CN220043018U - 储能装置及储能*** - Google Patents

Abstract

一种储能装置及储能***，包括第一模块和第二模块，第一模块包括第一储能单元，第二模块与第一模块可拆卸地连接，第二模块包括第二储能单元及功率转换单元，功率转换单元与第二储能单元电连接；在第一模块和第二模块连接时，功率转换单元还与第一储能单元电连接，以对第一储能单元和第二储能单元中的至少一个储能单元进行充放电；第二储能单元的能量密度大于第一储能单元的能量密度，储能装置的第二模块与第一模块可拆卸地连接，兼顾便携性和使用灵活性。

Description

储能装置及储能***

技术领域

本申请涉及电子技术领域，尤其涉及一种储能装置及储能***。

背景技术

一些储能装置，例如移动储能电源，通常集成有储能单元及功率转换单元，储能单元用于储存电能，功率转换单元用于转换储能单元的储存电能并输出供电。由于需要兼顾储存电能的容量和输出功率等需求，例如为储存更多的电能，而使得移动储能电源的体积和重量增大，给移动储能电源的便携性和使用灵活性造成影响。

实用新型内容

鉴于以上内容，有必要提供一种储能装置及储能***，以使储能装置兼顾便携性和使用灵活性。

第一方面，本申请实施例提供一种储能装置，包括第一模块和第二模块，第一模块包括第一储能单元，第二模块与第一模块可拆卸地连接，第二模块包括第二储能单元及功率转换单元，功率转换单元与第二储能单元电连接；在第一模块和第二模块连接时，功率转换单元还与第一储能单元电连接，以对第一储能单元和第二储能单元中的至少一个储能单元进行充放电；第二储能单元的能量密度大于第一储能单元的能量密度。

在上述实施例中，第一模块与第二模块可拆卸地连接，以使第一模块与第二模块可单独或连接使用。在第一模块与第二模块拆卸时，仅使用第二模块较为轻便，而且该第一模块中的第二储能单元的能量密度较大，能够存储更多的电量，满足单独使用第一模块时的电量需求。在第一模块与第二模块连接时，功率转换单元可以对第一储能单元和第二储能单元的至少一个储能单元进行充放电，此时同时使用第一模块和第二模块可具有更大的储存电能容量，从而提升储能装置的便携性和使用灵活性。

在一实施例中，第一储能单元和所述第二储能单元包括不同材料类型的电芯；所述第一储能单元的质量大于所述第二储能单元的质量；和/或所述第一储能单元的额定储能容量大于所述第二储能单元的额定储能容量。

在一实施例中，第二模块还包括开关单元，开关单元分别与所述第一储能单元、所述第二储能单元以及所述功率转换单元连接；所述开关单元具有第一开关状态和第二开关状态；所述开关单元处于第一开关状态时，所述第一储能单元和所述第二储能单元并联；所述开关单元处于第二开关状态时，所述第一储能单元和所述第二储能单元串联。

在一实施例中，第二模块还包括控制单元；所述控制单元与所述功率转换单元和所述开关单元连接；所述控制单元用于根据接收到的操作控制对所述开关单元的状态以及所述功率转换单元的状态进行控制。

在一实施例中，功率转换单元用于在所述第一模块与所述第二模块拆卸时，对所述第二储能单元输出的直流电进行转换后以第一输出功率输出交流电。

在一实施例中，所述功率转换单元用于在所述第一模块与所述第二模块连接时，对所述第一储能单元和所述第二储能单元中的至少一个输出的直流电进行转换后以第二输出功率输出交流电；所述第二输出功率大于所述第一输出功率。

在一实施例中，功率转换单元还用于在所述第一储能单元的电量和/或所述第二储能单元的电量均小于或等于预设电量阈值时，停止对所述第一储能单元和/或所述第二储能单元输出的直流电进行转换。

在一实施例中，功率转换单元还用于在所述第一储能单元的电量和所述第二储能单元的电量均小于或等于预设电量阈值时，对充电装置输入的供电电信号进行转换后输出直流电优先对所述第二储能单元充电。

在一实施例中，功率转换单元还用于在所述第一模块与所述第二模块连接且只有一个储能单元处于放电状态时，若检测到处于放电状态的储能单元发生故障，则切换另一个储能单元进入放电状态。

第二方面，本申请实施例提供一种储能***包括上述的储能装置。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种储能装置的示意图。

图2为本申请实施例提供的一种储能***的示意图。

图3为本申请实施例提供的另一种的储能***的示意图。

具体实施方式

以下，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请实施例的描述中，“示例性”、“或者”、“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性”、“或者”、“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请中的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。应理解，本申请中除非另有说明，“/”表示或的意思。例如，A/B可以表示A或B。本申请中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B三种情况。“至少一个”是指一个或者多个。“多个”是指两个或多于两个。例如，a、b或c中的至少一个，可以表示：a，b，c，a和b，a和c，b和c，a、b和c七种情况。

