控制調(diào)配系統(tǒng)將變得非常的重要，所有的、分布式的能量饋送都是在計算機的協(xié)調(diào)控制下通過接觸器有序地進(jìn)行并網(wǎng)。從圖1可見，當(dāng)本發(fā)明的裝置接入了不同的能量轉(zhuǎn)換裝置后，系統(tǒng)在主控制器的協(xié)調(diào)控制下完成了能量存儲，無論哪種物理量，只要轉(zhuǎn)換成電能，也無論其電能的大小，系統(tǒng)都能將其捕獲和累積，在主控制器的直接管理與控制下實現(xiàn)了能量的蓄積，并在電網(wǎng)管理計算機系統(tǒng)的直接管理下完成向電網(wǎng)的并網(wǎng)能量傳輸。當(dāng)電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)認(rèn)為電網(wǎng)有富裕能量之時，本系統(tǒng)啟動由外網(wǎng)給予能量的充電過程，即所謂的利用“低谷電”進(jìn)行儲能，再等待電網(wǎng)有需求的時候再次實現(xiàn)能量的回送。本裝置的操作系統(tǒng)是全自動運行的，整個控制過程由主控制器實現(xiàn)協(xié)調(diào)優(yōu)化控制，當(dāng)接收外部能量的時候，系統(tǒng)將以自身的儲能能力作為控制的依據(jù)，當(dāng)系統(tǒng)儲能達(dá)到極限值時，系統(tǒng)將停滯轉(zhuǎn)化進(jìn)入等待電網(wǎng)調(diào)度。當(dāng)電網(wǎng)有能量需求時，系統(tǒng)接收到電網(wǎng)調(diào)度訊息后將啟動逆變系統(tǒng)，將電堆中所保存的能量一并送入電網(wǎng)，整個能量轉(zhuǎn)移過程可以依照了電網(wǎng)的需求而執(zhí)行控制。當(dāng)能量傳輸完畢，將進(jìn)入下一輪的循環(huán)過程。不難發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明在能量由逆變器向電網(wǎng)轉(zhuǎn)送能量的過程中，是由電網(wǎng)調(diào)度中心計算機系統(tǒng)控制的。本裝置所存儲的能量通過數(shù)據(jù)的實時傳送，電網(wǎng)調(diào)度中心的計算機管理系統(tǒng)將進(jìn)行負(fù)荷分配、優(yōu)化調(diào)度，然后給出逆變饋送電能的指令，其數(shù)據(jù)通訊指令經(jīng)過本系統(tǒng)的主控制器的過程控制，實現(xiàn)并網(wǎng)，從而達(dá)到最大效率地利用電能。本發(fā)明在控制器的協(xié)調(diào)控制下完成了能量存儲，無論哪種物理量，只要轉(zhuǎn)換成電能，也無論其電能的大小，系統(tǒng)都能將其捕獲和累積，在主控制器的直接管理與控制下實現(xiàn)了能量的蓄積，并在電網(wǎng)管理計算機系統(tǒng)的直接管理下完成向電網(wǎng)的并網(wǎng)能量傳輸。
權(quán)利要求
1.一種采用超級電容與動力電池構(gòu)成的家用儲能裝置，包括主控制器(1)、電網(wǎng)調(diào)度控制通訊裝置O)、η個能量轉(zhuǎn)換裝置(3)、前置適配器、涓流處理器(5)、充電控制器(6)、電堆儲能系統(tǒng)(7)和逆變控制器(8)，其中，η^ 1，其特征在于，所述的電堆儲能系統(tǒng)(7)主要由超級電容和動力電池組組成；所述的主控制器(1)與所述的電網(wǎng)調(diào)度控制通訊裝置⑵相連；所述的主控制器⑴還分別與依次串聯(lián)的前置適配器⑷、涓流處理器(5)、 充電控制器(6)、電堆儲能系統(tǒng)(7)和逆變控制器⑶相連；所述的η個能量轉(zhuǎn)換裝置(3) 的輸出端分別與所述的前置適配器(4)輸入端相連；所述的充電控制器(6)和逆變控制器(8)通過各自的接觸器(9)與交流母線相連；所述的接觸器(9)的控制端與所述的主控制器⑴相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用超級電容與動力電池構(gòu)成的家用儲能裝置，其特征在于，所述的電網(wǎng)調(diào)度控制通訊裝置(2)設(shè)有無線通訊接口、有線通訊接口和光纖通訊接口中的一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用超級電容與動力電池構(gòu)成的家用儲能裝置，其特征在于，所述的主控制器(1)采用由DSP芯片和FPGA芯片構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用超級電容與動力電池構(gòu)成的家用儲能裝置，其特征在于，所述的能量轉(zhuǎn)換裝置C3)為太陽能轉(zhuǎn)換器、潮汐能轉(zhuǎn)換器、風(fēng)能轉(zhuǎn)換器、聲能轉(zhuǎn)換器、熱能轉(zhuǎn)換器、電能轉(zhuǎn)換器、或機械能轉(zhuǎn)換器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種采用超級電容與動力電池構(gòu)成的家用儲能裝置，包括主控制器、電網(wǎng)調(diào)度控制通訊裝置、n個能量轉(zhuǎn)換裝置、前置適配器、涓流處理器、充電控制器、電堆儲能系統(tǒng)和逆變控制器，其中，n≥1。電堆儲能系統(tǒng)主要由超級電容和動力電池組組成；主控制器與所述的電網(wǎng)調(diào)度控制通訊裝置相連；主控制器還分別與依次串聯(lián)的前置適配器、涓流處理器、充電控制器、電堆儲能系統(tǒng)和逆變控制器相連；n個能量轉(zhuǎn)換裝置的輸出端分別與前置適配器輸入端相連；充電控制器和逆變控制器通過各自的接觸器與交流母線相連；接觸器的控制端與主控制器相連。本發(fā)明可實現(xiàn)并網(wǎng)，從而達(dá)到最大效率地利用電能。
文檔編號H02J3/28GK102255390SQ20111020353
公開日2011年11月23日 申請日期2011年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月20日
發(fā)明者帥鴻元, 陸政德 申請人:上海瑞華(集團)有限公司