请一并参阅图1，所示为本申请各实施例的储能装置的一个示例性示意图。

如图1所示，本申请实施例提供一种储能装置100，具有可移动性、储存电能和充放电功能。在一实施例中，储能装置100可为移动电源设备。

储能装置100可以连接充电装置，以接收充电装置的供电电信号进行充电；储能装置100可以连接负载，为该负载供电。可以理解，在储能装置100连接有充电装置时，可以进入充电模式，在储能装置100连接有负载时，可以进入放电模式。在储能装置100同时连接有充电装置和负载时，若充电装置的供电功率大于负载的需求功率，则可以进入旁路模式，也即由充电装置给负载通电的同时，利用剩余功率给储能装置100充电；若充电装置的供电功率小于负载的需求功率，则此时由储能装置100和充电装置共同给负载供电，此时储能装置100工作在放电模式。

储能装置100包括第一模块10和第二模块20。第一模块10与第二模块20可拆卸地连接。在第一模块10与第二模块20拆卸时，第一模块10与第二模块20可分为两个独立的移动电源。在第一模块10与第二模块20连接时，第一模块10与第二模块20组合形成一个整体的移动电源。

可以理解，第一模块10与第二模块20之间可以通过卡扣、滑槽、螺旋紧固结构等实现结构的可拆卸连接，并可以通过电力线、排针插接等实现电气的可拆卸连接，本申请不作限制。在一实施例中，第一模块10上设置有并机接口，第二模块20上同样设置有对应的并机接口，通过电力线连接第一模块10和第二模块20上的并机接口，实现二者的电连接。

第一模块10包括第一储能单元12。第一储能单元12用于储存电能以及进行充放电。也即在一实施例中，第一模块10仅包括第一储能单元12和并机接口，因此第一模块10不具有独立带载功能，只具有电池包功能，需要与第二模块20连接方可使用。在另一实施例中，第一模块10上还可以设置有输出接口，用于连接负载，此时第一模块10在拆卸后，仍可以独立对负载进行放电。

第二模块20包括第二储能单元22及功率转换单元24。功率转换单元24与第二储能单元22电连接。第二储能单元22用于储存电能以及进行充放电。在第一模块10与第二模块20拆卸时，功率转换单元24用于对第二储能单元22进行充放电。

在一实施例中，在储能装置100连接负载时，功率转换单元24对第二储能单元22输出的直流电进行转换后以第一输出功率输出交流电，以为负载供电。在储能装置100连接充电装置时，功率转换单元24对充电装置输入的供电电信号进行转换后输出直流电对第二储能单元22进行充电。

在第一模块10与第二模块20连接时，功率转换单元24还与第一储能单元12电连接，以对第一储能单元12和第二储能单元22中的至少一个储能单元进行充放电。在一实施例中，在储能装置100连接负载时，功率转换单元24对第一储能单元12和第二储能单元22中的至少一个输出的直流电进行转换后以第二输出功率输出交流电，以为负载供电。在储能装置100连接充电装置时，功率转换单元24对充电装置输入的供电电信号进行转换后输出直流电对第一储能单元12和第二储能单元22中的至少一个进行充电。在一实施例中，第二输出功率大于第一输出功率。在一实施例中，功率转换单元24对第一储能单元12和第二储能单元22中的至少一个储能单元进行充放电，可以理解为该功率转换单元24对第一储能单元12或第二储能单元22进行单独充放电，或者对第一储能单元12和第二储能单元22进行同时充放电。

第一储能单元12和第二储能单元22可以包括不同材料类型的电芯，且第二储能单元22的能量密度大于第一储能单元12的能量密度。在一实施例中，第一储能单元12可以包括但不限于为磷酸铁锂电池或者三元锂电池，第二储能单元22可以包括但不限于为半固态电池。由于第二储能单元22的能量密度大于第一储能单元12的能量密度，使得在储能容量相同的情况下，第二储能单元11的质量小于第一储能单元12的质量，和/或，在质量相同的情况下，第一储能单元12的额定储能容量大于第二储能单元22的额定储能容量。从而，在第一模块10与第二模块20拆卸时，可单独使用第二模块20。因第二模块20具有较小的质量，方便携带，更加适用于一些需携带的应用场景，例如户外场景使用。在第一模块10与第二模块20连接时，组合使用第一模块10与第二模块20进行充放电，具有较大的储能容量，更加适用于一些需较大用电需求的应用场景，例如家庭场景使用。在一实施例中，第一储能单元12的额定储能容量可以但不限于为5千瓦时(kWh)，第二储能单元22的额定储能容量可以但不限于为1千瓦时。

如图1所示，第二模块20还包括开关单元26。开关单元26分别与第二储能单元22以及功率转换单元24电连接。在第一模块10与第二模块20连接时，开关单元26还与第一储能单元12电连接。开关单元26具有第一开关状态和第二开关状态。在开关单元26处于第一开关状态时，第一储能单元12和第二储能单元22并联；在开关单元26处于第二开关状态时，第一储能单元12和第二储能单元22串联。可以理解，当第一储能单元12和第二储能单元22串联时，第一储能单元12和第二储能单元22可以提供较大电压；当第一储能单元12和第二储能单元22并联时，第一储能单元12和第二储能单元22可以提供较大电流及较大容量。从而储能装置100可以提供不同的供电输出选择，以适应不同的应用场景及用电需求。

在一实施例中，开关单元26还可具有第三开关状态和第四开关状态。在开关单元26处于第三开关状态时，功率转换单元24对第二储能单元22进行单独充放电；在开关单元26处于第四开关状态时，功率转换单元24对第一储能单元12进行单独充放电。可以理解，通过控制开关单元26进入第三开关状态或第四开关状态，使得功率转换单元24可切换地对第二储能单元22或第一储能单元12进行单独充放电，从而当第二储能单元22或第一储能单元12中任意一个发生故障时，第二储能单元22或第一储能单元12中的另一个可切换使用，提升了储能装置100的可靠性。

在储能装置100连接负载，第一模块10与第二模块20连接且只有一个储能单元处于放电状态时，即开关单元26处于第三开关状态或第四开关状态，由第一储能单元12或第二储能单元22单独向负载供电时，若检测到处于放电状态的储能单元发生故障，则开关单元26可切换状态，以切换另一个储能单元进入放电状态。功率转换单元24对另一储能单元输出的直流电进行转换后输出交流电，以继续为负载供电，提升了储能装置100的可靠性。

如图1所示，第二模块20还包括控制单元28。控制单元28与功率转换单元24和开关单元26电连接。控制单元28用于根据接收到的控制操作对功率转换单元24的状态和开关单元26的状态进行控制。在一实施例中，控制单元28可以通过储能装置100设置的用户界面或物理按键等接收用户的控制操作，根据接收到的控制操作对功率转换单元24的状态和开关单元26的状态进行切换。例如该控制单元28控制该开关单元26进入第一、第二、第三或第四开关状态和控制该功率转换单元24的充放电转换状态。

在储能装置100向连接的负载放电时，控制单元28还用于在第一储能单元12的电量和/或第二储能单元22的电量均小于或等于预设电量阈值时，控制该功率转换单元24停止对第一储能单元12和/或第二储能单元22输出的直流电进行转换。在一实施例中，第一储能单元12和第二储能单元22均设置有预设电量阈值，例如预设电量阈值可以但不限于为额定储能容量的10％。可以理解，当第一储能单元12和/或第二储能单元22的电量小于或等于预设电量阈值时，停止使用第一储能单元12和/或第二储能单元22，避免了第一储能单元12和/或第二储能单元22的电量过低而造成的损伤，可有效延长第一储能单元12和/或第二储能单元22的使用寿命。

在储能装置100通过连接的充电装置进行充电时，控制单元28还用于在第一储能单元12的电量和第二储能单元22的电量均小于或等于预设电量阈值时，控制该功率转换单元24对充电装置输入的供电电信号进行转换后输出直流电优先对第二储能单元22充电。在一实施例中，当第一储能单元12和第二储能单元22均需要充电，且二者不满足同时充电要求时，例如第一储能单元12和第二储能单元22的电压相差不在预设范围内时，功率转换单元24优先对第二储能单元22进行充电，由于第二储能单元22的能量密度大于第一储能单元12的能量密度，在特定情况下，优先保证第二储能单元22的可用性，在储能装置100拆卸使用时可具有更轻的重量。

在一实施例中，充电装置可以但不限于为太阳能板光伏(PV)充电装置或直流(DC)源充电装置。

在储能装置100向连接的负载放电时，该控制单元28还用于接收设置操作，根据该设置操作设置第一模块10和/或第二模块20放电的输出功率阈值。例如在第一模块10与第二模块20拆卸时，可以设置第二模块20单独放电的第一输出功率阈值；在第一模块10与第二模块20连接时，可以设置第一模块10和第二模块20共同放电的第二输出功率阈值，第一输出功率阈值小于第二输出功率阈值，从而可确保由第二模块20单独放电时的供电时长。

在一实施例中，控制单元28可反馈当前输出功率阈值和当前电量下的可放电时长，用户可以根据可放电时长的提示进行控制操作，控制单元28可根据接收到的操作控制调整第一模块10和/或第二模块20放电的输出功率阈值。在一实施例中，在当前电量小于或等于预设降额电量阈值，控制单元28反馈当前输出功率阈值和当前电量下的可放电时长，且在预设时间内没有接收到操作控制时，控制单元28还可自动降低第一模块10和/或第二模块20放电的输出功率阈值，以使第一模块10和/或第二模块20的放电进行降额输出。

本申请实施例提供的储能装置100通过第一模块10与第二模块20可拆卸地连接，以使第一模块10与第二模块20可单独或连接使用，在第一模块10与第二模块20拆卸时，仅使用第二模块20较为轻便；在第一模块10与第二模块20连接时，功率转换单元24可以对第一储能单元12和第二储能单元22的至少一个储能单元进行充放电，此时可同时使用第一模块10和第二模块20可具有更大的储存电能容量，从而提升储能装置100的便携性和使用灵活性。

请参阅图2，本申请实施例提供还一种储能***，包括储能装置100和充电装置200，储能装置100与充电装置200连接时，储能装置100可以接收充电装置200的供电以进行充电。

请参阅图3，本申请实施例提供还一种储能***，包括储能装置100和负载300，储能装置100与负载300连接时，储能装置100可以向负载300放电以向负载300供电。

通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。

在本申请所提供的几个实施例中，应所述理解到，所揭露的***，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的***实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以使用硬件的形式实现，也可以使用软件功能单元的形式实现。

对于本领域的技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其他具体形式实现本申请。因此，只要在本申请的实质精神范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都应该落在本申请要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种储能装置，其特征在于，所述储能装置包括：

第一模块，包括第一储能单元；

第二模块，与所述第一模块可拆卸地连接，所述第二模块包括第二储能单元及功率转换单元，所述功率转换单元与所述第二储能单元电连接；

其中，在所述第一模块和所述第二模块连接时，所述功率转换单元还与所述第一储能单元电连接，以对所述第一储能单元和所述第二储能单元中的至少一个储能单元进行充放电；

所述第二储能单元的能量密度大于所述第一储能单元的能量密度。

2.根据权利要求1所述的储能装置，其特征在于：所述第一储能单元和所述第二储能单元包括不同材料类型的电芯；

所述第一储能单元的质量大于所述第二储能单元的质量；和/或

所述第一储能单元的额定储能容量大于所述第二储能单元的额定储能容量。

3.根据权利要求1所述的储能装置，其特征在于，所述第二模块还包括开关单元，所述开关单元分别与所述第一储能单元、所述第二储能单元以及所述功率转换单元连接；所述开关单元具有第一开关状态和第二开关状态；所述开关单元处于第一开关状态时，所述第一储能单元和所述第二储能单元并联；所述开关单元处于第二开关状态时，所述第一储能单元和所述第二储能单元串联。

4.根据权利要求3所述的储能装置，其特征在于：所述第二模块还包括控制单元；所述控制单元与所述功率转换单元和所述开关单元连接；所述控制单元用于根据接收到的操作控制对所述开关单元的状态以及所述功率转换单元的状态进行控制。

5.根据权利要求2所述的储能装置，其特征在于：所述功率转换单元用于在所述第一模块与所述第二模块拆卸时，对所述第二储能单元输出的直流电进行转换后以第一输出功率输出交流电。

6.根据权利要求5所述的储能装置，其特征在于：所述功率转换单元用于在所述第一模块与所述第二模块连接时，对所述第一储能单元和所述第二储能单元中的至少一个输出的直流电进行转换后以第二输出功率输出交流电；

所述第二输出功率大于所述第一输出功率。

7.根据权利要求3所述的储能装置，其特征在于，

所述功率转换单元还用于在所述第一储能单元的电量和/或所述第二储能单元的电量均小于或等于预设电量阈值时，停止对所述第一储能单元和/或所述第二储能单元输出的直流电进行转换。

8.根据权利要求7所述的储能装置，其特征在于，所述功率转换单元还用于在所述第一储能单元的电量和所述第二储能单元的电量均小于或等于预设电量阈值时，对充电装置输入的供电电信号进行转换后输出直流电优先对所述第二储能单元充电。

9.根据权利要求1所述的储能装置，其特征在于，所述功率转换单元还用于在所述第一模块与所述第二模块连接且只有一个储能单元处于放电状态时，若检测到处于放电状态的储能单元发生故障，则切换另一个储能单元进入放电状态。

10.一种储能***，其特征在于，包括如权利要求1至9中任意一项所述的储能装置。